呼吸力学与呼吸机
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
气道压力 = 流速 x 气道阻力 + 容量 /顺应性 + PEEP
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小测试
3. 吸气流速对气道峰压产生影响，但对平台压无影响？ A. 正确 B. 错误
存在自主呼吸时
Paw + Pmus = Flow X Resistance + Volume / Compliance + PEEP
呼吸机 + 呼吸肌 = 流速 x 气道阻力 + 容量 /顺应性 + PEEP
Paw ► P1 = Flow x Resistance
P2 = Volume/Compliance P3 = PEEP
压力与容量的关系
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压力-容量曲线 （PV环）
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压力-容量曲线 （PV环）
Volume Targeted Ventilation
预设潮气量
气道压力 = 流速 x 气道阻力 + 容量 /顺应性 + PEEP
Paw ► P1 = Flow x Resistance
P2 = Volume/Compliance P3 = PEEP
呼吸机工作原理: 运动方程与波形
Paw = Flow X Resistance + Volume/Compliance + PEEP
呼吸力学的监测
汇报人：可编辑
2024-01-11
CONTENTS 目录
• 呼吸力学概述 • 呼吸力学监测的方法 • 呼吸力学监测的应用 • 呼吸力学监测的挑战与解决方案 • 未来展望
CHAPTER 01
呼吸力学概述
呼吸力学的定义
呼吸力学是一门研究呼吸过程中气体 流动和呼吸系统力学特性的科学。它 涉及到呼吸系统的气体交换、气流动 力学、呼吸肌肉力学等多个方面。
通过持续监测呼吸力学参数，可以评 估治疗措施的疗效，及时调整治疗方 案。
指导治疗
根据呼吸衰竭的类型和严重程度，呼 吸力学监测可以指导治疗措施的选择 ，如机械通气、药物治疗等。
机械通气的调节
设定通气模式
根据患者的病情和呼吸力学监测 结果，选择合适的通气模式，如
控制通气、辅助通气等。
调整参数
根据患者的生理需求和呼吸力学监 测结果，调整机械通气的参数，如 潮气量、呼吸频率、吸氧浓度等。
对呼吸力学监测数据进行动态监测和趋势分析，以便及时发现异 常变化并采取相应措施。
监测过程中的患者舒适度
设备舒适度
选择舒适度高、易于使用的呼吸力学监测设备，减少对患者造成的 不适感。
操作简便性
简化呼吸力学监测设备的操作步骤，方便医护人员快速、准确地完 成监测过程。
患者教育
对患者进行教育，告知他们如何配合呼吸力学监测，减少因操作不当 导致的不适感。
预防并发症
通过呼吸力学监测，可以及时发现 机械通气相关的并发症，如过度通 气、通气不足、气压伤等，采取相 应措施进行预防和治疗。
呼吸肌疲劳的评估
评估呼吸肌疲劳程度
通过监测呼吸力学参数，可以评估呼吸肌疲劳的程度，如肌肉收 缩力下降、肌肉疲劳等。
呼吸机的一般结构及工作原理
呼吸机得一般结构及工作原理随着医学电子技术得发展,呼吸机得种类与形式越来越多,但它们一般得主要结构与原理基本相似,或者说,它们必须具备基本结构,现分述如下:一、机械呼吸机得动力机械呼吸机得动力来源于电力、压缩气体,或二者得结合。
压缩气体由中心供气管道系统提供或由呼吸机可配备得专用空气压缩机产生。
1、气动机械呼吸机气动机械呼吸机得通气以压缩气体为动力来源,其所有控制系统也都就是靠压缩气体来启动。
由高压压缩气体所产生得压力,通过机械呼吸机内部得减压阀、高阻力活瓣,或通过射流原理等方式而得到调节,从而提供适当得通气驱动压及操纵各控制机制得驱动压。
2.电动机械呼吸机单靠电力来驱动并控制通气得呼吸机,称为电动机械呼吸机。
