呼吸力学临床应用

10 - 20 ml/mmHg/kg BW 20 - 40 ml/mmHg/kg BWt 70 - 100 ml/mmHg/kg BWt
呼吸系统顺应性
导致顺应性下降的原因 • 肺实质改变
– ARDS, (支气管)肺炎, 肺水肿, 纤维化
• 表面活性物质功能障碍
– ARDS, 肺泡肺水肿, 肺不张, 误吸
呼吸力学临床应用
与呼吸相关的力学概念
• 力 – 物体之间的相互作用 – 使物体获得加速度和发生变形 • 功 – 力使物体沿力的方向通过一段距离 • 动力 – 导致物体运动的力 • 阻力 – 阻碍物体运动的力
基础:运动方程示意图
M:有一定质量物体. F:使M向前移动的力. K:牵拉M的弹簧,因弹性 回缩力而产生的阻力称弹性阻力. R:M移动时与表面摩擦而产生的 摩擦阻力称粘性阻力. 物体移动和加速时尚有惯性阻力(在呼吸阻 力中可忽略不计). F=F弹+F摩+F惯 呼吸系统: F相当于吸气用力. M+K=胸廓-肺,它的位移距离是肺容 积变化(ΔV).位移速度即气体流量(V’),弹性阻力K以顺应性倒数表 示(1/C). 气体流经气道的摩擦力是气道阻力(R), 呼吸运动方程: 气体流动靠压力差推动. P=P摩+P弹 , Paw=R×V’ + 1/C×ΔV.
• 约占总阻力的70%，是平静呼吸时主要阻力 • 吸气时的阻力，呼气时的动力
• 弹性阻力(R)可用顺应性(C)的倒数来表示：通常
以单位压力变化引起的容积变化来表示
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30%
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
• 呼吸力学有助于理解新的呼吸模式
谢 谢！
正常呼吸时的力
• 吸气相 – 动力 • 吸气肌收缩 – 阻力 • 弹性回缩力（R弹） • 气体与气体、气体与 气道摩擦（R气道） • 呼气相 – 动力 • 弹性回缩力 – 阻力 • R气道
呼吸力学监测
监测指标 • 气道压力(Pressure)
– 吸气峰压(PIP) – 平台压(Pplat) – 呼气末正压(PEEP)
Froese AB, Crit Care Med 1997; 25:906
低位拐点、高位拐点
传统通气 保护性通气
•PEEP高于低位拐点 2-3cmH2O •PIP不超过高位拐点
机械通气时的呼吸力学监测
• 监测阻力 • 监测动力 • 监测功
呼吸功(Joule/L,J/min)
呼吸功(WOB) = 压力 ｘ∆Vol.呼吸机压力和呼 吸肌肉产生的压力混合所致. 呼吸功=通气机所作的功(Wvent)和病人所作的 功(Wpat) Wvent可由Paw和Vol来评估, Wpat可由Pes和 Vol计算而得.
