呼吸力学从运动方程式开始
呼吸力学
床旁呼吸力学监测及其在机械通气中的应用首都医科大学附属北京朝阳医院詹庆元第一节呼吸力学发展简史呼吸力学（respiratory mechanics 或lung mechanics）是以物理力学的观点和方法对呼吸运动进行研究的一门学科。
呼吸力学发展大致经过了以下阶段：一．早期阶段（19世纪～20世纪初）1817，James Carson，发现动物肺具有弹性，被认为是现代呼吸力学的开始。
1853，Frans Cornelius Donders，用水银压力计测定肺弹性所产生的压力约为7mmHg。
1847，Ludwig，用充水球囊测定胸内压。
1844，John Hutchison，用肺量计（spirometer）测定肺活量和肺容积上述研究并没有将压力和容积联系起来对呼吸运动现象进行描述。
之后50年内无重大进展。
二．基础阶段（20世纪初～20世纪50年代）1915～1925，Fritz Rohrer，首先将复杂的呼吸运动简单化地以物理学的压力－容积的关系进行描述，开创了呼吸力学研究的新纪元。
但未引起重视。
1941，Arthur Otis等，再次发现了压力－容积的关系，并于战后公开发表。
上述两项研究为呼吸力学提供了最基本的科学理论和研究方法。
1925，Alfried Fleisch，PTG（pneumotachorgraph）。
1943，Louis Statham，发明strain-gauge manometer。
1949，Buytendijk，以食道－气囊导管间接测定胸内压。
上述三项技术为呼吸力学研究提供了硬件基础。
1958，Moran Campbell，以食道压替代跨肺压重新评价压力－容积曲线的价值，提出了著名的Campbell 图（Campbell diagram）。
使呼吸力学的理论进一步完善：将吸气肌和呼气肌做功分开，将克服弹性阻力和粘滞阻力做功分开，加深了对动态肺充气的认识。
三．发展和应用阶段（20世纪50年代～至今）随着微处理技术和高灵敏传感器的应用，呼吸力学从实验室走向临床，呼吸力学监测仪商品化。
呼吸力学
气道压力 = 流速 x 气道阻力 + 容量 /顺应性 + PEEP
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Covidien | Jun 02, 2012 | Confidential
小测试
3. 吸气流速对气道峰压产生影响，但对平台压无影响？ A. 正确 B. 错误
存在自主呼吸时
Paw + Pmus = Flow X Resistance + Volume / Compliance + PEEP
呼吸机 + 呼吸肌 = 流速 x 气道阻力 + 容量 /顺应性 + PEEP
Paw ► P1 = Flow x Resistance
P2 = Volume/Compliance P3 = PEEP
压力与容量的关系
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压力-容量曲线 （PV环）
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压力-容量曲线 （PV环）
Volume Targeted Ventilation
预设潮气量
气道压力 = 流速 x 气道阻力 + 容量 /顺应性 + PEEP
Paw ► P1 = Flow x Resistance
P2 = Volume/Compliance P3 = PEEP
呼吸机工作原理: 运动方程与波形
Paw = Flow X Resistance + Volume/Compliance + PEEP
呼吸力学的各个参数△p
呼吸力学的各个参数△p
呼吸力学是指通过测量压力和流速来表达肺功能的一门学科。
以下是与呼吸力学的参数△p相关的内容：
在物理学中，阻力=压力梯度/流速。