电动机械呼吸机也需要应用压缩氧气,但只就是为了调节吸入气得氧浓度,而不就是作为动力来源。
电可通过带动活塞往复运动得方式来产生机械通气,或通过电泵产生压缩气体,压缩气体再推动风箱运动而产生通气。
3.电-气动机械呼吸机电-气动机械呼吸机,只有在压缩气体及电力二者同时提供动力得情况下才能正常工作与运转。
通常情况就是,压缩空气及压缩氧气按不同比例混合后,既提供了适当氧浓度得吸入气体,也供给了产生机械通气得动力。
但通气得控制、调节,及各种监测、警报系统得动力则来自电力,所以这类呼吸机又称为气动-电控制呼吸机。
比较复杂得多功能定容呼吸机大多都采用这种动力提供方式。
二、供气装置贮气囊或气缸供气装置:这种供气装置常用折叠贮气囊或气缸来输送气体,其外部装有驱动装置。
供给病人得潮气量(VT)取决于贮气囊或气缸直径(D)与行程距离(L)VT=πD2/4·L驱动装置可以直线运动或旋转－直线运动。
由于气缸得顺应性小,故VT较为精确,因此,以气缸作为贮气装置得呼吸机适合于小儿科使用。
三、呼吸机得调控系统80年代以前,呼吸机得调控方式有两种形式:一种就是直流电机驱动得呼吸机,通过电压得变化,使其转速发生改变,来控制VT、E:I等参数。
呼吸力学和呼吸机波形和其临床意义
总动态顺应性是在主动吸气时测出。 它们反应容量—压力关系旳两项指标，根据流速-时间曲线、压力-时间曲线和压力-容量环也能够评估病人旳顺应性。
“管道特征”
R =
D P
D F
气道阻力
压力差 = 流速 x 管道阻力
压力差 = 流速 x 阻力
dP = Q x R
R =
8 L (visc.)
容量控制通气（PCV）
Guaranteed tidal volume, not affected by the changes in pulmonary mechanics
What is measured?
压力Pressure 时间Time 流速Flow (dV /dt ) 容量Volume (calculated)
三向弹簧
胸腔内压
气管压
近气道压
胸膜压
肺泡压
自主吸气
容量变化
气流
压力变化
机械通气
压力变化
容量变化
气流
吸气
机械通气
自主呼吸
Pressure
Time
肺泡内压力变化
术语: Flow and Volume
分钟通气量 = 潮气量 x 送气频率
Pressure
Flow
Time
潮气量
Volume
Expir.
Insp.
Expir.
压力-时间曲线
波形各段意义
A/ 触发: 病人 (assisted) 呼吸机 (controlled) B/ 限制: 流速 压力 C/ 切换: 容量 时间
A
B
C
切换与限制
Cycled
Pressure
Time
呼吸力学的运动方程解读
呼吸力学的运动方程解读呼吸力学的运动方程主要描述了呼吸过程中气道压力、气流速率、肺容量和肺顺应性之间的关系。
恒定流速（方波或称矩形波），设置吸气末暂停的容控的压力时间曲线能够让我们理解这些力学概念。
这对于优化机械通气参数、改善患者肺功能以及防止通气相关的损伤至关重要。
一、呼吸力学的基础概念呼吸是通过产生压力差来驱动气流的过程。
在自然呼吸时，膈肌和肋间肌的收缩和松弛导致胸腔容积的变化，从而引发肺内外压力的变化，进而产生气流。
在机械通气过程中，呼吸机通过外部压力推动气体进入肺部，形成呼吸周期。
呼吸力学的运动方程反映了在吸气和呼气期间，气道压力、气流、潮气量以及与气道阻力和肺顺应性的关系。
基本的呼吸力学方程如下：Paw = (R×V) +(VT/C)+ PEEP该方程虽然是包含了几个呼吸力学量，但主要是用P-t图中进行解释说明。
图中各点解释：A点：这是呼吸周期的起始点。
此时，气道压力为基础的PEEP值，气道中没有气流，肺内没有气体积累。
PEEP的作用是防止肺泡完全塌陷，从而保持一定的肺容积。
B点：在吸气的开始，随着气体进入肺部，气道内的压力逐渐上升，气流开始增加。
这一阶段称为“流动相”或“流量相”。