c)
c)限制性疾病:阻力正常
WOBtotal=WOBelas+WOBresis
对功的监测（1）
容量
W吸气=P×△V
R气道↑ 压力 容量
容量
正常 压力
C↓ 压力
对功的监测（2）
• 区分W患者和W呼吸机
–患者吸气相用力使胸内压下降 –食道内压力测定
• 食道内压能较好地反映胸内压
–PTP（压力-时间乘积）
湍流：压力随流速呈指数性增长
气道阻力
• 新生儿
• 婴儿
30 - 50 mmHg/L/sec
20 - 30 mmHg/L/sec
• 儿童
• 成人
20 mmHg/L/sec
2 - 4 mmHg/L/sec
影响气道阻力的因素
• 气流形态 • 气流速度 • 气道管径 • 气道长度
气道阻力具有流速与容积依赖性
顺应性
• C = V / P
P
PIP – PEEP
Pplat – PEEP
V
Vt
t
t
呼吸系统顺应性
• 动态顺应性 Crs, dyn = • 静态顺应性 Crs, st =
Vt Ppeak PEEP Vt Pplat PEEP
呼吸系统顺应性
• 新生儿
• 婴儿 • 儿童 • 成人
3-
5 ml/mmHg/kg BWt
内源性呼气末正压（PEEPi）
• 在肺的弹性回缩下导致呼气末肺泡内呈正压，
称为PEEPi
• 只要呼气时间小于肺排空的实际时间就会产生
PEEPi • PEEPi的存在说明存在动态肺过度充气（DPH）
PEEPi的影响因素
◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆
气道阻力增加 呼吸系统弹性下降 气道动态塌陷 通气量过大 呼气时间不足 呼气肌的作用
• 当吸气延长、呼气缩短时，呼气末肺泡内压仍为正压，即产生内源性呼气末
压力
平均气道压(Pmean)
虚点面积在特定的时间间隔上所计算的压力相加求其均数即平均气道压
平均气道压(Pmean)
• 数个周期中气道压的平均值
• 与影响PIP的因素及吸气时间长短有关 • 近似于平均肺泡压 • 其大小与对心血管系统的影响直接相关
Raw
存在部位
气道
物理 持性 粘性
临床意义
直接反映气 道阻塞情 况 近似Raw 随Raw变化 而变化
肺阻力 呼吸阻力
RL Rrs
呼吸总阻抗 Zrs
气道+肺组织 气道+肺组织 +胸廓 气道+肺组织 +胸廓
粘性 粘性
肺弹性阻力
Ers,EL 肺组织
粘性+弹性 巳逐渐彼 +惯性 Rrs所替 代 弹性(1/C) 同肺顺应性
PEEPi的临床意义

增加呼吸功,导致呼吸肌疲劳 增加肺损伤的危险性


对循环系统产生不良影响
PEEPi的临床处理
降低PEEPi：COPD，哮喘
降低气道阻力 减少分钟通气量
延长呼气时间
消除呼气肌的作用
增加PEEPi：ARDS，间质性肺病
延长吸气时间 PEEPe
关于呼吸力学环
– Low Lung Volume Ventilation tears adhesive surfaces – High Lung Volume Ventilation over-distends, resulting in “ Volutrauma”
u
The difficulty is finding the “ Sweet Spot ”
层流↑
湍流↑
吸气阻力
• Hagen-Poiseuille定律 P = flow x 8l/r4
层流
• Venturi定律 P = flow2 x Kl/r2 湍流
层流 R = P / flow = 8l/r4
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
反映指标 • 顺应性(Compliance)
– 呼吸系统顺应性 – 肺顺应性 – 胸廓顺应性
• 气流流速(Flow)
– 吸气流速 – 呼气流速
• 气道阻力(Resistance)
– 吸气阻力 – 呼气阻力
• 气体容积(Volume) • …
• 呼吸功(WOB) • …
机械通气时的呼吸力学监测
• 监测阻力 • 监测动力 • 监测功
肺通气的阻力
弹性阻力
静态阻力，2/3
肺弹性阻力
肺通气总阻力=肺弹性阻力+ 胸廓弹性阻力 +气道阻力 气道黏性阻力 黏性阻力
胸廓黏性阻力
肺 通 气 阻 力
胸廓弹性阻力
肺黏性阻力
非弹性阻力
动态阻力，1/3
肺惯性阻力
惯性阻力
气道惯性阻力
胸廓惯性阻力
弹性阻力
• 弹性
—弹性物质在外力作用下变形时，对抗变形和弹性回缩的倾向
• 肺容量减少
– 气胸, 膈肌抬高
肺
顺
应
性
• 肺顺应性代表肺的扩张 性,它是肺容量改变随肺 泡压力改变而变 化.CL=△V/△P • CL与压力呈负相关,与容 量呈正相关. • 静态CL反映肺组织弹性 阻力. • 动态CL反映肺弹性阻力 外另受气道阻力影响.
