医药卫生呼吸力学与呼吸机波形及其临床意义课件

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1、浙江大学医学院附属第一医院浙江大学医学院附属第一医院方强方强 吸吸 气气 呼呼 气气O2 CO2CO2O2 呼吸呼吸u氧气和二氧气和二氧化碳在氧化碳在组织间与组织间与外界环境外界环境的交换的交换O2CO2u通气通气-机械运动机械运动-压力差压力差u弥散弥散-分子运动分子运动-浓度梯度浓度梯度u灌注灌注u管道管道+气囊的模型气囊的模型u气道气道 (管子管子)u肺泡肺泡 (气囊气囊)胸膜腔压力胸膜腔压力气管压气管压近气道压近气道压胸膜压胸膜压肺泡压肺泡压自主吸气自主吸气容量变化容量变化 气流气流压力改变压力改变机械通气机械通气 压力变化压力变化 容量改变容量改变气流气流吸气吸气机械通气机械通气自主

2、呼吸自主呼吸PressureTime肺泡内压力变化肺泡内压力变化术语术语:Flow and Volume分钟通气量分钟通气量=潮气量潮气量 x 送气频率送气频率PressureFlowTime 潮气量潮气量VolumeFlow Rate TimeVolume=Flow X Time切换切换 vs.限制限制切换PressureTimeTime限制PressurePressureFlowTime容量控制通气（容量控制通气（PCV）u 流量恒定流量恒定u 恒定的潮气量恒定的潮气量u 不受肺阻力影响不受肺阻力影响u 变化的压力变化的压力顺应性顺应性 VolumePressure容量控制通气（容量控制通

3、气（PCV）What is measured?u压力压力Pressureu时间时间Time u流速流速Flow(dV/dt)u容量容量Volume(calculated)timeVolumeFlowVolumePressureD D VD D PC=D D VD D PVolumeTV动态顺应性曲线静态顺应性曲线动力学特性动力学特性VolumePressuredPdVHysteresis静态和动态压力静态和动态压力timePressurePEEPPIPPplat肺泡膨胀肺泡膨胀(recoil)压力差压力差(Pdis)流速阻抗流速阻抗 压力差压力差(Pres)基本计算基本计算Cst=dV/(Pp

4、lat-PEEP)R=(PIP-Pplat)/Flow timePressurePEEPPIPPplatdP=R x Flow +dV/C st慢速冲气法慢速冲气法u 慢吸气流速慢吸气流速S(5-10 lpm)大大 Vt 和和 ZEEP u 动态动态 P-V 环环 接近静态曲线接近静态曲线u 由流速阻抗产生的压力减由流速阻抗产生的压力减小小u 容易做容易做,省时省时 和相对舒服和相对舒服Servillo:AJRCCM 1997Lu:AJRCCM 1999PressureVolumeLPIflexUPIflexinspirationStatic curve顺应性顺应性u顺应性描述呼吸系统各个部分

5、的弹性特征顺应性描述呼吸系统各个部分的弹性特征。u顺应性为容量改变除以压力变化。顺应性为容量改变除以压力变化。u顺应性（顺应性（C）=容量变化（容量变化（V）/压力变化压力变化（P）或或 顺应性顺应性=ml/cmH2Ou呼吸系统的顺应性包括胸壁顺应性和肺顺呼吸系统的顺应性包括胸壁顺应性和肺顺应性。应性。u总静态顺应性是在吸气末和呼气末均无主总静态顺应性是在吸气末和呼气末均无主动的呼吸气流时测出。动的呼吸气流时测出。u总动态顺应性是在主动吸气时测出。总动态顺应性是在主动吸气时测出。u它们反映容量它们反映容量压力关系的两项指标，根压力关系的两项指标，根据流速据流速-时间曲线、压力时间曲线、压力-时

