呼吸力学测定
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。
呼吸力学医学课件
吸入氧气
二氧化碳是人体代谢的废物，需要通过呼吸系统排出。
排出二氧化碳
呼吸系统可以通过控制吸入空气的温度和湿度，维持人体的正常生理功能。
调节温度和湿度
呼吸系统中的鼻腔、喉和气管具有过滤和排除空气中的有害物质的功能。
过滤空气中的有害物质
氧气交换
在肺泡中，氧气与血红蛋白结合，通过血液输送至全身各个组织和器官。同时，二氧化碳从组织和器官通过血液传送到肺泡，随后被呼出体外。
02
呼吸系统的基本结构
包括鼻前庭、鼻腔和鼻后腔，主要作用是过滤、加湿和调温吸入的空气，以及嗅觉。
鼻腔
喉
气管和支气管
肺
连接鼻腔和气管，具有保护声带、调节呼吸和吞咽的功能。
主要负责将吸入的空气输送到肺部，同时排除二氧化碳。
是呼吸系统的主要部分，具有气体交换的功能。
呼吸系统的功能
呼吸系统的首要功能，保证人体组阻力而消耗的能量，等于肺通气时呼吸肌收缩或舒张所做的机械功。呼吸功是反映呼吸机能的指标之一。
氧耗量
指每分钟吸入肺泡的新鲜空气中所含的氧气量，是衡量机体耗氧量的指标之一。正常情况下，氧耗量与通气量呈线性关系。
呼吸功与氧耗量
呼吸力学的测量与评估方法
04
1
呼吸监测的仪器与设备
呼吸力学的历史与发展
呼吸力学在临床医学中具有广泛的应用价值，如肺部疾病的诊断与治疗、机械通气辅助治疗、氧合器设计等。
此外，呼吸力学在生物工程、航空航天、环境科学等领域也有着广泛的应用，如生物工程中的肺模型研究、航空航天中的气压调节和环境科学中的空气污染研究等。
呼吸力学的应用领域
呼吸系统的结构与功能
在急性呼吸衰竭或慢性呼吸衰竭加重时，可采用机械通气辅助呼吸。
呼吸力学-呼吸机波形监测 ppt课件
ppt课件
气管扩张反应
Before Flow (L/min)
After Time (sec)
长呼气时间 PEFR
短呼气时间
高呼气峰流速
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ppt课件
Air Trapping
Flow (L/min)
Inspiration
Normal Patient
Time (sec)
}
Air Trapping Auto-PEEP
Paw (cm H2O)
ppt课件
35
PIP
谢谢聆听
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ppt课件
高平台压 (顺应性低) 正常平台压 (正常顺应性)
33
Time (sec)
ppt课件
P-V环上的顺应性改变
顺应性
VT levels
增加 正常 减低
定压通气
Volume (mL)
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Paw (cm H2O)
Preset PIP
ppt课件
PEEP and P-V Loop
Volume (mL)
PEEP
9
ppt课件
呼吸功
呼吸功（work of breathing, WOB）:是指空气进出 呼吸道时用以克服肺、胸壁和腹腔内脏器的阻力而消 耗的能量。
10
ppt课件
机械通气基本参数和各种通气波形
机械通气支持时有四个基本参数 压力 容积 流速 时间 这些参数相互结合后就构成了各种通气波形，包括： 压力-时间 容积-时间 流速-时间 压力-容积环 流速-容积环 压力-流速环
Time (sec)
22
ppt课件
吸气流速不足
充足的流速
不充足流速
呼吸力学医学课件
2023-11-12
目 录
• 呼吸力学概述 • 呼吸系统解剖与生理 • 呼吸力学的基本原理 • 呼吸障碍与疾病 • 呼吸力学诊断与治疗 • 呼吸力学研究的前沿与展望
01
呼吸力学概述
呼吸力学的定义
呼吸力学是研究呼吸系统力学特性的科学，主要涉及呼吸运动的力学机制、气体交 换的过程以及呼吸系统各部分之间的相互作用。
观察肺部结构和病变情况，提供病因诊断的线索。
血气分析
测定血液中氧气和二氧化碳的含量，评估通气和氧合功能。
呼吸治疗的方法
药物治疗
根据病因选择相应的药物，如 抗生素、支气管扩张剂、糖皮
质激素等。
物理治疗