高顺应性
低顺应性
当肺因弹性回力向内的力量和胸壁向外的力量相平衡时，呼吸 肌完全松弛，胸腔内净压力为0，此时即功能残气位，肺内的含 气量即FRC。即PEEP位, PEEP增加, FRC亦增加.
克服粘性阻力所作的功(WOBresis)
a)
WOBresis是病人或呼吸机克服粘 性阻力所作的功 在CMV,恒流速通气的P-V环吸气 曲线呈’弓’形改变, 其所占面 积(AXB绿色)即是WOBresis
b)
a)阻力正常 b)气流阻塞, 吸气阻力增加, 呼气 因气道陷闭尚增加了呼气 阻力,吸气肢呈弓形绿色 面 积增加
• 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
• 既是吸气阻力，又是呼气阻力。
吸气阻力
PIP
Pplat
层流和湍流
气道对气体流速(量)所存 在的阻力,(cmH2O/L/S)呼 吸机输送气体到肺泡所须 的压力,以克服此阻力. 阻力决定于气道的长度、 内径、分叉和内壁情况, 及气体流速的形态. 形态呈层流即阻力低. 湍 流产生漩涡而阻力高. 阻力尚决定于流速大小呈 正相关.
*提供吸气肌的强度, 用于评估病人是否需要通气支持或撤机.
气道闭合压P0.1
* P0.1是在功能残气位关闭气道并测定吸气启动0.1S时的气道 压力值 * 反映脑干呼吸中枢的兴奋程度 * P0.1升高和吸气肌疲劳程度有很好的相关性
总 结
• 呼吸力学是机械通气患者的重要监测参数
• 呼吸力学监测有助于病理生理异常的诊断 及治疗效果监测
• 平台压力
– 平台压力为吸气末屏气0.5秒（吸气和呼气阀关闭，气流为零）时的气道压力， 与肺泡峰值压力较为接近
– 压力控制通气时，如吸气最后0.5秒的气流流速为零，则预设压力即为平台压
力
呼吸机气道压力的监测
• 平均压力：整个呼吸周期的平均气道压力，可间接反映平均
肺泡压力
• 呼气末压力
– 呼气即将结束时的压力，等于大气压或呼气末正压 – 在呼气末，如气道压力低于肺泡内压力，则与内源性呼气末正压有关
气道阻力与肺容积的关系
• 气体的粘性与密度 • 肺容积 • 身材与年龄
MV时影响气道阻力的因素
• 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
呼吸阻力举例
分泌物过多 分泌物过多
粘膜水肿
痉挛
花生米→
肺气肿肺泡挤压
专业术语
阻力名称
气道阻力
符号
病理性的肺顺应性
机械通气时的呼吸力学监测
• 监测阻力 • 监测动力 • 监测功
对动力的监测
• 呼吸机所提供的正压
• 既要保证正压通气的疗效，
又要防止其负面影响
呼吸机气道压力的监测
• 峰值压力
– 呼吸机送气过程中的最高压力 – 容量控制通气时取决于肺顺应性、气道阻力、潮气量、峰值流速和气流模式 – 压力控制通气时，气道峰值压力水平与预设压力水平接近
• P-T、F-T、V-T曲线的两Байду номын сангаас组合形成环
– P-V环 – F-V环
– P-F环
• 压力-容量环（P-V环）应用较为普遍
– 反映呼吸系统顺应性
– ARDS时指导设定PEEP和PIP
Pulmonary Injury Sequence
u
ARDS时的P-V环
There are two injury zones during mechanical ventilation
• 反映呼吸肌的努力程度 • 与呼吸氧耗的相关性好
• 与呼吸功耗有关的指标
–P0.1、RSBI=f/Vt、MIP…
最大吸气压(MIP,NIF)
*是指在残气位或功能残气位气道阻断时用最大吸气口腔压
*测定MIP: Marini氏方法–1的MIP, 在呼气末容积位阻塞气道开口处 20-25秒或10次用力后, 即可获得MIP. *MIP结果的重复性不佳,应与其他参数一起来解释. *正常值无统一的标准，一般认为MIP<-30cmH2O考虑撤机