085章.呼吸功能监测

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1、第85章 呼吸功能监测目录 第1节肺功能的简单测定方法一、基本监测方法二、其他临床检查三、呼吸功能的简易测定第2节 肺的容量与通气一、肺的容量二、肺的通气功能第3节肺的换气功能一、肺的弥散功能二、肺的通气与血流比第4节肺的呼吸动力功能一、呼吸压力二、顺应性C 三、最大吸气力(IF或MIP)和最大呼气力(EF或MEP)四、呼吸趋动力五、压力时间乘积六、气体流速七、气道阻力八、跨膈压九、呼吸功第5节 血气监测及临床意义一、动脉血气分析二、脉搏式氧饱和度仪三、氧浓度监测四、呼出气二氧化碳曲线图 第6节 呼吸功能监测的注意事项第85章 呼吸功能监测呼吸功能是人体生命功能之一。简单的说，呼吸过程就是给全

2、身组织输送氧气，排出二氧化碳的过程，受呼吸影响最重要的器官是脑和心。但从自然界生物体的生命现象中发现呼吸却不是一个简单的转运过程。有生物学家作过试验，一个半径为0.5cm的单细胞生物体如果仅仅靠氧气的弥散摄取氧，那么在其中心获得氧气所需的外界压力要高达25个大气压，氧分压必须高达19000mmHg。因此，我们有理由相信，呼吸过程至少可分为两大部分。首先是气体的输送和弥散，包括经肺、胸腔的运动将氧气直接输入血液及二氧化碳经血液弥散排出的过程称为外呼吸，其次是组织内部利用氧和排出二氧化碳的细胞内交换过程称为内呼吸，一般说来，生理学家及临床医师着重的是前者。而后者多为生物学家所关注。呼吸功能的监测项

3、目非常繁多。从测定呼吸生理功能的性质来分有肺容量、通气功能、换气功能、小气道功能、呼吸动力学等。以下介绍各种监测项目和名称，测定原理或方法及正常值供参考。第1节 肺功能的简单测定方法 一、基本监测方法主要包括各种物理检查方法，通过望诊、触诊、叩诊、听诊等可观察到呼吸功能的变化。1呼吸运动的观察：麻醉前检查病人胸廓的形态，有无扁平胸、桶状胸、佝偻病胸及由于脊柱病变引起的胸廓畸形等。观察胸廓与上腹部的活动情况，男性及儿童呼吸方式以膈肌运动为主，胸廓上部及上腹部活动比较明显，形成所谓腹式呼吸。女性呼吸以肋间肌运动较为重要，形成所谓胸式呼吸。实际上这两种呼吸单独存在的机会很少。同时还应观察呼吸的频率和

4、节律，呼吸周期中呼气相与吸气相的比率。必要时可配合触诊、叩诊进行检查。麻醉下则可观察麻醉机呼吸囊的活动频率、幅度及节律来判断呼吸运动的变化。开胸手术时可直接观察肺的膨胀及膈肌活动情况。2呼吸音的监测：利用听诊器或食管听诊器，监听呼吸音的强度、音调、时相、性质的改变，可鉴别正常与病理呼吸音及其部位，如呼吸音的消失、减弱、增强；呼气延长、断续呼吸音、鼾音、哮鸣音、水泡音、捻发音、胸膜摩擦音等。如病人与麻醉机接通时，可经过气管内导管、回路中的螺纹管、呼吸囊等进行监听。3呼吸状态的观察：(1)呼吸困难：病人主观感觉为空气不足，表现为呼吸费力，严重时鼻翼煽动，张口呼吸，甚至辅助呼吸肌亦参与呼吸运动。如上

5、呼吸道部分梗阻时，吸气相出现胸骨上窝、锁骨上窝、肋间隙向内凹陷的三凹征，吸气时间延长，为吸气性呼吸困难。下呼吸道梗阻时，呼出气流不畅，呼气用力，呼气时间延长，出现呼气性呼吸困难。不论何种呼吸困难均可引起呼吸频率、深度、节律的异常。心源性呼吸困难出现端坐呼吸并有呼吸音的变化。(2)紫绀：是指血液中还原血红蛋白增多，使皮肤与粘膜等部位呈紫兰色的体征。也包括少数由于异常血红蛋白衍生物，如高铁血红蛋白或硫化血红蛋白引起的皮肤粘膜紫绀现象。在皮肤菲薄、色素较少和毛细血管丰富的部位，如口唇、鼻尖、颊部、耳廓、甲床等处，较易观察，变化也明显。手术麻醉时可观察手术区血液的颜色变化，但应注意由于出血过多、严重贫

6、血(Hb5g/dl)时可不表现紫绀。(3)咳嗽、咳痰：是一种保护性反射，将呼吸道内的分泌物或异物，借咳嗽反射咳出体外。手术麻醉中由于呼吸道原有病变或其他因素对呼吸道的刺激，使分泌物增多，引起咳嗽和咳痰。麻醉前应了解病人呼吸道状况，如改变仰卧位为侧卧位或坐位时，可诱发咳嗽并有痰咳出，说明气管内有分泌物或有支气管炎存在。如作深呼吸或吸入冷空气时有刺激性咳嗽发生，说明气道的反应性增强。这些病人围手术期呼吸的并发症增多。麻醉过程如发生咳嗽、咳痰，应分析发生的原因，除病人呼吸系统病变外，还与麻醉过浅、吸入药物刺激、误吸、呼吸道出血、脱落的瘤块等异物刺激有关。如发生急性肺水肿，则有粉红色泡沫样痰咳出。二、

7、其他临床检查1 痰液检查：包括每日的咳痰量、颜色、性状，以及必要的显微镜检查和细菌培养，可作为诊断某些疾病的的依据，以便在手术前采取相应的治疗措施，改善呼吸功能。对有大量咳痰、咳血的病人，手术又不能延迟，则应采取安全措施，如选用双腔气管导管，运转正常的吸引器，气管切开准备等，以防意外发生。2呼吸系统的线检查：可以了解胸内病变部位、性质及严重程度，以及对肺、纵隔、气管的情况了解，如有无占位病变、是否压迫了重要器官、气道有否梗阻移位等。为麻醉方法选择(如气管或支气管插管)，呼吸管理及防止呼吸系统并发症发生提供参考。 三、呼吸功能的简易测定1屏气试验：即俗称的“憋气”，先令病人深呼吸数次后，深吸一口

