呼吸机基本波形详解

呼吸机基本波形详解

流速测定

流速通常在呼吸机环路（从进气口到呼气阀之间的管道）中测知，流量感应器根据设计类型不同而有些许差异，但大部分都可以测量一个较大的范围（-300—+150LPM），但会由于假呼吸运动、水气、呼吸道分泌物等而影响其准确性。

流速波有两个组成部分：吸气波和呼气波，它描述了流速大小、持续时间和机控呼吸下的流速释放方式（正压通气），或者病人自主呼吸下的流速大小，持续时间和流速需求。我们先介绍机控呼吸的吸气波，然后是自主呼吸的，等掌握了基本原理，再来讨论呼气波形。

吸气流速波——机控呼吸

图1是一个假设呼吸机给于恒定流速的一次机控呼吸的吸气流速波（方波），虚线部分是呼气波，我们会在后面介绍

图1 吸气流速波——机控呼吸

①呼吸机送气开始开始吸气取决于以下

两点：1)到达了预设的呼吸周期时间，即“时间循

环”2）病人吸气努力达到了触发辅助通气的阈值，

通常是一个吸气负压或吸气流速增量，即“病人循

环”。前者常出现在控制呼吸模式，后者常出现于辅

助呼吸模式

②吸气峰流速在容控性呼吸机上，预设

流速是很有必要的，流速设置也可以设置潮气量和吸

气时间来间接得到。假设设置了一个恒定流速的容控

性呼吸机（如图一），峰流速就是设置值。当流速不

恒定，即流速波形是曲线波，流速在吸气时不同时间

点上表现为不同的值。此时中间流速或称平均流速通

过下式计算：流速（LPM）=[潮气量（L）/时间（S）]X60 ③吸气末停止送气这个转换可能达到了

预期的容量送气、流速、压力或吸气时间

④吸气流速的持续时间常与吸气时间相

应，容控呼吸机上，吸气时间常取决于预设的潮气量、峰流速和流速释放方式（波型:如递减波），有的也

可以直接设置。因此，吸气时间可以长于峰流速持续

时间，尤其当应用吸气暂停时。

⑤整个呼吸周期时间（TCT）取决于预设

的呼吸次数 TCT=60/Rate

图1的流速波型是方波，从吸气开始即达到峰值，直到吸气末都是一个恒定值，在实际应用当中，像图1那样“真正的”方波是不可能达到的，因为流速输送系统都有一个固定的延迟时间，在这段时间内，流速从0达到预设的峰流速。同样，在吸气末流速从峰值降至0也需要一段时间。延迟时间效应会在吸气开始和吸气末使波形出现轻微的倾斜。（图2）

图2 恒流速波形——延迟时间效应

在早期低驱动压高内部顺应性的呼吸机，气流输送受到环路回缩力的影响很大，新一代呼吸机设计了低内部顺应性和高驱动压力，使环路回缩力对送气的影响减少了。在一个较高的吸气峰压下，峰流速逐步减小，会导致吸气时间的延长。如图3，实线是受环路回缩力影响后的波形，虚线是“真正的”方波，两者包围的面积相同，即潮气量相同。

图3 恒流速波形——受环路回缩力的影响

近来，越来越多的新一代容控型呼吸机具备了一些其他可选择的波型，包括递增波、递减波和正弦波（图4），在预设同一个峰流速下，不同的波形会导致吸气时间改变，而曲线包围的面积即潮气量是不变的。

图4 流速波形——可选择波型

吸气流速波——自主呼吸

自主呼吸流速波形（图5）的特点通常取决于病人呼吸需求的特点。就是说，波形大小、持续时间与病人的呼吸需求相对应。此时由于没有预设值，系统响应时间对波形的影响非常小，通常波形类似于正弦波。（没有使用压力支持等辅助手段）

图5吸气流速波——自主呼吸

①吸气开始

②吸气流速大小

③吸气结束

④吸气流速持续时间（吸气时间）

呼气流速波

呼气，不论是机控或是自主呼吸，都是一个被动的过程。呼气流速波的大小、持续时间、形状取决于顺应性，顺应性包括病人顺应性和呼吸机环路顺应性。呼吸机环路顺应性受到环路长度、材质、型号（内径）的影响，并且，气流通过呼气阀时的阻力（容量测算系统）也是重要因素。病人肺顺应性改变或呼气时动用呼吸肌，都会对波形产生影响。图6是一个机控吸气动作（虚线）后的呼气流速波形。在呼吸机测算中呼气流速在0基线以下。

图6 呼气流速波

①呼气开始

②呼气峰流速呼气峰流速在机控呼吸和自主呼吸时是不

尽相同的，因为通常机控呼吸潮气量比自主呼吸的大，所

以在正压通气下，机控呼吸的呼气峰流速比自主呼吸的要

高。

③呼气结束在这个点上于下一个机控吸气相连接，这对

于评定吸呼比（I:E）有重要意义，而且此时有产生气道陷

闭的可能。

④呼气流速的持续时间与有效呼气时间不同

⑤有效呼气时间即整个呼吸周期时间减去实际的吸气时

间

⑥TCT 整个呼吸周期时间

病人呼气阻力对呼气流速波的细小影响会得到修正，而呼气流速波的明显变化常体现了病人顺应性的改变、气道阻力明显变化或是病人烦躁动作。例如呼气阻力增大（分泌物堆积甚至气道阻塞）会降低呼气峰流速并延长呼气时间（图7）

图7 呼气流速波——气道阻力增大

了解呼气时间是否延长十分重要。

①阻力增大后，呼气时间超过正常，峰流速下降

②呼气不完全，可能引起气道陷闭。这在后面将进一步讨

论

而在图8可以发现，如果病人在呼气时动用呼吸肌，会增加呼气峰流速，缩短呼气时间。观察呼气流速波可帮助确认病人的呼吸需求

图8 呼气流速波——被动及主动呼气

压力测定

呼吸机上，测定压力的部位通常在环路病人端Y形管处，也有在环路吸气支和呼气支内部测知。尽管从环路内部测得的压力与实际气道压不尽相同，但往往以此作为参照，了解气道压的情况。压力感应器通常可以测知最高150cmH2O的压力，但会因环路内积水、分泌物堵塞等影响准确性。

自主呼吸和机控呼吸的压力波形是不同的，但他们的组成结构是一样的。压力波形对评估呼吸周期结构（呼气相向吸气相转换点）、时间系数及病人与呼吸机的相互作用都有帮助。

压力波形