机械通气的呼吸力学基础
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。
机械通气基础知识
肺泡通气量：即每分钟肺泡通气量（MAV） 为每分钟吸入或呼出肺泡的气体的总量，由于只有进 入肺泡的气体才能进行气体交换，故又称有效通气量。 每分肺泡通气量＝(潮气量-死腔量)×RR
呼吸力学
肺顺应性（C）：指单位压力作用下肺容量的改变。
• •
顺应性= 潮气量（ml/kg）/ 压力（cmH2O）。 新生儿肺的动态顺应性约为1～2ml/ cmH2O.kg； 俯卧可达到3.4 ml/ cmH2O.kg。
二、机械通气的作用
• 改善通气功能，维持适当的通气量，使肺 泡通气量满足机体要求。 • 改善肺部换气功能， 维持有效的气体交换。 • 减少呼吸肌的做功，缓解呼吸困难症状。 • 纠正通气/血流比值失调。
三 机械通气模式
1.控制通气
(Control
ventilation)
通气容量、压力、流量、频率、吸／呼比 按设定值全部由呼吸机控制。用于自主呼 吸消失或微弱者。
呼吸功： 吸气时用于克服肺弹性阻力（回缩力和表面张力） 和非弹性阻力（包括气道阻力和黏性）所做的功。
呼吸功＝0.6×气管压×每分钟通气量。
正常情况下呼吸功消耗于弹性阻力者约占65％，消耗于 非弹性阻力约占35％。 安静呼吸时仅吸气做功，呼气是被动的，呼吸肌耗氧量仅 占全身总耗氧的5％以下，若用力呼气亦消耗能量。
• 按驱动方式分类（三类）： • 气动气控呼吸机：通气源和控制系统均只以氧气 为动力来源 。多为便携式急救呼吸机。 • 电动电控呼吸机：通气源和控制系统均以电源为 动力，内部有汽缸、活塞泵等 ，功能较简单的呼 吸机。 • 气动电控呼吸机：通气源以氧气为动力，控制系 统以电源为动力。多功 能呼吸机的主流设计。使 用风箱上升，当呼气结束，放气活门又复关闭， 驱动器进入风箱外箱中，如此周 而复始。
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。
机械通气的原理
机械通气的原理
机械通气是一种通过机器辅助人体呼吸的治疗方法。
其原理是通过将氧气送入患者的呼吸道，同时利用机器帮助患者排出二氧化碳。
这能够提供足够的氧气以满足患者身体所需，并维持肺部机械的功能。
机械通气系统通常由以下几个组成部分构成：气源、呼吸机、气管插管或面罩和监测装置。
气源通常是氧气，通过管道连接到呼吸机。
呼吸机是控制和调节氧气流量和压力的设备。
气管插管或面罩则将氧气送入患者的呼吸道。
监测装置用于监测患者的呼吸参数和氧气饱和度。
机械通气的工作原理基于气体在呼吸过程中的运动和压力变化。
当患者需要通气时，气源向呼吸机提供氧气。
呼吸机根据设置的参数控制氧气流量和压力，将氧气送入患者的呼吸道。
气体通过管道进入气管插管或面罩，进而进入肺部。
呼吸机会对氧气进行压力调节，确保气体在呼气和吸气之间的平衡。
当患者吸入氧气时，呼吸机会提供一定的压力，使氧气能够进入患者的呼吸道和肺部。
在呼气时，呼吸机会调节压力，帮助患者排出二氧化碳。
此外，机械通气还可以通过调节呼吸周期和吸气/呼气比例来
提供更好的通气效果。
这些参数的调整取决于患者的具体情况和治疗目标。
总的来说，机械通气的原理是通过机器提供氧气，并辅助患者
排出二氧化碳，以维持正常呼吸功能。
它可以应用于各种呼吸系统疾病或手术后的康复治疗中。
机械通气的呼吸力学指标