8、气屏住呼吸，正常人可持续30秒钟以上，呼吸循环功能代偿差者，屏气时间少于30秒钟。2吹气试验：病人深吸气后，将手掌心对准病人的口，让病人尽快将气呼出，如感觉吹出气体有力、流速快，且能在大约3秒钟内呼尽则肺功能正常。常用以下方法：(1)火柴试验：将点燃的火柴置于病人口前一定距离，让病人用力将火柴吹灭。如不能在15cm距离将火吹灭，则可估计时间肺活量1秒率60%，1秒量1.6L，最大通气量50L/min。如距离为7.5cm时仍不能吹灭，估计最大通气量小于40L/min。(2)蜡烛试验：与火柴试验相似，病人如能将90cm以外点燃的蜡烛吹灭，估计呼吸功能基本正常，反之，则说明可能不正常。(3)呼吸时间

9、测定：置听诊器于病人的胸骨上窝，令病人尽力呼气，然后测定呼气时间，如果超过7秒，估计最大通气量小于50L/min，时间肺活量1秒率低于60%。上述呼吸功能的监测方法不需要特殊的仪器设备，是临床上对呼吸系统疾病及其功能检查常用的基本方法，虽然对病人的肺功能仅是粗略了解，但方法简单、易行、直观，在临床上仍有重要参考价值。某些危急情况中，它们还可能是最迅速、直接的判断指标，不容轻视。第2节 肺的容量与通气传统的肺量计是水封筒计纹鼓式肺量计，有单筒和双筒式两种类型(图85-1)。可以测定各种肺容量(除余气量外)、时间肺活量、静息氧耗量等。后来,又有Wright肺量计(图85-2)、Drager肺量计等

10、, 可以测量潮气量、静息通气量、最大通气量、肺活量、补呼气量等。随着科学技术的进步，尤其是在生物医学工程领域里电子工程技术突飞猛进的发展，使临床上可更方便地定量地监测病人的肺功能。图85-2图85-1 一 肺的容量肺容量即肺内气体的容量，是肺在不同的膨胀情况下肺内容积变化的一些参量。从根本上说，其变化遵循一定的规律，众多的肺容量参数变化可归为两大类。(一) 基本肺容量(Volume):是指简单得再不能分割的基本肺容量变化单位。除解剖死腔量(death volume,VD)外，还有四个基本肺容量，分别是：1 潮气量(tidal volume, VT):为平静呼吸时一次吸入或呼出的气量。平均值为男

11、性600ml，女性490ml。根据体重可以计算出VT/kg，约为10ml/kg。2 补吸气量(inspiratory reserve volume, IRV): 为平静吸气后, 用力作最大吸气时所能吸入的气量。平均值为男性2.16L，女性1.4L。3 补呼气量(expiratory reserve volume, ERV)：指在平静呼气后，用力作最大呼气时所能呼出的气量。平均值为男性0.91L，女性0.56L。4 余气量(residual volume, RV)：是指深呼气后不能呼出的肺内残余气体。残气量的测定可使用气体稀释法(详见FRC)。平均值为男性1.53L，女性1.02L。(二) 复合

12、肺容量(Capacity)：是指在基本肺容量的不同组合下形成的其他肺容量变化参数的描述。临床上常用的有四种，他们分别是：1 深吸气量(inspiratory capacity, IC)：平静呼气后, 作最大吸气所能吸入的气量，即潮气量与补吸气量之和。平均值为男性2.66L，1.90L。2 肺活量(vital capacity, VC)：最大吸气后, 作最大呼气所能呼出的气量。即潮气量、补呼气量、补吸气量之和。平均值为男性3.47L，女性2.44L。还可以根据体重计算出公斤体重肺活量(VC/kg)。按经验公式计算出肺活量预计值(VCP)，测定值与预计值之比(%VC)，正常偏差范围在20%。3 功

13、能余气量(functional residual capacity, FRC)：指平静吸气后存留于肺内的气量，即补呼气量与余气量之和。平均值男性为2.33L，女性1.58L。临床上最常用氦(He)稀释法来测量FRC，是基于氦气不被吸收的物理性质。给吸入一定浓度的氦、氧混合气体，一般含氦气浓度7%左右。呼吸数分钟后，待氦气在肺内分布均衡，根据如下计算公式计算。He%sV = He%b(V+FRC) V(He%s-He%b) FRC = 残气量RV = FRC - ERV He%b 其中: He%s = 吸气前所配制混合气体的氦气浓度. He%b = 呼吸数分钟达到平衡后的气体氦气浓度. V =

14、肺容量计的容积. FRC = 功能残气量. RV = 余气量由于功能余气量的存在，肺泡在每次呼气末不至于完全萎陷，使肺毛细血管内的血液和待交换的气体之间存在着缓冲空间，这样，在一呼一吸的间歇期，血液与肺泡气之间仍有气体交换。肺泡气的氧分压不会在呼气末骤降，也不会在吸气末随新鲜空气的氧分压急剧上升，而是始终平衡在109mmHg左右，使气血交换能在相对衡定的环境中进行。功能余气量的大小直接影响到肺内原有气体的交换速率，这可说明为何临床上在吸入麻醉诱导、恢复的过程中，患有肺气肿病人进入麻醉期或从麻醉中恢复均需更长时间的原因。4肺总量(total lung capacity, TLC)：为深吸气后肺内

15、所含的全部气量，即余气量、补呼气量、潮气量、补吸气量之和。平均值男性5.02L，女性3.46L。还可以计算出余气量与肺总量之比(RV/TLC)，健康年青人为2530%，老年人为40%。肺容量与年龄、性别、体表面积和测定时的体位有关。肺容量的测定是静息通气功能测定的基本项目，其中潮气量和肺活量最常用。由于它只代表呼吸在某一阶段内的气量或容积，不能反映通气的动态变化，有一定的局限性。二 肺的通气功能肺通气是指依靠呼吸运动将氧气吸入肺中，同时排出二氧化碳的过程，反映了肺呼吸生理的动态变化。事实上，单位时间肺内气量的变化以及肺内气体的分布，要比肺容量更有临床意义。最常用的监测项目如下：(一) 每分钟静

