临床呼吸生理与床旁呼吸力学监测:朝阳

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呼吸力学

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。

呼吸力学监测

呼吸力学监测
理论上讲,PEEPIdyn 比PEEPIstst低,PEEPIstst代表的PEEPI平均水平;PEEPIdyn而代表气体进入肺泡前所需克服的最低值PEEPIstst。
(二)压力监测方法
1.气道压(Pao或Paw)的监测 自主呼吸时,Pao的测定是通过接口器连接了压力传感器来测定。机械通气时,压力传感器的理想位置是位于呼吸机的Y型管近患者端。
1. PEEPI 呼气末持续存在呼气的流量,提示存在PEEPI。
2. 呼气流量受限 呼气相流量曲线表现为典型的衰减形,提示呼气流量受限的存在。
3. 判断对治疗的反应 经过适当的药物治疗或呼吸参数调节后,观察流量-容量曲线的变化,有利于观察对治疗的反应。
4.特殊的曲线形态的意义 例如流量-容量曲线出现锯齿样改变,提示存在气道分泌物;容量环不闭合,提示存在漏气等。
由于没有足够的时间让呼吸系统内的压力达到平衡,其结果不仅与呼吸系统的弹性有关,而且受气道阻力的影响,使Cdyn < Cstat。
当气道阻塞严重(肺排空的时间常数延长)或呼吸频率增快(呼气时间缩短)时,这种影响尤为明显。
(1)呼吸运动过程中,这些压力不是固定的,而是动态变化的,随着肺容量和呼吸流量的改变而变化。引起肺膨胀的动力(Pinf)来源于呼吸机的外加(Pext)和/或
患者肌肉收缩产生的压力(Pmus)。这些压力间的关系为:Pinf=Prs=Pmus+Pext
(2)当患者完全放松时(Pmus=0),Prs=Pext,即呼吸机克服全部的经呼吸系统压力。相反,完全自主呼吸时,Prs=Pmus,即呼吸肌肉克服全部的经呼吸系统压力。
不同类型呼吸机压力的传感器位置不同。例如:Hamilton将压力传感器放置在送气通道、PB7200a和鸟牌6400ST放置在排气通道、熊牌5放置在气道的近端。

呼吸力学的监测

呼吸力学的监测
呼吸力学的监测
汇报人:可编辑
2024-01-11
CONTENTS 目录
• 呼吸力学概述 • 呼吸力学监测的方法 • 呼吸力学监测的应用 • 呼吸力学监测的挑战与解决方案 • 未来展望
CHAPTER 01
呼吸力学概述
呼吸力学的定义
呼吸力学是一门研究呼吸过程中气体 流动和呼吸系统力学特性的科学。它 涉及到呼吸系统的气体交换、气流动 力学、呼吸肌肉力学等多个方面。
通过持续监测呼吸力学参数,可以评 估治疗措施的疗效,及时调整治疗方 案。
指导治疗
根据呼吸衰竭的类型和严重程度,呼 吸力学监测可以指导治疗措施的选择 ,如机械通气、药物治疗等。
机械通气的调节
设定通气模式
根据患者的病情和呼吸力学监测 结果,选择合适的通气模式,如
控制通气、辅助通气等。
调整参数
根据患者的生理需求和呼吸力学监 测结果,调整机械通气的参数,如 潮气量、呼吸频率、吸氧浓度等。
对呼吸力学监测数据进行动态监测和趋势分析,以便及时发现异 常变化并采取相应措施。
监测过程中的患者舒适度
设备舒适度
选择舒适度高、易于使用的呼吸力学监测设备,减少对患者造成的 不适感。
操作简便性
简化呼吸力学监测设备的操作步骤,方便医护人员快速、准确地完 成监测过程。
患者教育
对患者进行教育,告知他们如何配合呼吸力学监测,减少因操作不当 导致的不适感。
预防并发症
通过呼吸力学监测,可以及时发现 机械通气相关的并发症,如过度通 气、通气不足、气压伤等,采取相 应措施进行预防和治疗。
呼吸肌疲劳的评估
评估呼吸肌疲劳程度
通过监测呼吸力学参数,可以评估呼吸肌疲劳的程度,如肌肉收 缩力下降、肌肉疲劳等。

