呼吸力学及临床意义
呼吸力学与呼吸机波形及其临床意义共155页文档
6、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿
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呼吸力学与呼吸机波形及其临床意义
56、极端的法规，就是极端的不公。 ——西 塞罗 57、法律一旦成为人们的需要，人们 就不再 配享受 自由了 。—— 毕达哥 拉斯 58、法律规定的惩罚不是为了私人的 利益， 而是为 了公共 的利益 ；一部 分靠有 害的强 制，一 部分靠 榜样的 效力。 ——格 老秀斯 59、假如没有法律他们会更快乐的话 ，那么 法律作 为一件 无用之 物自己 就会消 灭。— —洛克
呼吸力学的监测
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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。
2018年呼吸力学波形分析与临床意义
P-V环的斜率可了解肺顺应性
P-V环从吸气起点到吸气终点(即呼气开始)之间连接 线即斜率, 右侧图向横轴偏移即吸气肢偏向横轴, 说 明顺应性下降, 需要更大的压力才能将预置潮气量充 满肺.
插管内径对P-V环的影响
插管内经8mm的P-V环小于内径6.5mm是由于阻力减 低作功小所致, 实线的P-V环是由于使用了呼吸机 (CMV)克服阻力故P-V环无变化.
此环说明压力与容积的关系. ①=PEEP, ②=气道峰压, ③=平台压, ④=潮气量.
自主呼吸下的压力—容积环
自主呼吸, 吸气时是负压达到吸入潮气量时即转换为呼气， 呼气时为正压， 直至呼气完毕压力回复至0。 P-V环呈顺时钟方向。
气道阻力和插管内径对P-V环的影响(图39)
P-V环的上升肢的水平左、右移位反映气道阻力减少或增加。 呼吸机端的压力(通常以Paw表示)增加有三种因素 1.因插管内径小于总气管内径， 阻力必然增加。 2.由于气道本身病变阻力增加(虚线部分)。 3.吸气流速的大小。
压力-时间曲线的临床意义
评估呼气时间
呼气时间不足，压力下 降未达到基线处，引起 有内源性PEEP存在。
识别呼吸类型
基线压力未回复到0, 均使用了PEEP. 且患者触发呼吸机是使用了压力触发, 若使用了流量触发, 则不论是CMV或AMV, 在基线压力均无向下折返小波(A点 处)! 左侧图在基线压力均无向下折返小波(A), 呼吸机完全控制患者呼吸, 此为CMV模式. 右侧在吸气开始均有向下折返的压力小波, 这是患者触发了呼吸机且达到触 发阈使呼吸机进行了一次辅助通气, 此为AMV模式.
吸气流速波形的临床应用
吸气时间的设置有何问题呢？
吸气流速波形的临床应用
吸气时间不足
呼吸力学波形分析与临床意义
呼吸力学波形分析与临床意义概述：呼吸力学波形分析是通过监测和分析患者的呼吸波形来评估其呼吸功能和机械通气支持的效果。
该技术已经在临床上广泛应用，在重症监护科、康复医学和呼吸科等领域发挥了重要作用。
本文将探讨呼吸力学波形分析的原理、临床应用意义以及相关的研究进展。
一、呼吸力学波形分析的原理呼吸力学波形是通过呼吸机、气道插管或面罩等设备采集到的呼吸相关信号，包括压力、流速和容积等参数。
这些信号可以通过传感器转化为电信号，并经过信号处理后显示为图形波形。
呼吸力学波形分析基于呼吸波形的形状和特征，来评估患者的呼吸机械特性和肺功能状况。
二、呼吸力学波形分析的临床应用意义1. 监测呼吸机械通气效果：呼吸力学波形分析可以实时监测患者的呼吸机械通气效果，帮助调整通气参数和预测治疗效果。
例如，通过观察呼气末正压波形的趋势和形态，可以判断患者肺顺应性的变化，评估肺泡塌陷的情况，并调整呼气末正压水平，以提高患者的通气效果。
2. 诊断和评估肺病变：呼吸力学波形分析可以帮助诊断患者的肺病变，并评估其严重程度。
例如，通过观察流速波形的平坦度和上升时间，可以判断患者是否存在患者呼吸道阻塞，如哮喘和慢性阻塞性肺疾病等。
通过观察容积波形的形态和波峰时间，可以评估患者的肺顺应性和气道阻力，辅助判断ARDS等严重肺疾病的程度。
3. 指导机械通气策略：呼吸力学波形分析可以为临床医生提供指导机械通气策略的信息。
例如，通过观察呼吸系统压力波形和流速波形的相位关系和形态，可以判断患者呼吸机和患者的呼吸同步状况，辅助调整呼气末正压水平和呼吸机触发敏感度，以提高通气效果和减少不适感。
三、呼吸力学波形分析的研究进展随着对呼吸力学波形的深入研究，人们不断探索和发现其在临床上的新应用。
例如，部分研究表明，呼吸力学波形分析可以预测ARDS的发生和预后，有助于早期干预和预防。
另外，通过结合机器学习和人工智能等技术，呼吸力学波形分析还有望在未来实现自动化和个体化的呼吸支持治疗。
呼吸力学和呼吸机波形和其临床意义
总动态顺应性是在主动吸气时测出。 它们反应容量—压力关系旳两项指标，根据流速-时间曲线、压力-时间曲线和压力-容量环也能够评估病人旳顺应性。
“管道特征”
R =
D P
D F
气道阻力
压力差 = 流速 x 管道阻力
压力差 = 流速 x 阻力
dP = Q x R
R =
8 L (visc.)
容量控制通气（PCV）
Guaranteed tidal volume, not affected by the changes in pulmonary mechanics
What is measured?