16、息通气量(V)：为潮气量(VT)与每分钟呼吸频率(f)的乘积。平均值男性6.6L，女性4.2L。(二) 每分钟静息肺泡通气量(VA)：每分钟静息肺泡通气量即每分钟通气量减去死腔通气量。如将死腔通气量仅仅考虑为解剖死腔的缘故，那么，用公式表示为： VA = f (VT - VD)一般认为成人的解剖死腔(VD)约为2ml/kg。但临床实践中，死腔通气并不仅仅由解剖死腔造成，往往还受肺泡腔内无效通气(又称肺泡死腔通气)所影响，故生理死腔包括解剖死腔和肺泡死腔。如将每分通气量减去生理死腔量则为肺泡每分钟有效通气量，据国外统计，VA值为4.2L/min左右。根据Bohr公式可计算生理死腔量。 PaCO2

17、 - PeCO2 VD = VT PaCO2 - PiCO2公式中：VD = 生理死腔(无效腔量) VT = 潮气量 PaCO2 = 动脉血二氧化碳分压 PeCO2 = 呼出气二氧化碳分压 PiCO2 = 吸入气二氧化碳分压正常人生理死腔量平均为男性0.128L，女性0.119L。与潮气量之比(VD/VT)0.3。所以生理死腔、潮气量、呼吸频率是影响通气效率的重要因素，其次还和机体的代谢状态有关。通常以血中二氧化碳含量高低来确定通气适当与否，当PaCO2高于正常值是低通气，反之PaCO2低于正常值是通气过度的表现。(三) 最大通气量(MVV): 是指每分钟用力呼出和吸入的最大气量，一般以测定1

18、5秒钟的最大通气量乘以4得出，平均值男性为104L，女性为82.5L，是通气功能中较有价值的项目，主要用于估价通气储备功能。凡中枢病变，胸廓运动、呼吸道和肺组织异常的人均可引起MVV的下降。临床中用通气储备百分比(MVV/%)去衡量一个人的通气储备能力，其值由以下公式获得。 MVV - VMVV% = MVV正常值为93%以上，低于86%为通气功能不佳，低于70%为通气功能严重受损。身体虚弱或有严重心肺疾患者不宜进行这项检查。(四) 时间肺活量(TVC): 是描述用力呼出气量与时间相关的参数，主要反应支气管有无阻塞性呼吸，目前有取代最大通气量的趋势，尤其适合体力衰弱不能接受最大通气量测试者。测

19、定方法为深吸气后以最快的速度作呼气，按时间顺序描绘出时间与容量关系的曲线，可以得到以下参数：1用力肺活量(FVC)：是用力从TLC呼出的最大气量，一般比慢慢呼出的VC值要小。这是因为用力呼气时某些气道可能关闭，限制了气体的排出。2时间最大呼气量(FEVT)：为1、2、3秒呼出气量的绝对值。正常1秒量(FEV1)2.83L，2秒量(FEV2)3.30L，3秒量(FEV3)3.41L。因FEV1不受FVC的影响，常用于估价使用气管扩张剂后气道阻力下降的效应。3时间最大呼气率(FEV%)：即呼出气占用力肺活量的百分比。正常1秒率(FEV1%)(76)，2秒率(FEV2%)89%，3秒率(FEV3%)

20、应达到92%。在诊断气道梗阻方面，此项检查比FEVT更敏感、适用。4最大呼气流速(MEFR)：是测定FVC时自200ml至1200ml的速度，正常成人应300L/min。因为MEFR的测定部分依赖于肺容量，所以在体格小、肺容量低的人中MEFR值有可能小于300L/min。其临床意义与FEV1类似，但因测定较复杂，所以较FEV1使用少。5最大呼气中期流速(MMEF)：为用力肺活量测定中从25%75%的那一段容量变化中的流速，使用单位是L/s。平均值男性为3.36L/s，女性为2.88L/s。6最大吸气流速(MIFR)：是指自FRC位用力吸气至TLC位时，从200ml1200ml时的吸气速度。有神

21、经肌肉病变者、体力虚弱时和胸腔外气道梗阻者，其值降低。正常值300L/min。7最大呼气流速容量曲线：是指在作用力呼气容量测定时，将每一刻呼气流速与其相关的容量在XY轴上绘出所得之曲线。如果这种测定延续至吸气期，那么曲线也和每一呼吸周期一样呈现环形(图85-3A)。呼气初期约占呼气容积的20%左右，是病人主动用力达到的最大流速期，用力愈大，流速愈大。此段流速与用力有关。而呼气其余部分(75%肺容量以下)，随着肺容量逐渐减少，流速也相应减慢，它们取决于肺的弹性和周围小气道阻力的影响。因此，曲线的这一部分与病人用力无关。常表示肺实质或小气道病变，或两者兼有。这也是不同情况下流速容量曲线差异的原因(

22、图85-3B)。图85-3B图85-3A 8 气速指数，对阻塞性或限制性通气功能障碍的鉴别有一定价值，气速指数 1为 阻塞性，1为限制性。其计算公式为： 最大通气量实测占预计植% 气速指数= - 肺活量实测占预计值(五) 闭合容量(CC)与闭合气量(CV)：呼气中小气道关闭时的肺容量称为闭合容量，而闭合容量减去余气量则为闭合气量。一般认为慢性阻塞性肺疾患的病人早期就有闭合气量的变化，这项检查比其他测定更敏感(图85-4)。小气道无软骨支持，其通畅程度取决于气道内外部的压力差(跨壁压力)及小气道周围组织的弹性拉力。正常人在直立位时，由于重力的影响，使胸膜腔内的压力不均衡，肺尖部胸膜腔内负压要大于