呼吸功能监测-图文

呼吸功能监测-图文

呼吸功能监测-图文第一节呼吸功能监测在ICU中的应用黄思贤王首红危重病医学的发展,机械通气已普遍应用于临床,呼吸机使用不当不仅起不到抢救作用,反而贻误患者的治疗。

熟悉呼吸生理学,床边肺功能,运用呼吸力学等监测手段指导治疗以及呼吸机的使用尤显重要。

呼吸功能监测的基本测定包括:(l)呼吸运动、压力、流速、容积、阻力、顺应性及呼吸功等。

(2)容积一时间波,压力一时间波,流速一时间波(见图3-1-l)。

(3)压力一容积环,流速一容积环(见后)。

此外尚有气体交换参数等。

图3-1-1容积-时间波,压力-时间波,流速-时间波一、基本测定(一)呼吸运动1.呼吸频率敏感但非特异性指标,减慢表明中枢抑制,增快可能是由多种肺内或肺外疾病引起,>30次/min常是呼吸肌失代偿先兆。

2.呼吸方式呼吸衰竭者,频率加快,胸腹部运动不同步,潮气量下降。

胸腹运动不协调和矛盾常提示呼吸肌疲劳,不管有否呼吸肌疲劳均可增加呼吸肌负荷。

浅快呼吸指数(RSBI)=f(次/min)/VT(L),机械通气患者若f/VT<80提示易于撤机;80~105谨慎撤机;>105难于撤机。

(例f>30,VT<0.31)(二)压力1.最大吸气压力(MIP)和最大呼气压力(MEP)这是反映呼吸肌力量的指标。

正常值男性MIP>-75cmH2O,女性>-50cmH2O男性MEP>100cmH2O,女性>80cmH2OMIP低于预计值30%,可能出现高碳酸血症。

临床上机械通气时,MIP能产生-30cmH2O吸气压,脱机常易成功。

不足-2OcmH2O负压提示呼吸肌疲劳,不能够继续产生和维持肺泡内压,以保证代谢所需的通气量;是判断CO2潴留的水平。

呼吸肌疲劳是呼吸衰竭的重要原因之一,也是脱机失败的重要原因。

2、呼吸驱动力有的呼吸机带有P0.1测定功能,气道闭塞压力P0.1,即气道阻塞后吸气开始第100毫秒所测定的吸气压力。

是反映呼吸中枢兴奋性,呼吸驱动力的指标。

呼吸功能监测

呼吸功能监测
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监测内容


临床监测 呼吸功能监测 血气监测 呼吸功能监测 呼吸形式监测
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临床监测
呼吸频率
呼吸节律 呼吸窘迫 气道通畅程度
咳嗽力度
紫绀 神志 胸部叩听诊、胸片
13
肺功能监测-通气功能监测

肺通气是指呼吸运动将氧气吸入肺中,同 时排出二氧化碳的过程,反映肺呼吸生理 的动态变化。
Ⅰ型呼吸衰竭:海平面 平静呼 吸 吸空气条件下PaO2<60mmHg
Ⅱ型呼吸衰竭: PaO2<60mmHg+PaCO2>50mmg
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PaO2测定的意义


2、指导围手术期管理
手术中、手术后PaO2降低,其原因可能 为通气不足或吸入气氧浓度(FiO2)过低; 呼吸机及管路故障;镇静麻醉抑制呼吸, 死腔增加、功能残气量减少V/Q比值失调; 术中、术后发生肺不张、肺水肿、小气 道闭合和肺泡萎陷,使肺内分流增加; 以及创口疼痛限制呼吸等
29
第一节 血气监测指标
一、动脉血气测定
30
1. pH
概念: 溶液中H+浓度的负对数。取决于: HCO3-/ H2CO3之比
正常值:动脉血pH 7.35~7.45 极值:<6.8、 >7.8
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2.动脉血氧分压
(PaO2) partial pressure of oxygen; Arterial oxygen tension
7
呼吸全过程示意图
8
概念回顾