6、间曲线和压力时间曲线和压力-容量环也可以评估病人的顺应性。容量环也可以评估病人的顺应性。“管道特征管道特征”R=D D PD D F压力差压力差=流速流速 x 管道阻力管道阻力压力差压力差=流速流速 x 阻力阻力R=8 L(visc.)p p r 4C=D D VD D PR=D D PD D F阻力和回缩力阻力和回缩力动态特性动态特性dP=dV/Cdyn阻力阻力DPresistive=R x Flow静态顺应性静态顺应性dPdistensive=dV/CstdP=dPresist.+dP dist.dP=R x Flow +dV/C st3 个水平的呼吸力学个水平的呼吸力学动态特性动态特性:

7、dP=dV/Cdyn阻力阻力:dP=R x Flow静态顺应性静态顺应性:dP=dV/Cst 气道阻力气道阻力dP=Raw x Flow增加阻力增加阻力:dP=Rimp x Flow胸廓顺应性胸廓顺应性dP=dV/Ccw 肺顺应性肺顺应性 dP=dV/CLVolumeFlow Rate Time容量容量=流速流速 X 时间时间u保证和维持适当的气体交换u尽可能减小肺损伤的危险u减小病人的呼吸功u尽可能使得病人的痛苦减少理想的呼吸状态理想的呼吸状态u理想呼吸的界定:-呼吸机与病人自主吸气和呼气同步-尽可能在低气道压下维持适当及恒定的潮气量和分钟通气量-对肺的力学变化和病人的需求迅速反应-保证最低

8、的呼吸作功辅助机械通气时的辅助机械通气时的WOBu在高水平的机械通气支持下，相当的病人的呼吸功是高的u在辅助通气下仍病人用力的吸气u病人的WOB 增加可以导致或加重呼吸肌疲劳和呼吸困难Marini,et al.:Am Rev Resp Dis 134:61;1986Marini:Prob Crit Care 4:184;1990u在辅助通气主要影响病人呼吸作功的因素是最大吸气流速(peak flow)u在低流速时病人呼吸功达到总吸气作功的65%u当送气流速增加时WOB 减少 Ward,et al.:Anaesthesiology 69:29;1988Sassoon,et al.:Chest 9

9、3:571;1988呼吸作功呼吸作功u什么功什么功?u如何测量如何测量?呼吸作功呼吸作功“WOB 在床边肺功能留下一个没解在床边肺功能留下一个没解决的难题决的难题”From:Monitoring of Pulmonary Functionsin Goldschmidt:Assisted Ventilation of the Neonate 1996uWOB是热量和氧的消耗是热量和氧的消耗 u大约大约 70%是消耗在克服弹力，是消耗在克服弹力，30%对抗管道阻力。对抗管道阻力。WOB 测量测量 PABCDEVWOB=0 ti P x Vdtu 弹性功弹性功:ABCAu 阻力功阻力功-吸气吸气:A

10、DCA-呼气呼气:ACEAWOB的测量的测量WOB=0 ti P x VdtuPaw:呼吸机作功呼吸机作功:机械力推动气体进入肺机械力推动气体进入肺，表现为呼吸系统作功总量。（病人，表现为呼吸系统作功总量。（病人+呼呼吸机）吸机）uPeso:病人作功病人作功:呼吸肌作功呼吸肌作功,表现为肺的表现为肺的呼吸功呼吸功。uPawPtr:克服支气管阻力的功。克服支气管阻力的功。WOB意义意义-病人作功是呼吸机依赖最敏感的指标病人作功是呼吸机依赖最敏感的指标。-比较呼吸机和病人的功在脱机过程中比较呼吸机和病人的功在脱机过程中非常有用。非常有用。-顺应性和阻力变化顺应性和阻力变化、吸气努力、压、吸气努力、

11、压力支持水平、力支持水平、PEEP、不适合的吸气不适合的吸气时间、灵敏度的改变模式的变化时间、灵敏度的改变模式的变化WOB可以改变。可以改变。-WOB提高提示脱机过程有不当。提高提示脱机过程有不当。PV PV PV顺应性和阻力正常顺应性和阻力正常顺应性正常阻力增加顺应性正常阻力增加顺应性降低阻力正常顺应性降低阻力正常Methods of Rrs Measurementu同容量法同容量法(Krieger)u弹性减小法弹性减小法(Neergard)u被动呼气法被动呼气法(Comroe)u峰呼气法峰呼气法(Jonson)u呼气时间常数法呼气时间常数法(Bergman)u加力振动法加力振动法(Gold