23、肺底部。因此，呼气末肺尖部的跨肺压力比肺底部要高，接近余气量时，下垂部肺区的小气道趋于关闭，上部肺区仍开放。上下胸膜腔内压力差可达7.5cmH2O。但在老年人或合并肺部疾患者，闭合容量可大于功能余气量，即使潮气呼吸时小气道也可发生闭合。闭合容量的测定，最先由Fowlew提出，称为夹心法(SandwichTechnic)，又称一口气法。方法如下：先令测试者呼气至RV位，然后慢慢吸空气至FRC位，这部分空气(包括存在于死腔内的空气)先充满肺尖部。然后改吸纯氧至TLC位，这部分氧气主要分布在肺底部，冲淡那里的氮气浓度。此时呼气至RV位，呼气期将即刻的氮气浓度和肺容量相应在XY轴画图，曲线分为四期，氮

24、气浓度明显升高时即为小气道闭合期，可得出CC值，减去RV则为CV值。图85-4 另外也可以用一些惰性气体，如氦、氩、氙133来进行测定，方法同上。正常年轻人的闭合气量大约是肺活量的10%，小气道闭合发生在功能余气量水平以下。随着年龄增加，可在达到功能余气量之前发生小气道闭合。60岁以上的人或45岁以上取卧位时，他们的闭合气量可达肺活量的40%。一般临床常用闭合容量/肺总量%的比值，正常值为12.70.5%。在气道病变中它的变化要早于闭合气量/肺活量%的变化。(六)通气的分布: 呼吸时由于肺不同区域的阻力和顺应性不同，所以各部分的膨胀程度也不同，以致于通气不匀。即使在正常人，也是肺尖及肺门部张缩

25、程度较小，而肺下部和边缘部较大。肺有病变时，如慢性支气管炎、肺气肿等，则气体分布明显不匀，引起无效腔量增加，导致低氧血症。一些严重情况下，即使每分通气量正常，亦可有二氧化碳潴留发生。通气分布异常常用的测定方法有：1单次吸氧测定法(SBO2)，在深吸一次纯氧后作一次深呼气，测定呼出气(750ml1250ml)中的氮气浓度，正常值1.5%(青年人为0.7%0.3%，老年人为1.8%1.1%)。否则说明肺泡单位充盈与排空不同步，意味着肺通气不匀(图85-5)。图85-5 2七分钟氮气洗出法(SBN2)，指在正常潮气量通气下，呼吸纯氧7分钟后，再作最大呼气，此时经气道测定氮气浓度的峰值。由此可估价氮气

26、的洗出率。正常值应小于2%。如果有较多的肺单位时间常数延长，那么这些肺单位的潮气量会明显降低，致使氮气浓度降低减慢。严重者要通气20分钟后始可达到2%(图85-6)。图85-6 通常在中度非同质的气道狭窄病人中，SBO2测试结果异常。如是支气管痉挛或急、慢性支气管炎引起的肺气肿或哮喘，则SBO2和SBN2测试结果均异常。通气功能的测定是呼吸监测的基本内容之一，其中以每分钟静息通气量、最大通气量、时间肺活量等项目比较常用，如有条件时可以测定闭合气量、气体分布等有关项目。通气功能需借助数种项目才能比较全面了解其损害程度，因此，要选用几种参数来相互印证。同时参考胸部X线和物理检查，了解肺的通气分布和

27、循环状态。(七)内源性呼气末正压(PEEPi)：是指在呼气末期由于气体陷闭在肺泡内产生的压力，常见于两方面原因，一是由于机械通气参数调节不当，呼气时间过短。二是由于气道阻力及肺顺应性的改变，使呼气流速减慢，同时狭窄的气道受压后容易陷闭而造成的。正常值小于3cmH2O。也是指导呼吸机使用指征中的参考参数之一 。第3节肺的换气功能换气系人体通过呼吸作功，肺泡将外界的氧弥散于肺毛细血管中，并把二氧化碳从血中弥散于肺泡，然后排出体外的过程。诸多因素如肺容量改变、通气量减少、肺内气体分布不均、肺血流障碍、血液成分改变等，都可直接或间接地影响换气功能。肺的换气功能主要包括弥散功能和通气血流比。一 肺的弥散

28、功能肺内气体弥散过程，可分为以下3个步骤：肺泡内气体弥散；气体通过肺泡壁毛细血管膜的弥散；气体与毛细血管内红细胞血红蛋白的结合。根据物理学概念，肺弥散量实际上是肺弥散阻力的倒数，即弥散阻力越大，弥散量越小。弥散阻力指产生一个单位弥散量所需的压力差。如果2个或2个以上阻力串联时，其总阻力应为各阻力之和。肺弥散总阻力包括肺泡内阻力、肺泡毛细血管膜阻力与肺泡壁毛细血管中红细胞内阻力三种。由于肺泡内阻力很小，可忽略不计，肺弥散总阻力可以下列公式表示： 1 1 1 = + DL DM VC式中：DL肺弥散量； DM肺泡毛细血管膜弥散量； 二氧化碳(或氧)与血红蛋白反应速率；Vc肺毛细血管血容积。临床上常

29、用的测定方法有如下三种。(一)重复吸收试验：病人经过一分钟的运动，经密闭呼吸20秒钟空气，然后作一次最大呼气，测定呼出气中氧和二氧化碳容积百分比。肺泡氧浓度男性为8.62%0.13%，女性为8.96%0.14%；肺泡二氧化碳浓度男性为8.33%0.98%，女性为7.83%0.10%。当肺泡氧浓度小于9.5%时，说明换气功能正常；超过10.5%，说明换气功能减弱，包括通气不足、无效腔量增加、气体分布不均、弥散功能障碍、肺内分流等。(二) 静息通气一分钟氧吸收量：可用肺量计描计出每分钟氧吸收量，正常值为250300ml/min。如同时测定每分钟静息通气量，则可计算出氧吸收率，即静息通气时每升通气量

30、中所吸收的氧气量，约为46.87.1ml/min。氧吸收量和氧吸收率降低，均表示换气功能降低。(三) 肺弥散量(DL)：为最常用的一种测定肺弥散功能的参数，是指肺泡与肺泡毛细血管之间气体分压差为1mmHg时，1分钟内透过界面的气体量(ml)，一般用一氧化碳来测量肺弥散量(DLco)。静息状态下正常值为26.532.9ml/mmHg/min。 每分钟一氧化碳吸收量弥散量 肺泡一氧化碳分压气体弥散量的大小与弥散面积、距离、时间、气体分子量及其在弥散介质中的溶解度有关。Graham定律认为在气体状态下弥散率和气体密度的平方根呈反比。但在液体中，影响弥散的重要因素是气体在溶液中的溶解度(指温度为37时