通气-血流比例(V / Q)失调:肺内通气和血流分布 不均匀可造成通气-血流比例(V / Q)失调,严重影 响气体交换。正常人在静息状态下,肺泡通气量约为 4L/ min,肺血流量约5L/ min,V/Q比值为0.8。 ①V/Q比值降低------肺泡通气明显减少而血流无相 应下降甚至还增多,使V/Q比值< 0.8。静脉血流经通 气不足的肺泡时,未经充分氧合便进入动脉血。这种 情况类似肺内动-静脉分流,称为功能性分流。正常时 由于肺内通气分布不均形成的功能分流占肺血流量的 3%。在肺炎、肺水肿、通气不足,使V/Q比值降低, 达15%以上,出现低氧血症。

呼吸力学监测及临床应用

呼吸力学监测及临床应用

与人工气道有关:管腔狭小、扭曲、痰痂形成 与气道有关:气道痉挛、分泌物增加 观察支气管舒张剂疗效 合理选 择机械通气方式 ,改善肺内气体分布
顺应性监测
指单位压力改变时所引起 的肺容积的改变
顺应性
静态顺应性 动态顺应性
反应肺组织的弹性
受肺组织弹性和气 道阻力的双重影响
• 总静态顺应性= 潮气量/(平台压-PEEP-内源性PEEP)
气道阻力=(气道峰压-平台压)/流速
那么我们如何从呼吸 波形观察气道阻力变 化?
流速-时间波形(容量控制通气)
呼气时波形回到基线的快慢反映了气道阻塞情况,阻力 增加,呼气时间延长,呼气末流速不能到零,提示存在 内源性PEEP
流速-时间波形(压力控制通气)
吸气阻力增加时:吸气过程变慢,达到基线前停止 呼气阻力增加时:呼气波形呈直线回到基线
呼吸力学监测及临床应用
南昌大学三三四医院ICU
王雄
呼吸力学监测
气道压力监测 肺容量监测 气道阻力监测 顺应性监测
气道压力监测
气道峰压:呼吸机送气过程中的最高压力
机械通气时 应保持气道 峰压 <40cmH2O, 过高会增加 气压伤风险
平台压:吸气末屏气时气道的压力
机械通气时平 台压>3035cmH2O气压 伤可能性增加
氧化碳潴留
功能残气量:平静呼气后肺内存留的气量
• 作用:稳定肺泡气体分压, 减少了通气间 歇时对肺泡内气体交换的影响
• 正常值: 40ml/kg 。 • 急性呼吸衰竭时,功能残气量减少,机械
通气时可使用PEEP增加功能残气量
气道阻力监测
气道阻力
气管导管
呼吸机管道
机械通气时 气道阻力
正常值:1-3cmH2O/L/S

呼吸力学及临床意义

呼吸力学及临床意义
Bronchodilator use MV ↓ RR↓ 外源性PEEP对抗(80%)
Bronchodilator use
PEEP与PEEPi
肺泡
上游段
下游段
肺泡内压 (PEEPi)
临界压
气道压
肺泡内压 (PEEPi)
临界压
PEEP
PEEPi测定
PEEPi测定
谢 谢!
0 +10 +20 +20 +30
+35 +20
0 +5 +10
等压点上移
+20 +20 +25
+20
正常人用力呼气
肺气肿者用力呼气
等压点上移时用力呼气引起气道压缩而闭合
等压点学说
PEEPi
Pulmonary Hyperinflation in COPD
Sutherland ER, Cherniack RM. Management of Chronic Obstructive Pulmonary Disease. N Engl J Med 2004; 350: 2689-97
如何描记P-V曲线
大注射器法 呼吸机法 低流速法 智能呼吸机描记
P-V Loops vs CL
P-V Loops vs R
High Resistance
容量控制通气时,容量 恒定,压力依据阻力和 顺应性而变化
当阻力增加时, PIP 上 升(A-B), PV loops 变宽。该种PV loop,称 为滞后(Hysteresis)
(2)
2、Decreased Compliance —— 顺应性降低
表现:峰压和平台压均升高 原因:顺应性降低(ARDS)