机械通气的呼吸力学指标呼吸力学在是机械通气理论的重要组成部分之一,正常人胸腔内不同位置的力学特征存在着一定的差异,这种不均一性在损伤不均匀的肺部病变中表现的更为突出,可以对气体交换产生极大的影响并使发生机械通气相关肺损伤的机率明显增加,因此熟知不同疾病状态下的呼吸力学特征对指导正确使用机械通气技术十分有帮助.与机械通气相关的重要呼吸力学指标1．气道压力的计算公式和意义跨肺压ΔPL=气道开口压Pao-胸膜腔内压Ppl1跨肺泡压ΔPalv=肺泡内压Palv-胸膜腔内压Ppl2跨气道压Δpaw=气道开口压Pao-肺泡内压Palv3气道峰压PIP=气道阻力压PRaw+平台压Ppla4平台压Ppla近似等于平均肺泡内压Palv.平均气道压Paw=PIP-PEEP×Ti/TOT+PEEP恒压通气时5Paw=0.5×PIP-PEEP×Ti/TOT+PEEP恒流通气6食道内压Pes近似等于胸膜腔内压Ppl.7平均肺泡压Palv=Paw+RE-RI×VE/608多数气道内压力很容易在呼吸机面板或辅助监测系统上观察到,但应注意如果不结合食道内压力测定其临床意义变小.因为目前尚无直接测定胸膜腔内压的很好方法,多用食道内压Pes代替胸腔内压,如不测定Pes则在自主呼吸状态下测得的肺顺应性、中心静脉压等重要生理参数均不准确.所以,食道内压/胸膜腔内压测定对机械通气患者的呼吸和循环功能的判断及进行治疗都有重要意义.应注意,在机械通气连接管路上的不同部位测得压力所代表的意义不同.Paw对血流动力学、气体交换的影响更为明显,并与气压伤的发生密切相关.因此,监测Paw十分重要.在机械通气期间,应尽量保持峰压力小于40cmH2O,测定时按吸气末按钮才能使结果准确.平台压应保持在35cmH2O以内,若高于此值发生气压伤的危险性明显增高.由公式5可看出,要减少Paw,可通过调整吸气时间当潮气量和呼吸频率固定时,调节吸气流速、减少PEEP水平、降低呼吸阻力和通气水平来实现.从公式8可以看出,当RE明显高于RI时,可使得平均肺泡压高于平均气道压,多发生在高分钟通气量和呼气阻力相对大的情况下.哮喘患者存在严重的气道阻塞,呼气阻力可明显高于吸气阻力,在通气量过大时平均肺泡压高于平均气道压,如没有考虑这一差异,容易低估肺泡内的压力.2．气道阻力的计算公式和意义气道阻力是气体在气道中受到的阻塞程度,可分为吸气阻力和呼气阻力.吸气阻力RI=PIP-Ppla/吸气末流速8呼气阻力RE=Ppla-PEEP/最大呼气流速9跨气道压是气体进入肺泡的动力,正压机械通气时,气道峰压力PIP需克服气道阻力PRAW和肺的弹性阻力和呼气末肺内压力PEEP,公式4还可表示为：PIP=R.V+V/C+PEEP机械通气时气管插管产生的阻力在总的呼吸阻力中占很大比例,与管腔内径关系最大,其次流速和气管插管长度也对阻力有一定的影响.根据流体力学的理论,改变吸入气体的性质,如采用低密度、高粘滞性的氦-氧混合气也可减低吸气阻力,减少呼吸功.气道阻力越大,在气体运动过程中消耗在气道上压力越多,传送到肺泡内的压力和气体都减少.因此要保证有效的气体交换就必须提高压力和流速.在COPD和哮喘患者采用高压力和高流速通气时肺泡内压不会有很大的升高.在选择气管插管时在允许范围内尽可能选择大直径的气管插管,特别是对COPD和哮喘患者.正常人当吸气流速为500ml/秒时,呼吸阻力大约为0.6-2.4cmH2O/L/sec,气管插管后阻力一般为6cmH2O/L/sec或稍高.清醒未插管的肺气肿和哮喘患者阻力一般在13-18cmH2O/L/sec范围内.3．压力、容量、阻力和流速之间的关系压力ΔP、阻力R、流量.V的关系可用公式表示为：ΔP=R×V10流量对时间积分就可得到容量V.P、R和.V被称为呼吸力学的三要素,其相互关系如公式10所示,其中某一因素固定后,分析另外两个因素之间的关系可帮助我们理解病理情况下肺的力学变化特点,更好地调节好呼吸机.例如当压力固定后,阻力与流速呈反比,阻力越大则流速越慢,对慢性阻塞性肺病患者用压力控制通气时,潮气量主要吸气时间和流速决定VT=Ti×.V,为缩短吸气时间需提高流速,采用高流速可延长呼气时间,有效克服内源性PEEPPEEPi,减少呼吸功耗.