31、，1个大气压下，1毫升水中溶解的气体毫升数)，弥散量和溶解度呈正比。由此可以计算出二氧化碳弥散能力约为氧气的21倍。因此肺弥散功能发生障碍时，主要表现为缺氧。二 肺的通气与血流比（一）通气血流比(VA/Q)与肺泡动脉血氧差(A-aDO2)正常人每分钟静息肺泡通气量约为4L，肺血流量约为5L，则通气血流比值正常为0.8。如果肺泡通气量大于血流量(比值升高)，则等于无效腔量增加，可以用Bohr公式计算出来。若血流量超过通气量(比值下降)，则产生肺内分流，可通过肺泡动脉血氧分压差(A-aDO2)来测定。A-aDO2可以通过公式计算出来，正常值在吸入空气时为410mmHg(平均为8mmHg，高限为25

32、mmHg)，吸入纯氧时(FiO2=1.0)为2575mmHg。A-aDO2增大则反映弥散或分流异常。此外，还可以测定吸气动脉血氧分压差(I-aDO2)，与A-aDO2意义相同，但容易测定。呼吸指数(RI)可以由A-aDO2/PaO2计算出来，这些项目可以反映肺的氧合情况。1 影响VA/Q 的因素 (1)重力 正常人胸腔内压力从肺上部至下部递增，这是由肺重力关系所至。由于胸腔内负压与肺容积改变的关系呈“S”形，即肺容积的改变在胸腔负压小时较负压大时明显，肺下区胸腔负压较肺上区小，因而在潮气量呼吸时肺下区通气量较上区为大。肺上下区通气量分别为0.24与0.82Lmin。从肺血流方面讲，立位时肺血流

33、量由上部至下部递增，分别为0.07与1.29Lmin，较上面所讲到述肺上、下部通气量改变的差别更为明显，因此VAQ由肺上部至下部递减，分别为3.3与0.63。(2)吸入氧浓度 吸入氧浓度增高时，分流样效应随之变小；反之，吸入氧浓度降低时，分流样效应就越趋明显。(3)病理因素 气道阻力与血管阻力的病理因素，如慢性支气管炎、肺气肿、肺水肿与肺问质纤维化等，均可影响VAQ的比值。2VA/Q对换气功能的影响VA/Q与肺泡单位氧分压(PAO2)和二氧化碳分压(PACO2)关系密切，因而影响换气功能，当VA/Q增大致肺泡无效腔增大时，PAO2增高而PACO2下降；反之，当VAQ减小形成强分流样效应时，PA

34、O2下降而PACO2增高。由于肺不同部位VA/Q不相同，故PAO2与PACO2也不同，肺上部 VA/Q最高，故PAO2最高而PACO2最低，肺下部则恰恰相反。病理情况下，缺氧和二氧化碳潴留都能引起通气和肺血流量的增加。由于二氧化碳解离曲线呈直线形，因此那些通气超过相应血流的肺泡部分(即高VA/Q区)可排除较多的二氧化碳，而氧的摄取则因氧解离曲线已处于平坦部分，虽然PAO2有所增加而氧饱和度增加有限，因此高VA/Q区的肺泡可以代偿低VA/Q区的二氧化碳潴留，而无助于纠正缺氧情况。因此，VA/Q不均主要引起PaO2下降，而对PaCO2影响可能不大。（二）生理死腔（VD）的测定进入肺泡的气体，如由于

35、某些肺泡无血流灌注或灌注不足而不能进行正常的气体交换，就变成了死腔样通气，通常用生理死腔来代表无效的通气，假若每分钟通气量不变，生理死腔越大则肺泡通气量越小，肺泡通气量减小造成的后果为PAO2减低与PaCO2增高。生理死腔占潮气量的比率可用Bohr公式计算： VD PaCO2 PeCO2 - = - VT PaCO2 式中：VD生理死腔量；VT潮气量；PaCO2动脉血二氧化碳分压；PeCO2呼出气二氧化碳分压。临床上常以生理死腔量与其占潮气量之比(VDVT)作为判断指标。其正常值约为0.250.3。生理死腔是反映肺内通气与血流灌注比例是否正常的一项指标，有助于对一些肺部疾病严重程度的判断，生理

36、死腔增大见于各种原因引起的肺血管床减少、肺血流量减少或肺血管栓塞，如呼吸衰竭、二氧化碳潴留、肺栓塞等，VDVT可高达0.60.7。（三）肺动静脉分流量(QS)与分流率(即分流量/心排血量，QS/QT)使用特殊技术可计算分流率和分流量，计算公式如下：QS CcO2 - CaO2 = , QT CcO2 - CvO2 其中CcO2代表肺泡毛细血管末端血内的氧含量，CaO2为动脉血氧含量，CvO2为混合静脉血氧含量。分流率正常值7%。分流率与心排量的乘积即为分流量。第4节肺的呼吸动力功能呼吸肌是呼吸运动的主要动力，呼吸动力的作用在于克服以下三方面的力：肺与胸廓的弹性回缩力。肺与胸廓运动产生的非弹性阻

37、力，即肺与胸廓变形造成的摩擦力。通气过程中，气体在气道内流动的阻力。以上诸阻力越大，则呼吸越费力，因而产生气急和呼吸困难的症状。同时最大通气量、时间肺活量、最大呼气或吸气气流速率等也可间接地反映呼吸动力学的变化情况，可供参考。如需进一步了解呼吸动力功能，可测定下列项目。一、呼吸压力(Pp)由于呼吸肌的收缩和松弛，使胸腔容量发生改变，引起一系列压力变化，产生了呼吸运动的动力。（一）胸膜腔内压 由于肺组织弹力与胸廓弹力，两个相反方向力的作用结果，产生胸膜腔负压。在静息呼吸周期中，胸膜腔内压始终低于大气压，因而促使周围静脉血回流心脏，胸膜腔内压力正常 呼气时为-3-5mmHg，吸气时为-5-10mm