此时，气道压力主要由气流通过气道阻力（R）引起的压力梯度决定。
C点：这是气道内压力的最高点，称为峰值压力（Peak Pressure）。
在机械通气时，这个点代表气体最大流速时气道内的压力峰值。
峰值压力由气道阻力（R）和肺顺应性共同决定。
D点：设定吸气暂停后，气流减慢直至停止，气道压力开始下降，进入“平台相”。
平台压力（Plateau Pressure）是反映肺顺应性的一个重要指标，不受气道阻力的影响。
E点：平台压力的结束点，气流完全停止，气道内的压力处于相对平稳状态，此时可以准确反映肺顺应性。
压力的计算可以通过容积/肺顺应性来估算，即VT/C。
F点：呼气相结束，气道压力回到PEEP水平，准备下一次呼吸周期的开始。
呼吸力学及临床意义
Bronchodilator use
PEEP与PEEPi
肺泡
上游段
下游段
肺泡内压 (PEEPi)
临界压
气道压
肺泡内压 (PEEPi)
临界压
PEEP
PEEPi测定
PEEPi测定
谢 谢！
0 +10 +20 +20 +30
+35 +20
0 +5 +10
等压点上移
+20 +20 +25
+20
正常人用力呼气
肺气肿者用力呼气
等压点上移时用力呼气引起气道压缩而闭合
等压点学说
PEEPi
Pulmonary Hyperinflation in COPD
Sutherland ER, Cherniack RM. Management of Chronic Obstructive Pulmonary Disease. N Engl J Med 2004; 350: 2689-97
如何描记P-V曲线
大注射器法 呼吸机法 低流速法 智能呼吸机描记
P-V Loops vs CL
P-V Loops vs R
High Resistance
容量控制通气时，容量 恒定，压力依据阻力和 顺应性而变化
当阻力增加时， PIP 上 升（A-B）， PV loops 变宽。该种PV loop，称 为滞后（Hysteresis）
（2）
2、Decreased Compliance —— 顺应性降低
表现：峰压和平台压均升高 原因：顺应性降低（ARDS）
呼吸力学PPT课件
• 对临床所测呼吸系统顺应性的影响
PEEPi的监测方法:间接观察
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胸围增大
患者呼吸费力
心血管功能恶化
呼气末有持续呼气气流
压力控制通气时潮气量或每分通气量下降
容量控制通气时气道压力升高
胸片显示局部肺过度充气
PEEPi的监测方法:直接测量
•
•
2.肺泡内压
其大小决定于胸膜腔内压与肺向内收缩的压力之
差
机械通气时，肺泡内压直接受吸气压力影响，故
要注意避免通气压力过高而造成的肺损伤及对循
环功能的影响。
呼吸系统的压力梯度
3.气道内压
吸气或呼气末，气流停止时，从肺泡到口鼻，
气道内各处压力相等，吸气时，从口鼻到肺泡的
压力递减，呼气时则递增。呼吸运动中，气道内
–
鼻和声门占R气道的75%
–
小气道占R气道的10%
峰压力-平台压
机械通气时
————
气体流量
R气道=
气道阻力(Raw)
•
Hagen-Poiseuille(哈根-泊肃叶定律）
8ηl
Raw=——
πr4
（η为流体黏度；r为管的半径；l为管道长度）
气道直径是影响阻力的重要因素。
呼吸道阻力的正常值在成人：1-3cmH2O/L/S.发生于直
R气道↑
压力
容量
容量
正常
压力
C↓
压力
机械通气时呼吸力学指标的监测
及临床应用
•
呼吸力学监测的三
Flow(L/min)