当采用压力支持通气PSV时,如果存在着严重的气道痉挛,吸气过程中因阻力相对固定,故流速大致是恒定的,因此可能发生在病人吸气努力结束很长时间后气体流速并没有降低到机器预设的切换标准一般在最大吸气流速的25%,病人需被迫收缩呼气肌来减慢流速,以触发下一次呼吸,这时可增加呼吸功,对这类患者最好不选用PSV.压力和流速是临床医生可以调节和控制的因素,熟悉和掌握了呼吸力学原理后可根据肺部疾病的不同病理生理改变进行灵活运用.4.肺顺应性的测定和意义肺顺应性是指每单位压力变化导致肺容量使肺扩张的变化.用公式表示为：C=ΔV/ΔP.顺应性可分为静态顺应性staticcompliance,Cs和动态顺应性dynamiccompliance,Cd.Cs反映肺和胸壁的弹性弹性阻力特征,在测量时于吸气末阻断气流,压力变化用平台压-PEEP来计算,因此排除了气道阻力成分.而Cd反映气道的阻力非弹性阻力和呼吸系统弹性弹性阻力特征,在测量时有气流存在,压力变化用峰压力-PEEP来计算,因此气道阻力可明显影响Cd的水平.顺应性降低意味着肺脏"变硬",单位压力引起的肺容积变化减小,呼吸功增加.低顺应性相关的呼吸生理改变主要包括功能残气量降低、限制性通气功能障碍、低肺容积和低分钟通气量、呼吸频率代偿性加快等,临床上肺顺应性减低多导致顽固性低氧血症.导致顺应性降低的常见情况如表所示.顺应性增高意味着单位压力引起肺容积变化增大,当顺应性显着增高时,由于肺弹性回缩力的降低往往导致呼气不完全、功能残气量显着增加、阻塞性通气功能障碍及气体交换障碍.5.区分肺顺应性和胸壁顺应性的意义CL=ΔV/ΔPLCL=肺顺应性,PL=跨肺压CW=ΔV/ΔPpl Ppl=胸膜腔内压力,CW=胸壁顺应性CRS=ΔV/ΔpalvPalv=肺泡内压,CRS=呼吸系统总顺应性1/CRS=1/CL+1/CWCRS=CL×CW/CL+CW从上述一系列计算公式可看出,呼吸系统的压力-容积变化用肺顺应性来衡量,临床上得到的顺应性一般是指CRS,它由肺和胸壁两部分组成,在胸壁顺应性相对稳定时,CRS的动态变化可代表肺的顺应性改变,并可进一步提示肺病变的性质和程度.而实际上在危重病患者胸壁的顺应性受多因素的影响往往会发生改变,如腹部胀气、胸腔积液、肌肉张力增高、近期手术后、体位变化、软组织损伤等都可使胸壁顺应性降低.此时在解释CRS改变的意义时应考虑到胸壁顺应性的影响,否则易作出肺部病变加重的错误判断.临床实践中经常忽略这一问题.区分肺顺应性和胸壁顺应性的另一个重要作用是评价PEEP对血流动力学的影响.根据肺顺应性和胸壁顺应性在CRS中所占比例不同,PEEP向胸膜腔内传递的压力大小不同.6．autoPEEP的产生原理、测量方法和处理原则内源性PEEPPEEPi主要见于COPD及重症哮喘患者,其产生的主要原因是动态肺过度充气.应当注意,几乎所有的重症COPD及哮喘患者不论在自主呼吸还是机械通气时都存在不同程度的autoPEEP,autoPEEP在上述两种情况下呈动态演变过程,需经常评估和测量其变化.机械通气时肺动态过度充气主要原因有1气道阻力增加,呼出气流受阻,肺内气体在下一次呼吸开始时不能完全呼出,产生气体陷闭,经过6-12次通气后,由于肺容积的增加使气道内径和弹性回缩力增加,达到一个新的平衡,有利于吸入气体的呼出；2潮气量过大,当有严重气流阻塞时,潮气量过大是造成肺动态过度充气的最主要的原因；3呼吸频率过快,呼气时间相对缩短,加重气体的闭陷；4COPD患者存在肺弹性纤维的破坏,呼气时小气道闭缩,参与形成autoPEEP.AutoPEEP可对机体产生严重的不良影响,表现为1胸内压增高,静脉回心血量降低,造成低血压和肺气压伤.2增加呼吸功,患者在触发机械通气时必须先克服AutoPEEP后才能产生吸气负压.AutoPEEP的临床迹象有：1不能解释的心动过速、低血压,特别是机械通气治疗刚开始时2患者触发每次呼吸非常费力3患者的吸气努力并非每次都能触发呼吸机4下一次吸气开始时呼气喘鸣音仍在进行5压力流速图形显示异常,呼气末曲线不能回到零位.AutoPEEP或肺动态过度充气的检查方法：1呼气末阻断气流法.2FRC以上的肺过度充气程度可通过测定吸气末肺容积End-inspiratorylungvolume,VEI来反映,3食道内压测定能反映出AutoPEEP的严重程度.AutoPEEP的处理：如上所述,VT、TE和气流的阻塞程度是决定AutoPEEP的主要因素,处理也应针对这三方面进行.