38、Hg。（二） 肺泡压 是胸膜腔内压与肺组织弹力作用的结果。吸气时，胸内负压增加，超过肺组织弹力，则肺泡压成为负压，空气被吸人肺泡；呼气时，胸腔负压逐渐减少，当低于组织弹力时，肺泡压转为正压，大于大气压，肺内气体排出体外，故在呼吸周期中，肺泡压在大气压上下呈正负波动，吸气为负，呼气为正。（三）气道内压 大气压与肺泡内压间出现压力差时即产生气道压力的变化。吸气时，肺泡压为负压，气道内压自呼吸道开口向肺泡递减；在呼气时则相反。平静呼气终末时，气道内压与大气压相等。（四） 气道压 是扩张或压缩呼吸道的压力，由气道内压与胸膜腔内压差决定，呼气时胸膜腔内负压减少，气道内外压差也随之减少，管口径缩小。临床上

39、应用机械通气治疗可以增加呼吸压力，提高气道内压力，防止气道陷闭，保持呼吸道通畅。（五） 胸肺压 为扩张和压缩胸壁与肺的总压力，相当于肺泡与胸廓外大气压的差数。自主呼吸时，胸肺压缩，肺泡压高于大气压，反之低于大气压。当自主呼吸消失，使用机械正压通气，吸气末的气道压力即为跨胸肺压。跨胸肺压增加，提示胸壁或肺组织弹性减损。（六） 跨肺压 肺泡压与胸膜腔内压差，也就是使肺扩张和收缩的力量。在呼吸周期中，由于跨肺压存在区域性差异，肺各部分容积变化不一，使吸入气体分布不均。（七） 跨胸壁压 跨胸壁压是扩张或压缩胸壁的压力，胸膜腔内压与胸外大气压的差数。二 顺应性(compliance,C)反应肺与胸廓弹性

40、特征，其定义为“单位压力改变时的容积改变”，所用单位是L/cmH2O。根据所测的部位及方法不同又作如下分类。（一） 胸廓顺应性(Cc)胸廓是一个弹性密闭腔，由于呼吸肌的收缩和松弛，使胸廓扩张和收缩，在一般呼吸幅度范围内，呼吸肌作用的力(经克服胸廓、肺的弹性回缩力后，以跨胸壁压力表示)与胸廓容积的变化呈正比，二者的比值即为胸廓顺应性，如在潮气量范围内测定，正常值是0.2L/cmH2O。自主呼吸时胸廓一侧为大气压，另一侧为胸膜腔内压力(Ppl)的变化，所以，在自主呼吸时跨胸壁压力即胸膜腔内压力。计算公式如下: VCc 。 Ppl因食道内压力(Pes)随胸膜腔内力高低而变化，食道内压力可反映胸膜腔内

41、压力的变化。故可用Pes代替Ppl。（二）肺顺应性(CL)如上所述，经测定胸膜腔内压力与气道出口(如口腔内)。之间压力差，再与潮气量比较，即可得到肺的顺应性，正常值为0.2L/cmH2O。（三）顺应性(CT)；是指肺与胸廓整体的顺应性，它的倒数是胸廓顺应性及肺顺应性倒数之和。关系如下，正常值为0.1L/cmH2O。1 1 1 = + CT Cc CL（四） 静态顺应性(Cst)是指在压力与容量改变静止的瞬间所测得的两者之间关系，其完全反映了肺与胸廓的弹性回缩特征。如分别以压力与容量变化一一对应在X、Y轴上画图，可得一直线，其斜率即为顺应性值。在不同的肺容量水平测定时，其值不同。（五） 动态顺应

42、性(Cdyn)是指在呼吸周期中连续、动态地测量压力与容量变化之间关系所得的结果，除了反映胸廓与肺的弹性回缩特征外，还受其他因素的影响，如气流产生的阻力等。正常肺的静态顺应性和动态顺应性几乎相同，但有肺疾患者，气道阻力增加或肺顺应性下降时，如肺阻塞性病变者，其动态顺应性较静态顺应性为低。（六） 顺应性是指某肺容积下的顺应性与该肺容积的比值，同一肺的比顺应性始终不变。凡胸廓或肺组织有病变时，如肺气肿、肺纤维化、肺水肿、肺充血、胸膜增厚、脊柱侧凸或胸廓变形等，胸廓与肺组织弹性减退、硬变而致扩张受限，则顺应性和比顺应性降低。三 最大吸气力(IF或MIP)和最大呼气力(EF或MEP)用压力计分别测定最大

43、吸气时或最大呼气时气道内的压力，吸气时呈负压，正常范围为30140cmH2O。呼气时为正压，用于估计呼吸肌的肌力。四 呼吸趋动力(P0.1)是阻断气道情况下吸气开始0.1秒时的口腔压力。又称口腔闭合压(Pm0.1)。反应了呼吸肌的收缩性能。其改变与膈神经及膈肌呈线性相关，反映了呼吸中枢兴奋性。常用于评价呼吸中枢功能，对进行呼吸支持病人的撤机拔管有指导意义，正常值为24cmH2O。五压力时间乘积(PTP)通气时送气压力与时间的积，可反映呼吸肌功能与呼吸形式正常值为200300cmH2Osec/min。与体表面积相除得压力时间指数PTI，正常值为0.050.12cmH2Osec/（mincm2）。

44、六气体流速(AFR)呼吸时气体在气道内进出，可由流速仪测定其流速，平静呼吸时吸气流速平均为29L/min，呼气时平均流速为23L/min。从流速曲线所显示的流速幅度和呼吸时间上的比较，可以估价呼吸动力功能的变化。七气道阻力(AR)气流在气道内流动时所遇到的阻力即为气道阻力，其变化规律近似电学中的欧姆()定律。气道阻力的大小与气流速度、气道的管径、形态、气体的特性如密度、粘滞度等有关。如气道管径大、管壁光滑、流速缓慢、气流为层流时，则阻力较小。相反，若气道管径狭窄、曲折、流速快、尤其呈湍流时阻力增加。气道阻力是指单位时间内推动一定容积气体的压力差，以每秒钟推动1L的通气量时所需要的压力(cmH2