12、man)u吸气压吸气压/流速流速 法法(Suter)评价静态评价静态 P-V 曲线曲线u用一个大的注射器逐步用一个大的注射器逐步膨胀肺，分次测定个容膨胀肺，分次测定个容量时的压力量时的压力.-耗时耗时-操作麻烦操作麻烦-难以标准化难以标准化-病人必须肌松，连接病人必须肌松，连接特殊设备特殊设备-冒低氧血症的风险冒低氧血症的风险VolumePressure机械通气机械通气u 机械通气的基本原理遵循了流体力学的原则。机械通气的基本原理遵循了流体力学的原则。u 通气支持的过程及目的是改变肺容量，包括气体通气支持的过程及目的是改变肺容量，包括气体的流量及压力输送到病人的气道增加肺容量。的流量及压力输送

13、到病人的气道增加肺容量。u 气体在一个特定环境中运动用流体力学的原则去气体在一个特定环境中运动用流体力学的原则去研究可以用上述三个参数来描述，因为流量参数研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（入气体的反应涉及上述四个参数既压力（P）、）、容量（容量（V）、）、流量（流量（F）和时间（和时间（t）。）。正压通气正压通气Key-wordsuPressureuFlowuTimeuVolume术语

14、术语:PIP&MAP A=A1+A2+AnPressure Inspiration+Exhalation AMean Airway PressurePeak Inspiratory PressureTime术语术语:PEEP,I:E RatioPressureTimePositive EndExpiratory Pr.T insp.T exp.I:E=1:2 I:E=4:1PEEPPIPPIPPEEPT insp.术语术语:Flow and VolumeMinute Ventilation=Tidal Volume x Breath RatePressureFlowTime Tidal Vol

15、ume压力压力u 压力应该包括呼吸机的送气压力、呼吸回路内压力应该包括呼吸机的送气压力、呼吸回路内的压力、病人气道内的压力。的压力、病人气道内的压力。u 上述管路的口径不同，即使在相同压力下流速上述管路的口径不同，即使在相同压力下流速也不同，在相同的时段经过的容量不同。也不同，在相同的时段经过的容量不同。u 目前还不能检测气道内的参数，只能检测近人目前还不能检测气道内的参数，只能检测近人工气道的参数。工气道的参数。u 近气道的参数来反映病人气道对气流的反应以近气道的参数来反映病人气道对气流的反应以及肺泡对压力和容积的反应及肺泡对压力和容积的反应。从而可以推测肺从而可以推测肺通气功能的状态。通气

16、功能的状态。压力压力u把不同时段压力变化的轨迹连接起来就形把不同时段压力变化的轨迹连接起来就形成一条压力曲线，通过它可以了解大气道成一条压力曲线，通过它可以了解大气道不同时相和时段的压力。同样的方法可以不同时相和时段的压力。同样的方法可以得到流速曲线和容量曲线。得到流速曲线和容量曲线。u把上述除时间参数以外的参数两两组合在把上述除时间参数以外的参数两两组合在二维坐标中，可以得到压力容积曲线、容二维坐标中，可以得到压力容积曲线、容积流速曲线、压力流速曲线。积流速曲线、压力流速曲线。环环PressureVolumeVolumeFlowInsp.Expir.Insp.Expir.压力压力-时间曲线时

17、间曲线uA/触发触发:-病人病人(assisted)-呼吸机呼吸机(controlled)uB/限制限制:-流速流速-压力压力uC/切换切换:-容量容量-时间时间ABC切换与限制切换与限制CycledPressureTimeTimeLimitedPressure在吸气相所记录的测量值 图图2.在吸气相和呼气相中所评估的变量在吸气相和呼气相中所评估的变量 二、压力二、压力时间曲线时间曲线 压力通常在呼吸机回路（如丫形管处，吸气端压力通常在呼吸机回路（如丫形管处，吸气端或呼气端）中测量。虽然气管插管的管子在总气管或呼气端）中测量。虽然气管插管的管子在总气管内分隔出来，但压力仍与气道压力有关，压力传