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Ppl1跨肺泡压ΔPalv=肺泡内压Palv-胸膜腔内压Ppl2跨气道压Δpaw=气道开口压Pao-肺泡内压Palv3气道峰压PIP=气道阻力压PRaw+平台压Ppla4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5Paw=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/608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.平台压应保持在35cmH2O以内,若高于此值发生气压伤的危险性明显增高.由公式5可看出,要减少Paw,可通过调整吸气时间当潮气量和呼吸频率固定时,调节吸气流速、减少PEEP水平、降低呼吸阻力和通气水平来实现.从公式8可以看出,当RE明显高于RI时,可使得平均肺泡压高于平均气道压,多发生在高分钟通气量和呼气阻力相对大的情况下.哮喘患者存在严重的气道阻塞,呼气阻力可明显高于吸气阻力,在通气量过大时平均肺泡压高于平均气道压,如没有考虑这一差异,容易低估肺泡内的压力.2．气道阻力的计算公式和意义气道阻力是气体在气道中受到的阻塞程度,可分为吸气阻力和呼气阻力.吸气阻力RI=PIP-Ppla/吸气末流速8呼气阻力RE=Ppla-PEEP/最大呼气流速9跨气道压是气体进入肺泡的动力,正压机械通气时,气道峰压力PIP需克服气道阻力PRAW和肺的弹性阻力和呼气末肺内压力PEEP,公式4还可表示为：PIP=R.V+V/C+PEEP机械通气时气管插管产生的阻力在总的呼吸阻力中占很大比例,与管腔内径关系最大,其次流速和气管插管长度也对阻力有一定的影响.根据流体力学的理论,改变吸入气体的性质,如采用低密度、高粘滞性的氦-氧混合气也可减低吸气阻力,减少呼吸功.气道阻力越大,在气体运动过程中消耗在气道上压力越多,传送到肺泡内的压力和气体都减少.因此要保证有效的气体交换就必须提高压力和流速.在COPD和哮喘患者采用高压力和高流速通气时肺泡内压不会有很大的升高.在选择气管插管时在允许范围内尽可能选择大直径的气管插管,特别是对COPD和哮喘患者.正常人当吸气流速为500ml/秒时,呼吸阻力大约为0.6-2.4cmH2O/L/sec,气管插管后阻力一般为6cmH2O/L/sec或稍高.清醒未插管的肺气肿和哮喘患者阻力一般在13-18cmH2O/L/sec范围内.3．压力、容量、阻力和流速之间的关系压力ΔP、阻力R、流量.V的关系可用公式表示为：ΔP=R×V10流量对时间积分就可得到容量V.P、R和.V被称为呼吸力学的三要素,其相互关系如公式10所示,其中某一因素固定后,分析另外两个因素之间的关系可帮助我们理解病理情况下肺的力学变化特点,更好地调节好呼吸机.例如当压力固定后,阻力与流速呈反比,阻力越大则流速越慢,对慢性阻塞性肺病患者用压力控制通气时,潮气量主要吸气时间和流速决定VT=Ti×.V,为缩短吸气时间需提高流速,采用高流速可延长呼气时间,有效克服内源性PEEPPEEPi,减少呼吸功耗.当采用压力支持通气PSV时,如果存在着严重的气道痉挛,吸气过程中因阻力相对固定,故流速大致是恒定的,因此可能发生在病人吸气努力结束很长时间后气体流速并没有降低到机器预设的切换标准一般在最大吸气流速的25%,病人需被迫收缩呼气肌来减慢流速,以触发下一次呼吸,这时可增加呼吸功,对这类患者最好不选用PSV.压力和流速是临床医生可以调节和控制的因素,熟悉和掌握了呼吸力学原理后可根据肺部疾病的不同病理生理改变进行灵活运用.4.肺顺应性的测定和意义肺顺应性是指每单位压力变化导致肺容量使肺扩张的变化.用公式表示为：C=ΔV/ΔP.顺应性可分为静态顺应性staticcompliance,Cs和动态顺应性dynamiccompliance,Cd.Cs反映肺和胸壁的弹性弹性阻力特征,在测量时于吸气末阻断气流,压力变化用平台压-PEEP来计算,因此排除了气道阻力成分.而Cd反映气道的阻力非弹性阻力和呼吸系统弹性弹性阻力特征,在测量时有气流存在,压力变化用峰压力-PEEP来计算,因此气道阻力可明显影响Cd的水平.顺应性降低意味着肺脏"变硬",单位压力引起的肺容积变化减小,呼吸功增加.低顺应性相关的呼吸生理改变主要包括功能残气量降低、限制性通气功能障碍、低肺容积和低分钟通气量、呼吸频率代偿性加快等,临床上肺顺应性减低多导致顽固性低氧血症.