45、O)表示，正常值为25cmH2O/（Ls）。在层流中计算公式如下： 压力差(P)气道阻力(AR) = 。 流速(V) 而湍流时则为: PAR = 。 V2我们知道气流通过一段管道时，所需要的趋动力(或称为压力差P)和一些因素有关，用公式表示如下： 8LP = V r4其中为气体的粘滞度；为气道的长度；为圆周率；为气道的半径。如果从以上公式推导，则得出如下公式： P 8L AR = = V r4由此可知气道阻力和气体的粘滞度与气道长度呈正比，和气道半径的四次方成反比。因此，肺气肿、支气管哮喘或痉挛时，气道阻力明显增加。正常值为13cmH2O/（Ls），吸气时平均值为1.23cmH2O/（Ls），

46、呼气时为1.27cmH2O/（Ls）。八 跨膈压(Pdi) 跨膈压(Pdi)是指腹内压与胸内压之差值，由于胃内压(Pg)基本等于腹内压，食管内压(Pes)基本等于胸内压，故常以两者差值表示，即PdiPgPes。（一） 测定方法及参数 受试者取坐位，自鼻孔插入两条顶端带有气囊的导管，其一置于胃内测定Pg，另一置于食管下13处测定Pes。测量时胃气囊和食管气囊分别充气0.81.0mL和0.40.6mL。导管外接压力传感器和记录仪。当受试者在平静呼吸时所测得的胃-食管压力差即为Pdi。当受试者呼气至FRC位时，闭合上气道(可紧闭声门或用阻断阀)作最大吸气，最好同时作最大限度的鼓腹运动，此时所记录的P

47、di称为最大跨膈压(Pdi max)。 测定参数中主要有Pdi、Pdi max，在临床应用中尚有以下参数可供分析判断：跨膈压占最大跨膈压的百分比(Pdi/Pdimax)：常结合临界跨膈压比(Pdi crit)进行膈肌疲劳的研究。膈肌张力-时间指数(TTdi)：TTdiPdi/Pdi maxTiTtot。 Pdi/Pdi max的比值反映了收缩强度，吸气时间与呼吸周期总时间的比值Ti/ Ttot反映了膈肌收缩持续时间。膈肌耐力时间(Teim)，指以一定的跨膈压呼吸时所能持续的时间。（二）正常值和临床意义临床上常以Pdi max作为代表隔肌收缩力的重要指标，其正常值约为90215cmH20，因受年

48、龄、性别等生理因素影响，个体差异很大。Pdi及Pdi max明显下降时提示膈肌疲劳，见于重度COPD及神经肌肉疾病的病人。Pdi crit正常值为04， 当PdiPdi maxPdi crit时，膈肌可长久有效地收缩而不发生疲劳，如Pdi/PdimaxPdi crit时，膈肌在一段有效收缩之后会发生疲劳，常见于COPD病人。TTdi正常值为0015(平静呼吸)，增加时提示膈肌功能储备减少，易发生膈肌疲劳，COPD病人TTdi常明显增加。Teim在40岁以上健康男性约为912min，COPD病人可明显减少。九呼吸功(WOBp)为呼吸时所作的机械功。根据物理定律(功力距离)，呼吸功压力容积。测定出

49、胸腔内压力差和肺容量的乘积，即等于呼吸功。测定步骤与肺顺应性相同。或通过积分测得压力-容量环内的面积来表示。静息状态的呼吸功正常值为0.246（kgm）/min(约0.30.6J/L)。任何使肺弹性或通气阻力增加者，均可导致呼吸功增加。临床上对呼吸动力功能的测定，有助于进一步了解不同病理变化引起的呼吸功能障碍，在一定条件下结合对肺顺应性、气道阻力的测定，尤其是在ICU或呼吸治疗科内的连续测定有助于指导某些呼吸功能障碍的治疗和其转归的预测。第5节 血气监测及临床意义通气、换气、血流及呼吸动力功能等方面发生的障碍，最终都导致血气发生变化，因此血气分析仍是测定肺呼吸功能的重要指标。从动脉血直接测得P

50、aO2、PaCO2和pH，由这些数值又可推算出HCO3-、SaO2、BE等。根据以上参数变化我们可以对气体交换、酸碱平衡及心肺的整体状况作出估价。随着科技进步与发展,病人体内血气的变化也可用直观而又无创的方式获得。下面将对临床上常用的技术作一些介绍。一动脉血气分析采取动脉血作血气分析仍是目前临床上常用和可靠的监测手段，有助于全面了解肺功能的状况。随着测定仪器的不断改进，具有反应迅速、需血量少、连续分析等优点，但仍属于创伤性，使用起来仍有局限性，如动脉损伤、感染、并发假性动脉瘤等；多次取血仍可丢失可观的血容量，对危重病人、严重贫血者或婴幼儿增加了一定危险性。近年来有人根据荧光学原理研制更细微的电

51、极，置于动脉内可持续、定时监测PaO2、PaCO2、pH的变化，能及时了解病情的瞬息改变。 需要提及的是PaO2正常值随年龄而改变，一般讲，每增加10岁，其平均值下降约4mmHg(见表85-1)。正常A-aDO2值为1030mmHg，其也随年龄增加而增加。另外，PaO2/PAO2、PaO2/FiO2的比值也可评定氧合情况，但后者的临床意义稍差，因为它不能反映通气状况。PaCO2主要受通气的影响，静脉血PVCO2值亦可大致估价PaCO2的情况，但它们之间并无恒定的关系。pH值对判断病人全身酸碱平衡有重要意义。 有关血气分析内容的详细介绍可参阅86章。 表85-1 正常血气值 动脉血 混合静脉血

52、pH 7.40 7.36 PaCO2(mmHg) 40.0 46.0 PaO2 (mmHg) 年龄 2029 84104 3039 81101 4049 7898 5059 7494 6069 7179二 脉搏式氧饱和度仪无创性监测技术的发展越来越受到人们的重视，脉搏式氧饱和度仪就是其中之一，除测定指端、耳垂末梢循环的血氧饱和度外，同时可得出血管容量曲线(SpO2/Pleth)。大部分使用的仪器仍采用Beers定律，基本原理是血红蛋白吸收光线的能力与其含氧浓度的相关性，通过发光二极管发射出一定波长的红光(660nm)和红外光线(940nm)，由于氧合血红蛋白(HbO2)与去氧血红蛋白(Hb)对