包括体位引流、胸部叩击、雾化吸 入等，以改善通气和促进排痰。
氧疗
对于低氧血症患者，采用不同方式 进行吸氧，如鼻导管、面罩等。
调节呼吸频率和深度
通过控制呼吸频率和深度来维持身体内环境稳定。
清除呼吸道中的异物
通过咳嗽和黏液纤毛运送等方式清除呼吸道中的异物，保持呼吸道 通畅。
呼吸系统的神经调节
自主神经系统
包括交感神经和副交感神经，负责调节呼吸频率、深度和潮 气量等。
躯体神经系统
负责感知和调节呼吸道和肺部的物理和化学刺激，以及参与 咳嗽、打喷嚏等反射活动。
呼吸力学研究的挑战
呼吸力学研究仍存在一些挑战， 如肺部疾病的复杂性和个体差异 性，以及实验数据的获取和分析
等。
肺部疾病的复杂性和个体差异性 增加了呼吸力学研究的难度，需
要更加深入的研究和探索。
实验数据的获取和分析是呼吸力 学研究的重要环节，但实验数据 的误差和不确定性也给研究带来
了挑战。
呼吸力学研究的未来发展方向
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。
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（Ppl）（1）跨肺泡压（ΔPalv）=肺泡内压（Palv）-胸膜腔内压（Ppl）（2）跨气道压（Δpaw）=气道开口压（Pao）-肺泡内压（Palv）（3）气道峰压（PIP）=气道阻力压（PRaw）+平台压（Ppla）（4）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）（5）Paw=[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/60）（8）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。
呼吸力学ppt
=VT/（Ppeak-PEEP） 正常值50-800ml/cmH2O
Compliance
Ppeak Pplat
机械通气的灵魂---运动方程
P=P气道+P肺泡
Paw Flow Resistance Volume PEEP Compliance
总结
•呼吸力学的定义 •压力：经肺压、经胸壁压、经呼吸系统压、 最大吸气压、最大呼气压（了解）气道压、 PEEP（掌握） •气道阻力的定义及正常值 •肺顺应性的定义及正常值
• 物体的易扩张性，指单位压力改变所引起的容积改变 –计算公式 C＝ΔV/ΔP
• 具有容积依赖性，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
顺应性模型
Cst（静态顺应性）
=VT/（Pplat-PEEP） 正常值100ml/cmH2O
Resistance
思考题
①如果Ppeak不变，Ppeak与Pplat差值减 小，患者可能存在什么样的问题？ ②如果Pmean不变，Ppeak与Pplat差值增 大，患者可能存在什么样的问题？ ③试证明静态顺应性的正常值
第十四章 危重症患者系统功能监测 第二节 呼吸系统功能监测 （五） 呼吸力学监测
主讲：周全
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
呼吸力学监测的三要素
• 压力（pressure，Ｐ） • 流速（flow，Ｆ） • 容积（volume）
– Raw＝vl*摩擦因子/ 4π2r5
层流示意图
湍流示意图
气道阻力模型
PCCM单修课程呼吸力学监测：气道阻力和肺顺应性
PCCM单修课程呼吸力学监测：气道阻力和肺顺应性主要内容•呼吸力学的概念。
•呼吸力学监测的作用。
•呼吸系统的力学特性。
•呼吸机工作原理——运动方程。
•气道阻力的计算。
•平台压和PEEPtot的测量。
掌握要点•呼吸力学是以物理力学的观点和方法研究呼吸运动的学科，以压力、容积和流量的相互关系解释呼吸运动现象。
•呼吸力学监测的作用包括：分析高压报警的原因、判断支气管扩张剂的反应、解释各种呼吸机异常波形、指导呼吸机参数的设置与调节、评估疾病严重程度等。
•呼吸系统的力学特性包括弹性阻力、黏性阻力、惯性阻力。
•气道阻力的来源是气体分子间和气体分子与气道壁之间的摩擦力。
正常值为5～10 cmH2O/（L·s）。