导致顺应性降低的常见情况如表所示.顺应性增高意味着单位压力引起肺容积变化增大,当顺应性显着增高时,由于肺弹性回缩力的降低往往导致呼气不完全、功能残气量显着增加、阻塞性通气功能障碍及气体交换障碍.5.区分肺顺应性和胸壁顺应性的意义CL=ΔV/ΔPLCL=肺顺应性,PL=跨肺压CW=ΔV/ΔPpl Ppl=胸膜腔内压力,CW=胸壁顺应性CRS=ΔV/ΔpalvPalv=肺泡内压,CRS=呼吸系统总顺应性1/CRS=1/CL+1/CWCRS=CL×CW/CL+CW从上述一系列计算公式可看出,呼吸系统的压力-容积变化用肺顺应性来衡量,临床上得到的顺应性一般是指CRS,它由肺和胸壁两部分组成,在胸壁顺应性相对稳定时,CRS的动态变化可代表肺的顺应性改变,并可进一步提示肺病变的性质和程度.而实际上在危重病患者胸壁的顺应性受多因素的影响往往会发生改变,如腹部胀气、胸腔积液、肌肉张力增高、近期手术后、体位变化、软组织损伤等都可使胸壁顺应性降低.此时在解释CRS改变的意义时应考虑到胸壁顺应性的影响,否则易作出肺部病变加重的错误判断.临床实践中经常忽略这一问题.区分肺顺应性和胸壁顺应性的另一个重要作用是评价PEEP对血流动力学的影响.根据肺顺应性和胸壁顺应性在CRS中所占比例不同,PEEP向胸膜腔内传递的压力大小不同.6．autoPEEP的产生原理、测量方法和处理原则内源性PEEPPEEPi主要见于COPD及重症哮喘患者,其产生的主要原因是动态肺过度充气.应当注意,几乎所有的重症COPD及哮喘患者不论在自主呼吸还是机械通气时都存在不同程度的autoPEEP,autoPEEP在上述两种情况下呈动态演变过程,需经常评估和测量其变化.机械通气时肺动态过度充气主要原因有1气道阻力增加,呼出气流受阻,肺内气体在下一次呼吸开始时不能完全呼出,产生气体陷闭,经过6-12次通气后,由于肺容积的增加使气道内径和弹性回缩力增加,达到一个新的平衡,有利于吸入气体的呼出；2潮气量过大,当有严重气流阻塞时,潮气量过大是造成肺动态过度充气的最主要的原因；3呼吸频率过快,呼气时间相对缩短,加重气体的闭陷；4COPD患者存在肺弹性纤维的破坏,呼气时小气道闭缩,参与形成autoPEEP.AutoPEEP可对机体产生严重的不良影响,表现为1胸内压增高,静脉回心血量降低,造成低血压和肺气压伤.2增加呼吸功,患者在触发机械通气时必须先克服AutoPEEP后才能产生吸气负压.AutoPEEP的临床迹象有：1不能解释的心动过速、低血压,特别是机械通气治疗刚开始时2患者触发每次呼吸非常费力3患者的吸气努力并非每次都能触发呼吸机4下一次吸气开始时呼气喘鸣音仍在进行5压力流速图形显示异常,呼气末曲线不能回到零位.AutoPEEP或肺动态过度充气的检查方法：1呼气末阻断气流法.2FRC以上的肺过度充气程度可通过测定吸气末肺容积End-inspiratorylungvolume,VEI来反映,3食道内压测定能反映出AutoPEEP的严重程度.AutoPEEP的处理：如上所述,VT、TE和气流的阻塞程度是决定AutoPEEP的主要因素,处理也应针对这三方面进行.如减少VT,延长呼气时间绝对延长,仅仅调节I：E不够,采用高流速通气,应用支气管扩张剂,换用较粗的气管插管,加小于PEEPi的外源性PEEP当外加PEEP超过85%的AutoPEEP时肺容积开始增加等.7.压力容积P-V曲线的意义和描记方法：在患者完全放松控制通气时,从气道的近口端测定压力和流量积分为容积可描绘出压力-容积曲线.P-V曲线是重要的呼吸力学指标,对指导机械通气参数的选择有重要意义.在ARDS时随肺顺应性的降低,曲线明显右移.吸气支上的"低曲折点"和"高曲折点"分别代表使闭陷肺泡全部开放和使肺泡过度充气的临界点.对ARDS患者选择PEEP水平时应略低于"低曲折点",潮气量水平应低于"高曲折点",以此防止肺泡的反复闭陷和复张,避免相对正常肺泡的过度充气.因此描记和分析P-V是急性肺损伤患者的重要呼吸监护内容之一.