将这一公式运用到呼吸系统中，吸气阻力Rrs=气道开口和肺泡之间的压差/吸气流速Vi。
因此， Pres=Rrs×Vi。
顺应性是压力变化引起的容积变化。
在呼吸过程中，呼吸系统的静态弹性（Ers）为静态（无气流速）条件下从吸气到呼吸末的肺泡压力变化（驱动压，△p）和潮气量（Vt）比值。
因此，Pel=Ers×Vt。
静态顺应性Crs是静态弹性（E）的倒数，Pel=Vt/Crs。
呼吸力学的参数△p是衡量呼吸系统功能的重要指标，它对于评估肺部疾病的严重程度和治疗效果具有重要意义。
在临床实践中，医生可以根据患者的具体情况，结合多种参数进行综合评估，以制定最佳的治疗方案。
呼吸力学的运动方程解读
呼吸力学的运动方程解读呼吸力学的运动方程主要描述了呼吸过程中气道压力、气流速率、肺容量和肺顺应性之间的关系。
恒定流速（方波或称矩形波），设置吸气末暂停的容控的压力时间曲线能够让我们理解这些力学概念。
这对于优化机械通气参数、改善患者肺功能以及防止通气相关的损伤至关重要。
一、呼吸力学的基础概念呼吸是通过产生压力差来驱动气流的过程。
在自然呼吸时，膈肌和肋间肌的收缩和松弛导致胸腔容积的变化，从而引发肺内外压力的变化，进而产生气流。
在机械通气过程中，呼吸机通过外部压力推动气体进入肺部，形成呼吸周期。
呼吸力学的运动方程反映了在吸气和呼气期间，气道压力、气流、潮气量以及与气道阻力和肺顺应性的关系。
基本的呼吸力学方程如下：Paw = (R×V) +(VT/C)+ PEEP该方程虽然是包含了几个呼吸力学量，但主要是用P-t图中进行解释说明。
图中各点解释：A点：这是呼吸周期的起始点。
此时，气道压力为基础的PEEP值，气道中没有气流，肺内没有气体积累。
PEEP的作用是防止肺泡完全塌陷，从而保持一定的肺容积。
B点：在吸气的开始，随着气体进入肺部，气道内的压力逐渐上升，气流开始增加。
这一阶段称为“流动相”或“流量相”。
此时，气道压力主要由气流通过气道阻力（R）引起的压力梯度决定。
C点：这是气道内压力的最高点，称为峰值压力（Peak Pressure）。
在机械通气时，这个点代表气体最大流速时气道内的压力峰值。
峰值压力由气道阻力（R）和肺顺应性共同决定。
D点：设定吸气暂停后，气流减慢直至停止，气道压力开始下降，进入“平台相”。
平台压力（Plateau Pressure）是反映肺顺应性的一个重要指标，不受气道阻力的影响。
E点：平台压力的结束点，气流完全停止，气道内的压力处于相对平稳状态，此时可以准确反映肺顺应性。
压力的计算可以通过容积/肺顺应性来估算，即VT/C。
F点：呼气相结束，气道压力回到PEEP水平，准备下一次呼吸周期的开始。
呼吸的公式
呼吸作用过程：有机物+氧（通过线粒体）→二氧化碳+水+能量C₆H₁₂O₆+6H₂O+6O₂-------6CO₂+12H₂O+能量有氧呼吸公式：第一阶段C₆H₁₂O₆酶→细胞质基质=2丙酮酸+4[H]+能量（2ATP）第二阶段2丙酮酸+6H₂O酶→线粒体基质=6CO₂+20[H]+能量（2ATP）第三阶段24[H]+6O₂酶→线粒体内膜=12H₂O+能量（34ATP）总反应式C6H12O6+6H₂O+6O₂酶→6CO₂+12H₂O+大量能量（38ATP）生物体内的有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，最终生成二氧化碳、水或其他产物，并且释放出能量的总过程，叫做呼吸作用。
呼吸作用能为生物体的生命活动提供能量。
呼吸作用释放出来的能量，一部分转变为热能而散失，另一部分储存在ATP中。
当ATP在酶的作用下分解时，就把储存的能量释放出来，用于生物体的各项生命活动，如细胞的分裂，植株的生长，矿质元素的吸收，肌肉收缩，神经冲动的传导等。
扩展资料：同样多的有机化合物，进行无氧呼吸时，其产生的能量，比进行有氧呼吸时要少。
有氧呼吸与无氧呼吸是细胞内不同的反应，与生物体没直接关系。
即使是呼吸氧气的生物，其细胞内，也可以进行无氧呼吸。