呼吸力学的监测

呼吸力学的监测

2021/10/10
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压力-容积曲线(P-V曲线)
反映顺应性
①完全抑止自主呼吸,选 择方波
②以FRC为基点,肺泡压 力变化为横坐标,肺容 量变化为纵坐标的关系 曲线,二个平段,二个 拐点
③确定低位拐点(LIP)和高 位拐点(UIP)
2021/10/10
19
◆ LIP反映陷闭肺泡扩张,是选择PEEP的 参考,一般为8-12 cmH2O ,在LIP以下, 肺循环阻力显著增加,一旦达到LIP后肺
究可以用上述三个参数来描述,因为流量参数中包
含了时间的概念,所以描述呼吸机送气、气体在呼
吸管路中的运动、病人气道和肺组织对送入气体的
反应涉及上述四个参数既压力(P)、容量(V)、
流量(F)和时间(t)。
2021/10/10
3
正压通气
压力差
气流增加
时间
容量变化
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4
肺泡内压力变化
Pressure
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气道阻力
新生儿 婴儿 儿童 成人
30 - 50 mmHg/L/sec 20 - 30 mmHg/L/sec
20 mmHg/L/sec 2 - 4 mmHg/L/sec
2021/10/10
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气道阻力
导致气道阻力增加的原因 分泌物过多 — 分泌物潴留 粘膜水肿(哮喘, 气管炎, 肺水肿) 肺气肿(气道压迫) 异物 肿瘤所致狭窄
Pplat – PEEP
V
2021/10/10
t
Vt
t
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气道阻力
• R = P / flow
Pin
Pout
2021/10/10
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层流
阻力来源于气体之间的相互 摩擦
Raw=8ηl/(πr4)
湍流
阻力来源于气体之间以及气体 与气道壁之间的相互摩擦
Raw=vl*摩擦因子/ 4π2r5
层流示意图
2020/11/14
湍流示意图
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不同气流形态下压力与流速关系
层流
P=kv
湍流
P=kv2
层流:压力与流速呈线性关系
2020/11/14
气道阻力增加
与人工气道有关
管腔狭小,扭曲,贴壁,痰痂形成
与气道有关
气道痉挛,分泌物增加
2020/11/14
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气道陷闭
2020/11/14
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床旁呼吸力学监测
2020/11/14
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呼吸力学的概念
——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
2020/11/14
5
Questions-5
V-A/C模式通气时,如预设RR为10次/min,患者自主呼 吸频率为5次/min,则呼吸机的实际工作频率为
A 5次/min B 10次/min C 15/min D 10-15/min E 5-10次/min
2020/11/14
6
Questions-6
在PCV模式下,若设置支持压力不变,哪些因素可以使潮气
量增加?
A 患者自主呼吸努力增强
B 胸肺顺应性下降
C 气道阻力增加
D PEEPi增加
E PEEP下降
F 呼吸频率增快
2020/11/14
7
临床呼吸生理 与床旁呼吸力学监测
首都医科大学附属北京朝阳医院 北京呼吸疾病研究所
姚秀丽 2011-03-08
平静呼吸时,约占总阻力的2/3 吸气时的阻力,呼气时的动力
2020/11/14
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顺应性
物体的易扩张性,指单位压力改变所引起的容积改变 C=ΔV/ΔP
2020/11/14
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顺应性
弹性阻力的倒数
容积依赖性,比顺应性
静态顺应性
气流阻断后所测得的顺应性
动态顺应性
未阻断气流所测得的顺应性
2020/11/14
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单肺通气,顺应性严重差的肺移植患者通气状况
2020/11/14
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影响顺应性的因素
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 脊柱侧弯或其他胸壁畸形 肥胖、腹胀 动态肺充气
2020/11/14
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非弹性阻力
黏性阻力与惯性阻力 以气道黏性阻力为主(80%~90%) 平静呼吸时,约占总阻力的1/3
临床呼吸生理与床旁 呼吸力学监测:朝阳
Questions-1
流量触发灵敏度为3L/min,呼吸机提供基础气流为5L/min, 若呼吸回路存在持续漏气2L/min,请问患者的吸气流速至少 为多少才能触发呼吸机送气?
A 1L/min B 2L/min C 3L/min D 7L/min E 8L/min
2020/11/14
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肺通气总阻力=肺弹性阻力+胸廓弹性阻力+气道阻力
肺通气的阻力弹性阻力源自肺弹性阻力静态阻力,2/3
胸廓弹性阻力