18、感内分隔出来，但压力仍与气道压力有关，压力传感器可测至器可测至150cmH2O，而且应是抗湿化，抗液体或病而且应是抗湿化，抗液体或病人的分泌物。人的分泌物。压力压力时间曲线的临床应用：区分呼吸类型，时间曲线的临床应用：区分呼吸类型，计算平台压，评估吸气触发所作功，评估整个呼吸计算平台压，评估吸气触发所作功，评估整个呼吸时相，调节峰流速，计算静态呼吸动力学的参数。时相，调节峰流速，计算静态呼吸动力学的参数。12345630-10PawcmH20Sec压力-时间曲线Pressure Time Curve12345630-10PawcmH20SecACCESS FUNCTION 60 TO CHAN

19、GE OR EXIT WAVEFORMSFEB 11 1996 WAVEFORM MONITORING PATIENT ID 98787987 13:50VolumeExpiration12345630PawcmH20SecVolume压力-时间曲线V.InspirationPressure Time Curve12345630-10PawcmH20SecACCESS FUNCTION 60 TO CHANGE OR EXIT WAVEFORMSFEB 11 1996 WAVEFORM MONITORING PATIENT ID 98787987 13:50VolumeExpiration12

20、345630PawcmH20SecVolume压力-时间曲线V.ExpirationPressure Time CurveVolumeExpiration12345630PawcmH20SecVolumePressureInspiration压力-时间曲线V.Pressure Time Curve12345630-10PawcmH20SecACCESS FUNCTION 60 TO CHANGE OR EXIT WAVEFORMSFEB 11 1996 WAVEFORM MONITORING PATIENT ID 98787987 13:50VolumeExpiration12345630Pa

21、wcmH20SecVolumePressure压力-时间曲线V.Inspiratory TimePressure Time Curve12345630-10PawcmH20SecACCESS FUNCTION 60 TO CHANGE OR EXIT WAVEFORMSFEB 11 1996 WAVEFORM MONITORING PATIENT ID 98787987 13:50VolumeExpiration12345630-10PawcmH20SecVolumePressure Expiration压力-时间曲线压力曲线的临床应用压力曲线的临床应用压力压力-时间曲线的临床意义时间曲线的临

22、床意义u区别各种通气模式和特殊通气方式区别各种通气模式和特殊通气方式u估计触发的做功估计触发的做功u计算吸计算吸-呼时比，估计呼气时间是否充足。呼时比，估计呼气时间是否充足。u估计是否达到充分的平台压估计是否达到充分的平台压u观察压力上升速度估计所用吸气流速是否观察压力上升速度估计所用吸气流速是否适合适合u测定静态呼吸力学参数测定静态呼吸力学参数u显示压力波型形态显示压力波型形态12345630-10PawcmH 20Sec病人呼吸机同步病人呼吸机同步 12345630-10PawcmH20SecAdequate Flow病人呼吸机同步病人呼吸机同步V olume ventilation de

23、livering a preset flow and volume12345630-10PawcmH20SecAir StarvationWhat options do we have?病人呼吸机同步病人呼吸机同步The patient is outbreathing the set flowVolume VentilationPressure VentilationPressureFlowtimePressureFlowtimeAssist/ControlSIMV+Pressure SupportPressure supported spontaneous+Patient,or machin

24、e-initiated mandatory breaths PawCPAPSynchronized IMVA/C 5 bpmSIMV 5 bpm12 secAssist WindowSIMV vs.Assist/ControlPressureTime A =PIPC =BaseLineB =Rise TimeD =Frequency流速流速-时间曲线时间曲线123456SECV.LPM120120EXH流速-时间曲线INSP吸气123456SECV.LPM120120EXHINSP呼气流速-时间曲线123456SECV.LPM120120EXHINSP Inspiration流速-时间曲线12