呼吸作用的目的，是通过释放食物里的能量，以制造三磷酸腺苷（ATP），即细胞最主要的直接能量供应者。
呼吸作用的过程，可以比拟为氢与氧的燃烧，但两者间最大分别是：呼吸作用透过一连串的反应步骤，一步步使食物中的能量放出，而非像燃烧般的一次性释放。
在呼吸作用中，三大营养物质：碳水化合物、蛋白质和脂质的基本组成单位──葡萄糖、氨基酸和脂肪酸，被分解成更小的分子，透过数个步骤，将能量转移到还原性氢（[H])（化合价为-1的氢）中。
最后经过一连串的电子传递链，氢被氧化生成水；原本贮存在其中的能量，则转移到ATP分子上，供生命活动使用。
呼吸作用公式
呼吸作用公式呼吸作用公式是描述生物体内发生的呼吸过程的数学公式。
呼吸作用是指生物体通过氧气和有机物质之间的化学反应释放能量，并产生二氧化碳和水的过程。
这个过程发生在细胞线粒体中的呼吸链中。
下面将介绍与呼吸作用公式相关的内容。
1.氧化磷酸化公式氧化磷酸化是指通过氧气来促使糖分子在细胞线粒体内释放能量的过程。
糖分子在细胞质中被分解为葡萄糖，并进一步被分解为丙酮酸。
丙酮酸进入线粒体内，在三羧酸循环中被氧化为二氧化碳和水。
这个过程中产生的电子被线粒体呼吸链中的氧气接受，并驱动ATP合成酶的活性，合成ATP。
2.化学反应方程式呼吸作用的化学反应方程式如下：C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + 能量其中，C6H12O6代表葡萄糖，也可以代表其他有机物质，6O2代表氧气，6CO2代表二氧化碳，6H2O代表水。
这个反应方程式描述了有机物质与氧气反应产生二氧化碳、水和能量的过程。
3.能量转化公式有机物质和氧气的化学反应会释放能量，在呼吸作用中主要以ATP的形式储存。
能量转化公式如下：ADP + Pi + 能量→ ATP其中，ADP代表腺苷二磷酸，Pi代表无机磷酸盐，能量为化学反应过程中释放的能量。
这个公式描述了ADP和Pi根据能量的输入而形成ATP的过程。
ATP是细胞内最常见的能量储存和传递分子，在细胞各种代谢过程中发挥重要作用。
4.呼吸速率公式呼吸速率是指生物体单位时间内吸入氧气量和产生二氧化碳量之比。
呼吸速率的公式如下：呼吸速率 = 产生的二氧化碳量 / 吸入的氧气量呼吸速率反映了生物体的能量代谢情况。
对于不同的生物体和不同的环境条件，呼吸速率可能会有所不同。
总结：呼吸作用公式是描述生物体内呼吸过程的数学公式。
其中包括氧化磷酸化公式、化学反应方程式、能量转化公式和呼吸速率公式。
通过这些公式，我们可以更加深入地了解呼吸作用的过程和相关参数的计算方法。
理解呼吸作用公式对于生物学和生理学的研究非常重要。
呼吸作用的三个阶段公式
呼吸作用的三个阶段公式嘿，朋友们！今天咱来聊聊呼吸作用的三个阶段公式，这可有意思啦！你看啊，呼吸作用就像是一场奇妙的旅程。
第一阶段，就好像是旅程的起点，葡萄糖这个小家伙摇身一变，成了丙酮酸。
这就好比孙悟空七十二变一样神奇呢！在细胞质基质里，它欢蹦乱跳地完成了这个变化，为后面的精彩打下了基础。
这不是很有趣吗？接着呢，就到了第二阶段啦！丙酮酸呀，大摇大摆地走进了线粒体，在这里和辅酶 A 勾搭上啦，变成了乙酰辅酶 A。
哎呀呀，这就像是找到了好伙伴，一起踏上新的征程。
这过程就像是一场热闹的聚会，各种分子凑在一起，发生着奇妙的反应。
最后呀，就是第三阶段啦，也是最精彩的部分呢！乙酰辅酶 A 在线粒体里尽情地玩耍，经过一系列反应，产生了大量的能量，就像烟花绽放一样绚烂！那些电子呀、氢离子呀，跑来跑去，最后产生了 ATP，这可是生命活动的重要能量来源呀！你说神奇不神奇？咱就说，如果没有呼吸作用的这三个阶段，那我们的身体可怎么运转呀？就好比汽车没有了油，那还怎么跑起来呀！这三个阶段紧密配合，缺一不可，就像一个团队里的小伙伴，各自发挥着重要作用。
想象一下，如果呼吸作用出了问题，那可不得了啦！就像一部机器的零件坏了，整个机器都可能运转不起来呢。
所以呀，我们得好好爱护我们的身体，让呼吸作用能够顺顺利利地进行。