压力Pressure 时间Time 流速Flow (dV /dt ) 容量Volume (calculated)
三向弹簧
胸腔内压
气管压
近气道压
胸膜压
肺泡压
自主吸气
容量变化
气流
压力变化
机械通气
压力变化
容量变化
气流
吸气
机械通气
自主呼吸
Pressure
Time
肺泡内压力变化
术语: Flow and Volume
分钟通气量 = 潮气量 x 送气频率
Pressure
Flow
Time
潮气量
Volume
Expir.
Insp.
Expir.
压力-时间曲线
波形各段意义
A/ 触发: 病人 (assisted) 呼吸机 (controlled) B/ 限制: 流速 压力 C/ 切换: 容量 时间
A
B
C
切换与限制
Cycled
Pressure
Time
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。
呼吸力学监测及临床意义
呼吸力学监测及临床应用一、呼吸力学的临床意义：1、指导机械通气参数设置2、评估机械通气的安全性3、评估临床治疗的有效性4、指导呼吸机撤离5、探索新的机械通气模式二、监测波形及环的意义：1、从静态的，有限的数字监测变为动态的，实时的智能的波环监测，分析所设置的通气模式参数是否合理，为进一步调整相关参数提供客观依据2、动态了解病人肺功能的状态，观察患者自主呼吸做功的程度通过对波形的冻结，测量，存储，趋势，回顾，打印，等现代技术，手段对相关参数进行定量分析。
3、评价某些药物的治疗效果三、呼吸波形与环的用途1、评估设定的通气模式是否合理2、评估呼吸机与病人在通气吸气过程中做工情况，评估触发做功3、观察人机对抗情况4、了解气道阻塞情况5、了解呼吸回路有无漏气6、观察肺顺应性变化，评估通气的效果7、评估支气管扩张剂的疗效8、呼气流速不回零9、设置合理的PEEP10、防止过度通气呼气末肺充气状态：PEEPi的影响因素：1、气道阻力增加2、呼吸系统弹性下降3、气道动态塌陷4、通气量过大5、呼气时间不足6、呼气肌的作用PEEPi的临床意义：1、增加肺损伤的危险性2、对循环系统产生不良影响3、增加呼吸功，导致呼吸肌疲劳平台压的影响因素：平台压（Pplat) 的影响因素Pplat=Volume/Compliance+PEEP顺应性PEEP潮气量平台压的临床意义：可代表肺泡压的大小口与肺损伤的关系密切口限制平台压不超过30-35 cmH2 0气道峰压（PIP) 的影响因素：PIP=Flow X Resistance＋Volume/compliance+PEEP顺应性潮气量PEEP气道和气管内导管阻力吸气流速气道峰压的临床意义：气道峰压是设置压力报警限的根据实际气道峰压之上5-10cmH, 0以不高于45cmH20为宜。
(医学课件)呼吸力学测定
肺活量
正常值
男性约3470ml，女性约2440ml
总结词
肺活量是指尽力吸气后缓慢而又完全 呼出的最大气量。正常成人安静状态 下，肺活量约为男性3470ml、女性 2440ml。肺活量与年龄、性别、生 理状态和肺功能等因素有关。
详细描述
肺活量是指尽力吸气后缓慢而又完全 呼出的最大气量，是衡量肺功能的重 要指标之一。正常值为男性约 3470ml，女性约2440ml，与年龄、 性别、生理状态和肺功能等因素有关 。肺活量可以反映肺部通气能力和通 气功能的状态。
大数据和人工智能的应用
通过大数据和人工智能技术，可以对呼吸力学测定数据进行深度 挖掘和分析，提供更精准的诊断和治疗方案。
在特殊疾病领域的应用前景
肺部疾病
呼吸力学测定在肺部疾病的诊断 和治疗中具有广泛的应用前景， 如肺栓塞、慢阻肺、哮喘等。通 过对呼吸阻力的测量和分析，可 以评估病情严重程度、判断治疗 效果和预测预后。
评估康复效果
通过呼吸力学测定可以评估患者康 复治疗的效果，如肺康复锻炼、氧 疗等，以指导患者进一步的治疗和 康复。
呼吸力学测定的基本原理
通过测量呼吸过程中的压力、流量、容积等参数，结合物理学原理和方法，可以 计算出呼吸系统的各项指标和参数。
通过分析这些指标和参数的变化规律，可以了解呼吸系统的功能状态、病理生理 变化以及治疗效果等。
评估肺顺应性
通过呼吸力学测定，可以评估机械通气患者的肺顺应性 ，了解肺部疾病的严重程度和判断预后。
判断撤机指征
根据呼吸力学测定结果，可以判断机械通气患者是否具 备撤机的条件，如肺功能恢复情况、通气功能是否稳定 等。
手术中呼吸功能的监测
01
监测通气功能
在手术过程中，呼吸力学测定可以监 测患者的通气功能，包括潮气量、气 道压力、呼吸频率等指标，以确保手 术过程中的通气效果和患者安全。
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P=Raw×V+Ct×△V
30% 70%
Pressure vs time
Airway Resistance
Paw (cm H2O)
PIP
监测参数：气道压力
}
Transairway Pressure (PTA)