分布于段支气管的气道阻力最大，细支气管阻力最小。
影响因素包括肺容积、气管插管等。
•肺顺应性是单位压力引起的容积变化。
正常值为60～100 ml/cmH2O。
肺顺应性与弹性阻力密切相关。
•气道阻力的计算：Raw=△P/Flow=（Pao－Palv）/Flow=（Ppeak－Pplat）/Flow。
•平台压的测量条件：①无自主呼吸；②容量控制通气（方波）；③呼气末阻断法（阻断时间≥3 s）。
影响因素为潮气量、顺应性、PEEP。
•Crs,st=△V/△P=V T/（Ptr吸气末－Ptr呼气末）=V T/[（Pplat－0）－（PEEPtot－0）]=V T（Ppla－PEEPtot）•PEEPtot的测量条件：①无自主呼吸；②呼气末阻断（阻断时间≥2～3 s）。
当无气体陷闭时，PEEPtot=PEEP。
视频内容。
呼吸功能检测PPT课件
三、氧合功能的监测
（三）氧供与氧耗
1、氧供（DO2）
是机体通过循环系统在单位时间内向组织提供的氧量，其数值为 心脏指数与CaO2的乘积，正常值为520~ 720ml/（min.m2）
2、氧耗（VO2）
是单位时间全身组织消耗氧的总量，取决于机体的功能代谢状态， 正常值为110~ 180ml/ （min.m2）
三、氧合功能的监测
10、P50
• • • • 当SaO2为50%时的PaO2称为P50 反映血红蛋白与O2亲和力 正常值为26.5mmHg 氧解离曲线右移，促进氧 合血红蛋自解离，向组织 中释放氧;若左移则导致Hb 与O2亲和力增加而不 易解离，氧释放减少
（一）氧交换功能：掌握各指标的概念及正常值
重点
四、小气道功能监测
（一）监测指标和方法（了解）
四、小气道功能监测
（二）小气道功能监测的临床应用（熟悉）
1、闭合气量/肺活量（CV/VC）的增高可由小气道阻塞或肺弹性回 缩力下降引起。常见于长期大童吸烟者、大气污染、长期接触挥发 性化学物质、细支气管感染、慢性阻塞性肺疾病早期、结缔组织病 引起的肺部病变 2、最大呼气流量-容积（MFFV）曲线主要用于检查小气道阻塞疾病。 主要指标为50 %肺活量最大呼气流量及25%肺活量最大呼气流量， 以实测值占正常预计值百分表示。实测值/预计值<80%时即为异常， 提示有小气道功能障碍 3、正常人动态肺顺应性与相同潮气量时的静态肺顺应性比值保持 在0.8以上；小气道病变时，小于0.8
8、中心静脉血氧饱和度（SCVO2）
三、氧合功能的监测
（一）氧交换功能：掌握各指标的概念及正常值
9、肺泡气-动脉血氧分压差（P（A-a）O2 ）
呼吸力学和呼吸功监测
3、气道内压：吸气时气道内压由呼吸道开口向肺泡 递减，呼气时相反，平静呼气末，气道内压=大气压。
4、跨肺压：肺泡压与胸内压之差，是肺扩张和收缩 的力量。
5、跨胸壁压：胸内压与大气压之差，是扩张和压缩 胸壁的力量。
从吸气流速检查有泄漏
当呼吸回路存在较大泄漏,(如气管插管气囊泄漏,NIV面罩漏气,回 路连接有泄漏)而流量触发值又小于泄漏速度,使吸气流速曲线基线 (即0升/分)向上移位(即图中浅绿色部分)为实际泄漏速度, 使下一 次吸气间隔期延长, 此时宜适当加大流量触发值以补偿泄漏量，在 CMV或NIV中,因回路连接, 面罩或插管气囊漏气可見及.
定义：气体在肺泡内充盈与排空 的时间，为呼吸阻力与顺应性的 乘积，正常值0.4s。在一个时间 常数内，肺泡可充气至最大容积 的63%，2倍时间常数可充盈 95%，3倍可充盈100%。
五、呼吸功
定义：呼吸肌克服呼吸阻力维持通气 量所做的功。正常情况下，吸气是主 动、做功的，呼气是被动、不做功的。 分为弹性功、阻力功。
根据吸气流速调节呼气灵敏度 (Esens)
自主呼吸时, 当吸气流速降至原峰流速10→25%或实际吸气流速 降至10升/分时, 呼气阀门打开呼吸机切换为呼气. 此时的吸气流速
即为呼气灵敏度(即Esens). 现代的呼吸机呼气灵敏度可供用户调节(Fig.8右侧). 右侧图A因回 路存在泄漏或预设的Esens过低, 以致呼吸机持续送气, 使吸气时间 过长. B适当地将Esens调高及时切换为呼气, 但过高的Esens使切 换呼气过早, 无法满足吸气的需要. 故在P
ICU 蒲昆鹏
目的
1、了解疾病的病理生理过程 2、判断疾病的严重性、治疗反