呼吸作用的三个阶段公式，虽然看起来有点复杂，但其实只要我们用心去理解，就会发现它们真的很神奇。
就像生活中的很多事情一样，看似复杂，实则充满了乐趣和奥秘。
我们的身体就是一个神奇的世界，呼吸作用就是这个世界里非常重要的一部分。
它默默地工作着，为我们提供着能量和活力。
让我们珍惜这个神奇的过程，感恩我们身体的奇妙运作吧！总之，呼吸作用的三个阶段公式真的是太重要啦，我们可不能小瞧它们哟！它们是我们生命的保障，是我们活力的源泉！。
呼吸作用的6个反应式
呼吸作用的6个反应式呼吸，是指将氧气进入体内，将二氧化碳排出体外的一种生理过程。
它是人体内重要的新陈代谢过程，也是生物体的基本机能之一。
人的大脑、心脏、肌肉和其他器官，需要大量的氧气才能正常运作，而且呼吸作用还能帮助调节体温，维持机体稳定。
呼吸作用一般分为六个主要反应式：1、呼气反应式：指呼吸过程中，肺内的气体被排出体外的一种反应式。
在这个过程中，体内的气体会被抽出，同时空气也会从呼气的口中进入体内，替换排出的气体，使细胞能够摄取更多的氧气。
2、吸气反应式：在这个反应式中，空气会通过鼻孔进入体内，从而替换肺部排出的空气，使细胞能够摄取更多的氧气。
此外，这个反应式还可以帮助激发呼吸过程，提高人体的呼吸频率。
3、气道反应式：指在进行呼吸过程时，气道中的空气会发生变化，这使得不断有新鲜的空气进入体内，帮助替换肺部排出的空气，使细胞能够摄取更多的氧气。
4、肺泡反应式：指在肺泡内，氧气会被吸收，二氧化碳被排出，从而达到调节体内气体浓度的作用。
5、呼吸口反应式：指呼吸过程中，呼吸口会发生变化，从而控制呼吸。
这个反应式能够帮助控制人体的呼吸频率，使其适应各种环境的需求。
6、血液循环反应式：呼吸过程中，血液也会穿越肺部，从而将氧气运往各个组织和器官，使其能够进行新陈代谢。
当人们做出动作时，这些反应式会被激活，从而保证人体能够有足够的氧气运送到各个组织和器官，使其能够得到充足的氧气，维持正常的生理功能。
在进行运动时，呼吸作用也会发生改变，但这种变化不会影响到原本的反应式，只不过会提高呼吸频率而已。
此外，当我们感受到压力或情绪发生变化时，也会影响到呼吸频率，这都会反映在这些反应式中。
以上就是关于“呼吸作用的6个反应式”的介绍，从中可以得知，呼吸作用对人体是十分重要的，任何变化都会影响到人体的生理功能，因此，应积极保持良好的生活习惯，注意及时补充氧气。
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呼吸系统的力学特性
• 动力：中枢（P0.1），外周（肌力、耐力）
• 阻力：粘性阻力，弹性阻力，惯性阻力
• 肺充气状态：DPH/PEEPi
呼吸系统的阻力
粘性阻力：气体在气道内流动所产生的磨擦力 气道阻力：人体气道+人工气道 RAW=∆P/V 单位：cmH2O/L/S,正常值：1-3cmH2O/L/S
PIP与Pplat的意义
• PIP=Flow×R+VT/C+PEEPtotal 克服气道阻力、弹性阻力和PEEPtotal • Pplat=VT/C+PEEPtotal 克服弹性阻力和PEEPtotal • PIP－Pplat=Flow×R
气道阻力和顺应性的计算
• PIP－Pplat=Flow×R R=(PIP－Pplat)/Flow • Pplat=VT/C+PEEPtotal C=VT/(Pplat－PEEPtotal)
肺泡压=大气压
肺过度充气：呼气末肺容积（EELV）超过FRC
–静态肺过度充气（SPH）：恒定外力作用，如PEEPe 肺泡压=PEEPe –动态肺过度充气（DPH）：呼气不完全 肺泡压=内源性呼气末正压（PEEPi）
运动方程
PIP=Flow×R+VT/C+PEEPtotal • 定容通气（流速恒定）：气道压变化 气道阻力、弹性阻力和PEEPtotal • 定压通气（流速可变）：潮气量变化 气道阻力、弹性阻力和PEEPtotal • 通气模式：PAV,ASV,PRVC,.......