53、这些特定波长的光线吸收度不同而用来监测血氧饱和度(SpO2)，又称双光光谱法。近年来已有人使用磁声技术到这个领域。多数临床情况下，SpO2读数是正确的。但在有些情况下会出现误差，如严重低氧，当氧饱和度低于70%时，其测定数据可能不准；因肢体活动发生接触不良时亦可有误读；出现异常血红蛋白时如碳氧血红蛋白或正铁血红蛋白均可影响测定效果。碳氧血红蛋白症还可出现于吸烟者或长期滞留ICU的病人中，正铁血红蛋白水平升高可能是先天性，也可能是药物影响，包括常用的硝酸盐类药物、利多卡因、苯佐卡因、灭吐灵、氨苯砜及一些含硫酸根的药物；某些色素如藏青、蓝色、洋红等可影响测定，皮肤颜色太黑或黄疸，以及涂有黑、绿、蓝

54、的指甲油也会影响SpO2的读数；贫血(Hb 5g/dl及末梢灌注差(如低血压、体温降低)时，由于信号较弱，仪器亦可表现出误读。这些应在临床使用中仔细加以鉴别。三 氧浓度监测对行机械通气的病人，进行吸入气和呼出气的氧浓度监测已成为常规。有各种类型的测氧仪，如氧电极式、磁导式、电化学式等。现代呼吸器、麻醉机均配备有这些监测设备，使用方便、可靠，但无论使用那种形式的监测设备，启用前均应校正。长期使用过程中有维修、更新的问题。四 呼出气二氧化碳曲线图(ETCO2 Capnography)（一）测定ETCO2的原理：呼出气二氧化碳监测曲线的问世，是使用无创技术监测肺功能，特别是肺通气功能的又一大进步，使

55、在床边连续、定量监测病人成为可能，尤其是为麻醉病人、ICU、呼吸科进行呼吸支持和呼吸管理提供明确指标。在呼吸过程中将测得的二氧化碳浓度与相应时间一一对应描图，即可得到所谓的二氧化碳曲线，标准曲线分为四部分(图85-7A.B)，分别为上升支、肺泡平台、下降支、基线。呼气从上升支P点开始经Q一直至R点，QR之间代表肺泡平台(亦称峰相)，R点为肺泡平台峰值，这点代表呼气末(又称潮气末)二氧化碳浓度，下降支开始即意味着吸气开始，随着新鲜气体的吸入，二氧化碳浓度逐渐回到基线。所以，P.Q.R为呼气相，R.S.P为吸气相。可将曲线与基线之间的面积类比为二氧化碳排出量。最常用的方法是红外线吸收光谱技术，是基

56、于红外光通过检测气样时，其吸收率与二氧化碳浓度相关的原理(CO2主要吸收波长为4260nm的红外光)，反应迅速，测定方便。同时，还有其他方法如质谱分析法、罗曼光谱法、光声光谱法、二氧化碳化学电极法等。图85-7B图85-7 A 依据传感器在气流中的位置不同，常用取样方法有两种：主流与侧孔取样。主流取样是将传感器连接在病人的气道内，优点是直接与气流接触，识别反应快；气道内分泌物或水蒸气对监测效果影响小；不丢失气体。缺点为传感器重量较大；增加额外死腔量(大约20ml)；不适用于未插气管导管的病人。侧孔取样是经取样管从气道内持续吸出部分气体作测定，传感器并不直接连接在通气回路中，且不增加回路的死腔量

57、；不增加部件的重量；对未插气管导管的病人，改装后的取样管经鼻腔仍可作出精确的测定。不足之处是识别反应稍慢；因水蒸汽或气道内分泌物而影响取样；在行低流量麻醉或小儿麻醉中应注意补充因取样而丢失的气体量。目前大部分监测仪是采用侧孔取样法。（二）临床常见二氧化碳曲线图的解释：1呼气末二氧化碳过高：其重要的生理意义是肺泡通气不足或输入肺泡的CO2增多。常有以下四种情形出现，曲线图形各异。特点是呼吸频率和峰相正常，但ETCO2值高于正常。常见于人工通气病人，其预定的呼吸频率可正常，但分钟通气量太低，或由于病情发生变化，如恶性高热时增加CO2的产生等。呼吸缓，峰相长，ETCO2高于正常。见于：颅内压增高，麻

58、醉性镇痛药如哌替啶、芬太尼等对呼吸的抑制；呼吸频率与分钟通气量都过低时。呼吸过速，峰相短，ETCO2高于正常。见于浅而快呼吸，试图以提高呼吸频率来代偿呼吸的抑制，如吸入某挥发性麻醉药有自主呼吸的病人；机械通气时呼吸频率较快，但潮气量不足。值得警惕的一种严重通气不足，表现为呼吸快速，潮气量极低，多数的峰相不正常，只在按压胸部后或一次用力呼气才可见到真实的CO2值。这见于有较严重呼吸肌麻痹病人的自主呼吸中；机械通气时呼吸机故障或回路系统有漏气(图85-8A.B.C.D)。图85-8 B图85-8 A图85-8 D图85-8 C 2呼气末二氧化碳过低：主要是肺泡通气过度或输入肺泡的CO2减少。有以下

59、三种情形。呼吸频率和峰相正常，但ETCO2过低。见于潮气量过大的机械通气；休克、体温低下的病人；亦可见于处在代谢性酸中毒代偿期的自主呼吸病人。呼吸过缓，峰相长，ETCO2值低。如人工通气时，频率过慢，潮气量过大；患有中枢神经系统疾病可呈中枢性通气过度，另外体温太低时也有类似的表现。呼吸过速，峰相短，ETCO2值低。人工通气的频率和潮气量均属太高；病人因疼痛、代谢性酸中毒、低氧血症、严重休克状态或中枢神经性的通气过度(图85-9A.B.C)。图85-9 B图85-9 A图85-9 C3箭毒样残余作用：多见于病人的自主呼吸与呼吸机对抗的初期；肋间肌和膈肌运动失调；颈神经有损害者。主要特点为ETCO2略高、峰相的右1/3处出现裂口、其深度与肌肉麻痹程度呈反比。如为麻醉恢复期或呼吸支持治疗的病人，须等待裂口消失后才能拔除气管插管，因为它提示有通气障碍存在(图85-10)。图