如减少VT,延长呼气时间绝对延长,仅仅调节I：E不够,采用高流速通气,应用支气管扩张剂,换用较粗的气管插管,加小于PEEPi的外源性PEEP当外加PEEP超过85%的AutoPEEP时肺容积开始增加等.7.压力容积P-V曲线的意义和描记方法：在患者完全放松控制通气时,从气道的近口端测定压力和流量积分为容积可描绘出压力-容积曲线.P-V曲线是重要的呼吸力学指标,对指导机械通气参数的选择有重要意义.在ARDS时随肺顺应性的降低,曲线明显右移.吸气支上的"低曲折点"和"高曲折点"分别代表使闭陷肺泡全部开放和使肺泡过度充气的临界点.对ARDS患者选择PEEP水平时应略低于"低曲折点",潮气量水平应低于"高曲折点",以此防止肺泡的反复闭陷和复张,避免相对正常肺泡的过度充气.因此描记和分析P-V是急性肺损伤患者的重要呼吸监护内容之一.许多高档呼吸机能够自动描记P-V曲线,但这种自行显示的P-V曲线反应的是呼吸系统的动态顺应性,其中有阻力成分,而阻力与流速密切相关.此外,胸壁的顺应性改变如明显腹胀可影响P-V 曲线的形态,低估曲线的上拐点.准确测量机械通气患者的P-V曲线应使用镇静或肌松剂保持患者充分放松.常用的床边监测P-V曲线的方法如下：1吸气阻断法2大注射器法3持续气流法constant-flowmethod8.食道内压力Pes的测定方法和临床意义Pes主要反映自主呼吸时的肺的力学特征,临床主要用于在平静呼吸时计算肺顺应性、气道阻力和autoPEEP,能将肺和胸壁在整个呼吸系统阻抗中所起的作用区分开来.在病人过度烦躁和由于PEEP或autoPEEP的存在影响对肺毛细血管楔压结果的判断时,测定Pes可为医生提供有用的信息.此外,观察Pes压力波形,记录Δpes可反映自主呼吸的强度或发现机械呼吸的存在.研究表明,在急性肺损伤ALI采用限压的肺保护性策略所给予的驱动压往往不能使更多的萎陷肺泡开放,而长时间的小潮气量通气也会导致肺不张和进行性的肺泡萎陷.肺复张手法recruitmentmaneuver,RM是指在机械通气过程中,一次或多次间断给予主高于常规平均气道压的压力并维持一定的时间一般不超过2分钟,一方面尽可能地使更多的萎陷肺泡张开,另一方面还可以防止小潮气量通气所带来的继发性肺不张,从而达到减少肺损伤和改善氧合的目的.我们以肺泡灌冼的方法制成兔ALI模型,分别在常规机械通气CMV和高频振荡通气HFOV观察了单次RM压力为30cmH2O,持续15秒,连续2次和多次RM对氧合和肺损伤指标的影响,发现RM与CMV和HFOV结合使用都能明显改善氧合和减少肺损伤表现为肺泡灌冼液中TNF-а、白细胞计数和组织病理均明显改善,而RM与HFOV结合的效果相对CMV更明显.初步的临床观察也表明,RM确实是一项简单而实用的改善ALI氧合的方法.但RM仍存在许多问题需要进一步研究：RM的安全性如何,如何在临床根据病人的情况选择合适的复张压力和时间,在实施RM后如何选择PEEP水平,RM对ALI患者长期预后的影响如何,等等.。
机械通气技术ppt
2023-10-27
目录
• 机械通气技术概述 • 机械通气技术的基本原理 • 机械通气技术的临床应用 • 机械通气技术的并发症及处理 • 机械通气技术的未来发展与展望 • 机械通气技术实践经验分享
机械通气技术概述
定义与分类
定义
机械通气是一种通过人工通气方式来维持人体呼吸功能的技 术，主要通过外部机械装置进行通气，包括呼吸机、气泵等 。