弹性阻力与顺应性
• 静态顺应性（ Cst ）：流速不存在时，ΔP 与 ΔV之间的关系取决于--弹性阻力
• 动态顺应性（ Cdyn ）：流速存在时，ΔP 与
ΔV之间的关系取决于--气道阻力和弹性阻力
监测气道阻力和肺顺应性的临床意义
气道阻力增加
•与人工气道有关 官腔狭小、扭曲、 痰痂形成 •与人体气道有关 气道痉挛，分泌物增 加
弹性阻力增加（顺应性降低）
• • • • • 肺水肿、实变、纤维化、肺不张 气胸、胸腔积液 脊柱侧弯或其他胸廓畸形 肥胖、腹胀 动态肺充气
呼气末肺充气状态
静息平衡位（resting equilibrium position ） 功能残气量（functional residual capacity ，FRC）
呼吸系统的阻力
气道阻力的影响因素：
Raw＝8ηl/(πr4) 流速依赖性
容积依赖性：吸气/呼气相,ARDS
气管插管对阻力的影响
呼吸系统的阻力
弹性阻力：
弹性纤维与胶原纤维，占1/3 肺泡表面张力：占2/3
顺应性
弹性组织在外力作用下的可扩展性： C=∆V/∆P(ml/cmH2O) 正常值：100ml/cmH2O 容积依赖性：比顺应性 除与呼吸系弹性有关外，还与肺容积有关
学习呼吸力学的意义
• 呼吸生理是机械通气的灵魂 • 呼吸力学是呼吸生理的灵魂
1．加深对呼吸生理和病理生理的认识 2．合理运用机械通气的基础 3．研究新型通气模式的需要 4. 研制呼吸监护仪和治疗仪的需要
• 如何评价患者的气道和肺部病变的严重程度？患者的 呼吸动力如何？如何设置潮气量、通气频率、呼吸比、 PEEP.....?如何实施肺复张？多高的平台压对这个 患者是安全的？患者发生气压上的风险有多大？发生 气压伤如何设置通气参数？是否需要打掉患者的自主 呼吸？气道高压报警如何处理？严重CO2潴留如何处 理？严重低氧血症如何处理？人机对抗如何处理？肥 胖患者的通气参数设置有何殊？......
呼吸力学监测：从运动方
程开始
呼吸力学的概念
(respiratory mechanics或lung mechanics)
——以物理力学的观点和方法对呼吸运动
进行研究的一门学科
——以压力、容积和流速的相互关系解释 呼吸运动现象
• 动态呼吸力学 研究压力与流速的相互关系
• 静态呼吸力学
研究压力与容积的相互关系
小结：呼吸力学监测
• 运动方程是呼吸力学的基础 • 阻断法不适用于有自主呼吸的患者 • 采用定容通气 • PEEPe对呼吸力学测量产生显著影响
• PEEPe影响PEEPi：从而影响肺容积 气道阻力具有容积依赖性 顺应性具有容积依赖性 • 与病种相关：气道阻塞性疾病，ARDS
PEEPi与PEEPe:瀑布学说
·
PEEPe对COPD呼吸力学的影响
PEEPe对COPD呼吸力学的影响
PEEP对COPD呼吸力学的影响
低于80%PEEPi的PEEPe：无明显影响 高于80%PEEPi的PEEPe： 增加肺容积 减少气道阻力 降低静态顺应性
PEEPe对ARDS呼吸力学的影响
• PEEPe是部分肺泡腹胀 增加肺容积：改善顺应性，降低气道阻力 • 使通气位于P-V曲线不同部位：具有不同顺应 性
PEEPe对ARDS呼吸力学的影响
• 不同患者对PEEPe反应不同 • 不同肺区对PEEPe的反应不一致
PEEPe对呼吸力学的影响
PEEPe影响PEEPi，从而影响肺容积 对气道阻力与顺应性产生影响 呼吸力学测量的可比性 前后PEEPe水平相同 将PEEPe统一设置为0
Pplat和PEEPtotal的测量
• 吸气末阻断法
• 呼气末阻断法
应用阻断法的注意事项
消除自主呼吸的影响 定容控制通气：流速与潮气量恒定
阻断时间足够长：3-5s
所测值为平均值
气道阻力的计算
顺应性的计算
MDI+Spacer雾化吸入万托林400ug
雾化吸入疗效
PEEPe对气道阻力及顺应性的影响