25、3456SECV.LPM120120EXH流速-时间曲线Insp.PauseExpirationINSP流速流速-时间曲线的临床意义时间曲线的临床意义u吸气流速和呼气流速吸气流速和呼气流速u呼吸类型的鉴别呼吸类型的鉴别u判别是否存在内源性判别是否存在内源性PEEPu观察患者对支气管扩张剂的反应观察患者对支气管扩张剂的反应u选择选择PCV时合适的吸气时间时合适的吸气时间u发现漏气及速度发现漏气及速度u显示流速波形的形态显示流速波形的形态123456SECV.LPM120120 递减流速有更多的气体向前递减流速有更多的气体向前123456SECV.LPM120120峰流速相同递减流速延长吸气时峰流

26、速相同递减流速延长吸气时间间123456SECV.LPM120120减少呼气时间引起减少呼气时间引起Auto-PEEP123456SECV.LPM120120发现发现 Auto-PEEP Zero flow at end exhalation indicatesequilibration of lung and circuit pressureNote:There can still be pressure in the lung behindairways that are completely obstructed123456SECV.LPM120120The transition fro

27、m exp.to insp.occurs without the exp.flow returning to zero发现发现 Auto-PEEP 1245What do you suppose is happening here?120 LPMSEC120 LPMV.LPM123456SECV.LPM120120Expiratory flow tracing of missed insp.efforts due to Auto-PEEPmissed effortmissed effort12345630-10PawcmH20SecDenotes Auto-PEEP Maneuverand e

28、quilibrium pointAssessing an Equilibrium Point between lungs and circuitTotal PEEPSet PEEPminimum adequatetime for maneuverAuto-PEEP 检测检测123456SECV.LPM120120改变流速对吸气时间的影响改变流速对吸气时间的影响120123456SECV.LPM120INSP改变流速对吸气时间的影响改变流速对吸气时间的影响return you to a short insp time123456SEC123456VT600 cc -20120120SECV.LP

29、M0450cc123456SEC123456VT-20120120SECV.LPM0500cc450ccLost VT600 cc PressureFlow12345630-10PawcmH20SecWhat if your pressure curve in PCV starts looking like this.What do you suppose is happening?Pressure higher than set12345630-10PawcmH20Sec评估PCV正确的吸气时间Too LongOptimalAnswer-吸气时间太长吸气时间太长 Patient is sta

30、rting to exhale prematurely.123456SEC123456PawcmH2060-20120120SECV.LPM异常波形纠正How do you know that the problem is with the patient?120123456SEC123456PawcmH2060-20120SECV.LPMNo flow as pressure rises异常波形纠正How do you know that the problem is with the patient?这种情况时压力支持可以选择PTPatient allowed to breathspont

31、aneously during inspiratory time in PCV主动呼气阀PTimeV.Time Any ideas whats represented here?What is this?What is this?FAP=1 FAP=50 FAP=100流速加速率压力释放压力释放压力过冲 FAP=1 FAP=50 FAP=100流速加速率压力通气压力通气u 恒定的压力恒定的压力.u 递减递减,可变的流量可变的流量u 时间切换时间切换:(A)-Pressure Controlu 流速切换流速切换:(B)-Pressure SupportPressureFlowABTime Cyc

32、led Flow CycledFlowPressureTinsp.PIPPeak Flow25%Pressure ControlPressure Support12345660PawcmH20SecWhat is this?12345660PawcmH20Sec压力过冲伴反冲压力过冲伴反冲123456SECV.LPM120120发生了什么？压力支持123456SECV.LPM120120Expiration starts before inspiratory flow returns to zero呼气灵敏度设置15%压力支持123456SECV.LPM120120ESENS setting

33、is 20%压力支持呼气灵敏度呼气灵敏度FlowPeak Flow(100%)TimeLeak123456SECV.LPM120120 通过评估呼气流速变化来评估呼气阻力通过评估呼气流速变化来评估呼气阻力 123456SECV.LPM120120注意低呼气流速与长呼气时间的关系注意低呼气流速与长呼气时间的关系123456SECV.LPM120120INSP高呼气流速和高呼气流速和 呼气时间减小呼气时间减小显示小呼气阻力显示小呼气阻力容积容积-时间曲线时间曲线23456SECVT800 ml1容量-时间曲线 23456SECVT800 ml1Inspiration容量-时间曲线 23456SEC