肺黏性阻力


黏性阻力
气道黏性阻力
非弹性阻力
胸廓黏性阻力
动态阻力,1/3
肺惯性阻力
2020/11/14
惯性阻力
气道惯性阻力
胸廓惯性阻力
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弹性阻力
弹性
弹性物质在外力作用下变形时,对抗变形和弹性 回位的倾向
✓ 呼气
膈肌、肋间肌松弛
胸廓弹性回缩
胸内负压减少
肺容量减小 肺内压升高
与大气压产生压力梯度

2020/11/14
肺回缩 气体排
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肺通气的动力
动力:驱动压力
中枢驱动力 外周驱动力/机械驱动力
与之相关的压力:
胸内压 肺泡内压 气道压 跨肺压:肺收缩/扩张的直接动力 跨胸壁压 跨胸压:机械通气时的总驱动压 跨气道压
机械通气的灵魂---运动方程
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阻力和顺应性的监测
吸气末阻断法
患者:充分镇静 模式:容量控制 参数:方波、PEEPe “吸气末屏气”
湍流:压力随流速呈指数性增长
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气道阻力的分布
2020/11/14
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影气响道气阻道力阻具力有的流速因与素容积依赖性
气流形态 气流速度 气道管径 气道长度 气体的粘性与密度 肺容积 身材与年龄
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气道管径与吸呼气相的关系
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气道阻力与肺容积的关系
MV时影响气道阻力的因素
2020/11/14
3
Questions-3
V-A/C模式通气时,哪些因素可影响气道峰压值?
A PEEP B 吸气流速 C VT D 呼吸系统顺应性 E 气道阻力 F PEEPi
2020/11/14
4
Questions-4
V-A/C模式通气时,哪些因素可影响平台压值?
A PEEP B 吸气流速 C VT D 呼吸系统顺应性 E 气道阻力 F PEEPi G 平台时间
2020/11/14
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呼吸力学的内容
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
2020/11/14
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呼吸力学的基本特性
气道阻力
弹性阻力+PEEPi
2020/11/14
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呼吸力学的基本特性
P=P +P 摩擦阻力 弹性阻力
Paw Flo R wesisC tV aon om c lu e p m P liE a ei EnPce
2020/11/14
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非弹性阻力
黏性阻力
气体分子之间、气体分子与气道壁之间的摩擦力以 及呼吸时组织发生相对位移时的摩擦阻力
气道阻力、肺组织黏性阻力、胸廓黏性阻力
惯性阻力
气流在发动、变速、换向时由于气流与组织的惯性 所产生的阻止运动的因素
2020/11/14
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气道阻力
气体分子之间、气体分子与气道壁之间的摩擦力
2020/11/14
8
与呼吸力学相关的 呼吸生理及流体力学知识
2020/11/14
9
解剖结构
2020/11/14
10
解剖结构
2020/11/14
11
2020/11/14
12
肺通气的机制
✓ 吸气 吸气肌主动收缩 胸廓扩张 胸内负压增加 肺扩张 肺容积 增加 肺内压下降 与大气压产生压力梯度 气体进入肺泡
2020/11/14
2
Questions-2
流量触发灵敏度为3L/min,基础气流为5L/min,若此时外接雾化器行持 续雾化吸入治疗,氧气流速为5L/min,请问患者的吸气流速至少为多少 才能触发呼吸机送气? A 3L/min B 5L/min C 7L/min D 8L/min E 10L/min
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