机械通气技术的临床应用
适应症与禁忌症
适应症
机械通气技术可用于治疗多种呼吸系统疾 病，如慢性阻塞性肺疾病（COPD）、哮 喘、急性呼吸窘迫综合征（ARDS）等。 此外，还可用于麻醉、手术、复苏及呼吸 衰竭的治疗。
VS
禁忌症
机械通气技术并非适用于所有呼吸系统疾 病。例如，对于严重肺大泡、气胸、大量 胸腔积液等患者，机械通气可能加重病情 。此外，机械通气技术也禁用于严重心脏 功能不全、严重电解质紊乱及酸碱失衡等 情况。
原因
可能与呼吸机使用不当、 患者心理压力大等有关
处理
调整呼吸机参数，减轻患 者心理压力，适当给予镇 静剂治疗
机械通气对血流动力学的影响
定义
指机械通气时，患者的血流动力学状态发生变化
原因
可能与呼吸机使用不当、患者自身疾病等有关
处理
根据患者病情调整呼吸机参数，适当给予血管活 性药物治疗
机械通气技术的未来发展与展 望
机械通气技术的并发症及处理
呼吸机相关性肺炎
48小时内出现的肺部感 染
原因
可能与呼吸机使用不当、 患者免疫力下降、医院内 交叉感染等有关
处理
保持患者呼吸道通畅，及 时清除痰液，合理使用抗 生素，加强营养支持治疗
呼吸机疲劳综合征
呼吸机压力、流速、潮气量测量、显示解读等机械通气知识总结
呼吸机压力、流速、潮气量测量、显示解读等机械通气知识总结机械通气是临床上常用的治疗手段，就是将压力、最终产生为潮气量的气流通过不同的方式输送至婴儿的呼吸系统中,因此能够解读呼吸机所显示的压力、气流和潮气量信号就成为了了解和使用机械通气的必要条件。
婴儿呼吸机提供的气道压力信号是从气管导管转接接头处测量的，仅能够监测病人近端的气道压力及其变化。
肺泡内压力变化可能与呼吸机测量的气道压力波形并不一致，而在临床上，肺泡内压力的临床重要性更高。
新一代的婴儿呼吸机提供从气管插管转接头处测量的气流信号，和传统的仅能提供近端气道压力的呼吸机相比，显示和评估气流信号能够提供下列额外信息：测量机械通气和自主呼吸的潮气量和分钟通气量提示气道和气管导管部分的或完全的堵塞提示气管导管漏气的大小和变化情况如果出现“不完全的”肺部膨胀和/或不完整呼气（内源性PEEP）的显示，则提示设置的吸气和/或呼气时间太短提供测量呼吸力学的方法，比如顺应性和阻力气流和潮气量监测所产生的改变的重要性远超其可能带来的问题。
气流监测可能带来的问题包括：信号和数据评估相对复杂，因此用户可能会错误的解读气流监测数据；气流监测使用的流量传感器会带来额外的死腔量。
但是流量传感器增加的有效死腔量并不大，因为婴儿通气时通常在气管导管处产生漏气，漏气流通常会周期性将流量传感器中的二氧化碳清除。
此外，流量传感器内部容量小于1毫升。
监测到的流速信号通常以升/分为单位显示在呼吸机屏幕上，病人吸入气体的流速波形位于横坐标上方（正向），而病人呼出气体的流速波形位于横坐标下方（负向）（图1）图1.伴有自主呼吸早产儿的间歇指令通气（IMV）。
图中曲线显示了两次机械通气，每次机械通气都伴有明显可见的气道压力增加（Paw），而两次自主呼吸时都没有出现的Paw的升高（In=吸气，Ex=呼气）。
与自主呼吸相比，两次伴随有气道压力升高的（Paw）的呼吸（呼吸机辅助的呼吸）都达到了更高的吸气和呼气气流流速（V’）。
血流动力学学习-机械通气对呼吸与循环的影响
血流动力学学习-机械通气对呼吸与循环的影响机械通气为正压通气，常用来改善患者的呼吸功能，但同时因肺部压力和容积的变化对循环功能也可产生明显的影响。
一、机械通气对呼吸功能的影响正常自主呼吸吸气时胸腔内负压增加，一般可由-0.29~0.49kPa(一3~5cmH2O增加至-0.68~0.98kPa( -7~l0cmH2 0)。
此时肺泡内压低于大气压，空气被吸入肺内，呼气是由于肺及胸廓弹性回缩和自然回位，胸膜腔内负压减少，使肺泡压高于大气压，气体被排出肺外。