Exhalation Valve Opens
Pplateau
(Palveolar)
Inspiratory Pause
呼吸力学基本术语
压力 气道峰压(PIP) 平台压(Ppl） 呼吸末正压（PEEP） 内源性PEEP(PEEPi,autoPEEP)
•容量
•流量
肺通气动力=非弹性阻力+弹性阻力 非弹性阻力
气道阻力 Raw=8ηl/（∏ r4） 惯性阻力 粘滞阻力
弹性阻力
肺弹性阻力 CL×△V 胸廓弹性阻力 CCH× △V
Flow-Volume Loops
Increased resistance
表现：呼气峰流速降低，呼 气轨迹内陷。支气管扩张 剂可以修正这种现象 常见：哮喘
Flow-Volume Loops
Air trapping and autoPEEP
表现：呼气末流速未能回到 0基线，从而产生气体陷闭和 auto-PEEP 。但不能定量。
PEEP与PEEPi
肺泡 上游段 肺泡内压 (PEEPi) 临界压 下游段 气道压
肺泡内压 (PEEPi) 临界压
PEEP
PEEPi测定
PEEPi测定
谢 谢！
Trapped gas Normal Stiff Lungs
FRC
insp exp
Time
PEEPi＆WOB
PEEPi＆Ti
PEEPi＆Ti
How To Deal With PEEPi？
Bronchodilator use MV ↓ RR↓ 外源性PEEP对抗（80%）
Bronchodilator use
等压点：在气道上，气道内压与胸内压相等
的部位。
0 +10 +20 +20 +30
0 +5
+10
&# +20
等压点上移
+25
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
Dynamic hyperinflation
Lung Volume
Obstructed Lungs Tidal volume
Expiration
Distending
Time (sec)
Begin Inspiration
(Alveolar)
Pressure
Begin Expiration
Abnormal Pressure-Time Curves
（1）
Increased Resistance ——（PIP-Ppl）↑阻力增加
Flow-Volume Loops
Air Leak
表现：呼气末流速不能回到0
容积水平（回到0基线）。
常见：回路或气管内插管漏气
PEEPi（autoPEEP)
PEEPi（autoPEEP)
临床表现为:呼气性呼吸困难 发生机制：
1. 小气道的解剖结构
2. 等压点（isobaric point, IP） 上移
•估算顺应性、阻力 •是否存在过度膨胀及漏气 •衡量PEEP水平
Pressure-Volume Relationships
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）
P-V Loops vs optimal PEEP
P-V Loops vs Air Leak
漏气
表现：呼气支不能回到0点 原因：回路或气管内插管漏气
Flow-Volume Loops
•衡量对支气管扩张药物的反应 •是否存在过度膨胀和漏气
•评价气道阻力
Flow-Volume Loops
A点：吸气开始 B点：吸气峰流速，伴容积增大 C点；潮气量输出结束，流速降为0 ，呼气开始 D点：呼气峰流速 A点：流速降低至0，肺排空结束， 呼气结束，下一次吸气开始
表现：峰压升高、平台压不变
原因：气管插管阻塞或分泌物聚集
Abnormal Pressure-Time Curves
（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）
Pressure-Volume Relationships --- P-V Loops
呼吸力学及临床意义
徐 军 北京协和医院急诊科
内容提要
概述及基本概念 阻力与顺应性 常用波形
P-T曲线 P-V LOOP F-V LOOP
PEEPi（autoPEEP)
概述
呼吸力学：
用力学的观点对呼吸运动进行分析 通过与呼吸相关的压力、容量、流量、顺应 性、阻力等监测 有利于发现病情变化和指导呼吸机的合理应 用。
呼吸生理
呼吸生理
呼吸生理
VCV 波形
—P-T,F-T,V-T
呼吸力学基本术语
气道阻力
Raw=8ηl/（∏ r4）
单位压力引起的容积变化
顺应性
Volume
D V C= D P
DV DP
Pressure
动态和静态之分（Cdyn和Cst） Cst：在呼吸周期中气流暂时阻断时所测得的，主要反 映肺组织的弹力，Cst＝VT/平台压，或＝ VT/（平台压 －PEEP） Cdyn：在呼吸周期中气流未阻断时所测得的， Cdyn ＝VT/PIP，或＝ VT/（PIP－PEEP） 胸部总C（CT），1/ CT ＝1/CL＋1/Cc，正常值100ml /cmH2O