34、VT800 ml1Expiration容量-时间曲线 容量容量-时间曲线的临床意义时间曲线的临床意义u肺内气体陷闭肺内气体陷闭u呼吸回路漏气呼吸回路漏气压力压力-容积环容积环u水平轴描述压力，纵轴描述容量水平轴描述压力，纵轴描述容量02040602040600.2PawcmH20VTLITERS 0.40.6压力-容积环02040602040600.20.40.6PawcmH20VTLITERS指令呼吸 Inspiration02040602040600.20.40.6PawcmH20VTLITERS InspirationExpiration指令呼吸指令呼吸压力压力-容量环容量环Volume

35、PressureVolumePressure02040602040600.20.40.6PawcmH20VTLITERS自主呼吸自主呼吸 InspirationExpiration02040602040600.20.40.6PawcmH20VTLITERS InspirationExpiration辅助呼吸辅助呼吸02040602040600.20.40.6PawcmH20VTLITERS这是？02040602040600.20.40.6PawcmH20VTLITERS切换时的减压 02040602040600.20.40.6PawcmH20VTLITERSWhat would cause t

36、his to get worse?02040602040600.20.40.6PawcmH20VTLITERSHigher pressure=more decompression 02040602040600.20.40.6PawcmH20VTLITERSDotted loop changes to solid loop-any ideas?02040602040600.20.40.6PawcmH20VTLITERSIndicates a dropin Compliance(higher pressure for the same volume)Did you say changing com

37、pliance?0204060204060.2.4PawcmH20VTLITERS.6CDABWhat does this represent?What is A?What is B?What is C?And how about D?0204060204060PawcmH20VTLITERS“D”=Lower Inflection Point AB“A”represents PEEP“B”Represents Inspiratory Pressure 过度膨胀过度膨胀.6.2.4“C”=Upper Inflection point最佳最佳PEEPVPPEEP:3 cmH2OVPPEEP:8

38、cmH2OChanging Lung Volume in CV:Paw=Lung Volume临床应用：临床应用：u计算吸气面积计算吸气面积u计算顺应性计算顺应性u计算阻力计算阻力u评估肺泡过度膨胀评估肺泡过度膨胀u衡量压力支持水平及其做功衡量压力支持水平及其做功VolumePressureVolumePressureVolumePressureControlled Assisted Spontaneous评估吸气流速评估吸气流速VolumeVolumePressurePressureNormalInsufficient FlowPressure Volume LoopsCuspingu Ov

39、erdistension occurs when the volume limit of some components of the lung has been exceededu Abrupt decrease in compliance at the termination of inspirationu Results in a terminal“Beaking”of the P/V LoopVolumePressureVolumePressureZone ofOverdistention“Safe”WindowZone ofDerecruitmentand AtelectasisIn

40、juryInjury最佳肺容量（安全窗）最佳肺容量（安全窗）u Mean Airway pressure 25 cm H2O CT Scan:ARDS pig model 30 kgOptimized Lung Volume Strategy:Mean Airway Pressure 40 cm H2OCT Scan:ARDS pig model 30 kgOptimized Lung Volume Strategy:CDP=FRCCT 1CT 2CT 3Paw=CDPContinuousDistendingPressureu上拐点提示：压力导致局部肺泡过度膨胀u下拐点代表：使肺泡开始打开的最小压力VolumePressureLPIflexUPIflex容积容积-流速环流速环流速流速-容量环容量环 VolumeFlowVolumeFlow临床应用临床应用u评价支气管扩张剂的疗效评价支气管扩张剂的疗效u评估是否漏气评估是否漏气u评估吸气阻力和呼气流速受阻评估吸气阻力和呼气流速受阻FVVFAfter SuctionBefore Suction气道阻塞气道阻塞重度阻塞重度阻塞 漏气漏气VolumePressureVolumeFlowVolumeTime谢谢！谢谢！