机械正压通气时，吸气则有赖于在气道口处施加正压，将气体压人肺内，此时气道口与肺泡内均为正压，胸膜腔内压亦明显升高，可从-0.49kPa(-5cmH2O)增至+0.29kPa(+35cmH2O）。
这种吸气时胸腔内压和肺泡压的增高，是正压通气对正常生理功能产生影响的基本原因。
不同的通气方式对呼吸生理的影响差异大。
低水平的辅助通气以及同步性好的通气模式如压力支持通气(PSV)、同步间歇指令通气(SIMV)对生理功能影响较小。
而当使用完全的控制通气(VCV/PCV)或高水平PEEP时，则可产生较明显的影响。
1．对肺容积的影响机械正压通气时因气道和肺泡扩张，肺泡内压升高，导致肺血容量相应减少，肺容积增加。
这种效应尤其在应用PEEP因功能残气量增加而更加明显。
功能残气量的增加多少与PEEP值大小、肺与胸廓顺应性及气道阻力高低密切相关。
一般PEEP为0.49kPa(cmH2O）时，功用残气量可增加500ml。
功用残气量的增加造成肺泡在呼吸周期中坚持扩张充气状况，使呼气末肺泡不至于萎陷，有益于肺泡毛细血管膜两侧的气体交流。
2．对肺泡通气量的影响肺泡通气量的大小不但取决于潮气量和呼吸频次的绝对值，而且还取决于生理无效腔与潮气量的比值(VD/VT)。
VD/VT比值增加时，即使每分通气量不变，肺泡通气量也相对减少。
机器通气时由于人工气道的建立，使剖解无效腔减少；接纳PEEP时肺内气体分布得到改良，因而减少了肺泡无效腔，使VD/VT比值下降，有效肺泡通气量增加。
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气道阻力的计算公式
Pressure
PIP Flow-Resistive
Pressure difference (Pres)
Pplat Alveolar Distending (recoil) Pressure difference (Pdis)
PEEP
RI=（PIP—Ppla）/吸气末流速 RE=（Ppla—PEEP）/最大呼气流速
机械通气
Pressure Difference Gas Flow Time
Volume Change
重要的呼吸力学指标
压力 峰压力 PIP
VTi 平台压力 Ppla
VTe
PEEP VD
autoPEEP
阻力
容量
吸气阻力Ri 吸气潮气量
呼气阻力Re 呼气潮气量
弹性阻力C 死腔潮气量
重要的呼吸力学指标
Pressure
压力组成
PIP Flow-Resistive Pressure difference (Pres)
Pplat
Alveolar Distending (recoil) PEEP Pressure difference (Pdis)
气道阻力增高
Normal
PIP
PPlat
PIP High Raw
-- 剪切伤
LIP
压力水平(cmH2O)
过度通气 - 压力伤
- 容量伤
UIP
Arthur S Slutsky
PV曲线的应用
• 设置合适的PEEP，减低剪切伤 • 控制平台压和峰压，避免压力伤和容量伤 • 利用陡直区通气 • 陡直段斜率下降提示肺泡通气的丧失
P-V曲线的测定方法
• 大注射器法 • 吸气阻断法
• 顺应性
—静态顺应性 —动态顺应性 —呼吸系统顺应性
– 肺顺应性（C=△V/ △P，正常肺0.2-0.3L/cmH2O） – 胸壁顺应性（C= △V/ △Ppl，正常0.2 L/cmH2O）
• 流速 • 呼吸功 • P-V曲线
呼吸力学三要素
• 压力（P）、阻力（R）、流速（V） • ΔP= R×V • 压力和流速为可控因素 • 流速对时间积分得到容量 • 控制压力时阻力改变可导致容量改变 • 控制流速时阻力增大可导致压力增高
PPlat
Paw (cm H2O)
}
Normal
Increased PIP
Increased PTA (increased Airway Resistance)
Normal PPlat (Normal Compliance)
峰压力增高而平台压无改变 —气道阻力增高（分泌物堵塞、气管痉挛）
Paw (cm H2O)
顺应性
Volume
C
=
D D
V P
DV
DP
Pressure
Volume Change = Pressure Difference x Compliance of the Balloon
静态顺应性与动态顺应性
• 顺应性—肺的“硬度”或弹性变性能力
• 静态
—No flow
C=Vt/Pplat-PEEP • 动态
Normal
PIP
PPlat
顺应性降低
Low Compliance
PIP
Increased PPlat
PPlat (Decreased Compliance)
Normal PPlat (Normal Compliance)
峰压力与平台压同时增高 —提示肺或胸壁扩张受限 明显腹胀 肺不张 气胸 肺水肿、ARDS、肺炎
autoPEEP 人-机对抗
床旁监测气道压力的意义
肺（气道）阻力与 顺应性的改变都可 导致气道压力的改 变
通过气道压力的 改变可以推测病 变的性质和部位
气道阻力
湍流的气道阻力，远大于层流
流速太快和气道不规则，容易发生湍 流
• 气体分子间及与气道壁间的摩擦阻力为 主，也称气道阻力
• 主要因素有： 气流的形态，是气道阻力的重要因
• 持续气流法 —准静态顺应性
• 专用工具（OLT） • 测定注意事项
机械通气的呼吸力学基础
呼吸力学应用进展
• 呼吸力学监护已成为呼吸监护的重要内容
– 压力、阻力、顺应性、 auto-PEEP
• 呼吸力学曲线监测应用日趋广泛
• 提倡呼吸力学指导下的个体化通气治疗 • 肺保护通气策略的实施需要呼吸力学指导
自主呼吸
Volume 改变 Pressure 梯度
Gas Flow
—flow and resistance
C=Vt/PIP-PEEP
肺顺应性监测的意义
静态顺应性 （ Cs） 反映肺和胸壁的弹性 （弹性阻力）特征,排除了气道阻力成分
动 态顺应 性 （ Cd） 反 映气 道的阻 力 （ 非 弹性阻力）和呼吸系统弹性（弹性阻力） 特征，气道阻力可明显影响Cd的水平
素 气道管径，是气道阻力的重要因素 气流速度，是影响气流形态的重要
因素 气体的密度，如氦气取代空气，气
体密度显著下降，可有效避免和减弱湍 流的强度，降低气流阻力，可用于严重 哮喘的通气治疗
气道阻力的意义
气管插管阻力在总的呼吸阻力中占很大比例
与管腔内径关系最大 流速和气管插管长度
• 8号气管插管阻力为5 cmH2O/L/S • 7号气管插管阻力为8 cmH2O/L/S
气道阻力的计算方法
PIP – Plateau
Resistance = ? Peak Flow
Resistance =
20 - 15 1 L / sec
= 5 cmH20 / L / sec
VTE 500 cc
Peak Flow = 60 L/min
PIP 20 cm Plateau Pressure 15 cm
Vte
=？
Plateau - PEEP
500 15-5
= 50 ml/cmH20
VTE 500 cc
Peak Flow = 60 L/min
Plateau Pressure 15 cm
PEEP 5 cm
呼吸机所致肺损伤 Ventilator-Induced Lung Injury
•肺泡反复打开和塌陷 •表面活性物质缺失
顺应性测定要求
• 测量顺应性和阻力的标准方式是在吸气时给予恒 速流速和适当的平台时间。
PLOT SETUP UNFREEZE
PCIRC 40
cmH2O 30 20
10 0
10
-2002INSP 8060
. V
40 20
0
L
20
min
40
60
EXP -80
4
6
8
10
12s
静态顺应性计算
Compliance =