许多高档呼吸机能够自动描记P-V曲线,但这种自行显示的P-V曲线反应的是呼吸系统的动态顺应性,其中有阻力成分,而阻力与流速密切相关.此外,胸壁的顺应性改变如明显腹胀可影响P-V 曲线的形态,低估曲线的上拐点.准确测量机械通气患者的P-V曲线应使用镇静或肌松剂保持患者充分放松.常用的床边监测P-V曲线的方法如下：1吸气阻断法2大注射器法3持续气流法constant-flowmethod8.食道内压力Pes的测定方法和临床意义Pes主要反映自主呼吸时的肺的力学特征,临床主要用于在平静呼吸时计算肺顺应性、气道阻力和autoPEEP,能将肺和胸壁在整个呼吸系统阻抗中所起的作用区分开来.在病人过度烦躁和由于PEEP或autoPEEP的存在影响对肺毛细血管楔压结果的判断时,测定Pes可为医生提供有用的信息.此外,观察Pes压力波形,记录Δpes可反映自主呼吸的强度或发现机械呼吸的存在.研究表明,在急性肺损伤ALI采用限压的肺保护性策略所给予的驱动压往往不能使更多的萎陷肺泡开放,而长时间的小潮气量通气也会导致肺不张和进行性的肺泡萎陷.肺复张手法recruitmentmaneuver,RM是指在机械通气过程中,一次或多次间断给予主高于常规平均气道压的压力并维持一定的时间一般不超过2分钟,一方面尽可能地使更多的萎陷肺泡张开,另一方面还可以防止小潮气量通气所带来的继发性肺不张,从而达到减少肺损伤和改善氧合的目的.我们以肺泡灌冼的方法制成兔ALI模型,分别在常规机械通气CMV和高频振荡通气HFOV观察了单次RM压力为30cmH2O,持续15秒,连续2次和多次RM对氧合和肺损伤指标的影响,发现RM与CMV和HFOV结合使用都能明显改善氧合和减少肺损伤表现为肺泡灌冼液中TNF-а、白细胞计数和组织病理均明显改善,而RM与HFOV结合的效果相对CMV更明显.初步的临床观察也表明,RM确实是一项简单而实用的改善ALI氧合的方法.但RM仍存在许多问题需要进一步研究：RM的安全性如何,如何在临床根据病人的情况选择合适的复张压力和时间,在实施RM后如何选择PEEP水平,RM对ALI患者长期预后的影响如何,等等.。
呼吸机原理和使用方法
权衡生命质量，避免过度治疗，在不延长痛苦的情况下提供有效治疗。
公平分配
在资源有限的情况下，合理分配呼吸机，优先满足危重患者的需求。
呼吸机在抢救中的作用
心脏骤停
在心脏骤停的情况下，呼吸机可以维 持患者的呼吸，为心脏复苏争取时间 。
呼吸道梗阻
当患者气道被异物或其他原因堵塞时 ，呼吸机可以帮助清除阻塞，恢复呼 吸。
神经肌肉疾病
如肌无力症、脊髓灰质炎等，患者呼 吸肌无力，无法自主呼吸，需要呼吸 机辅助呼吸。
胸部外科手术
术后肺功能受损，呼吸机可以帮助患者恢复呼吸，预防并发症 。
昏迷或麻醉状态
患者意识丧失，无法自主呼吸，需要呼吸机维持呼吸道通畅。
使用呼吸机的注意事项
1 医嘱确认
2 患者监测
3 管路维护
严格执行医嘱，确保呼吸机参数设置 准确无误。
呼吸机临床应用实例
基础呼吸支持
1
氧气吸入，人工呼吸，辅助通气。
非侵入性通气 2
鼻罩或面罩通气，适用于轻度呼吸衰竭。
侵入性通气 3
气管插管，机械通气，适用于重症呼吸衰竭。
特殊通气方式 4
高频通气，双重呼吸，适用于肺损伤或慢性疾病。
呼吸机使用的伦理考量
患者自主权
尊重患者的自主选择权，告知患者病情，征得患者或家属的知情同意。
便携式呼吸机
轻便易携带，适用于居家或旅 途中的呼吸支持。
高频通气机
以更高的频率进行通气，适用 于肺损伤或呼吸衰竭。
呼吸机的适用对象
呼吸衰竭患者
呼吸衰竭是指呼吸系统功能障碍， 导致氧气供应不足，严重者需依靠 呼吸机维持生命。
肺部疾病患者
包括肺炎、肺气肿、慢性阻塞性肺 疾病等，呼吸机可辅助呼吸，减轻 肺部负担。
呼吸机常用参数的设置及意义
呼吸机常用参数的设置及意义在现代医疗领域中，呼吸机已经成为救治呼吸功能不全或衰竭患者的重要设备。
正确设置呼吸机的参数对于患者的治疗效果和康复至关重要。
接下来，让我们一起了解一下呼吸机常用参数的设置及它们的意义。
一、呼吸频率呼吸频率是指每分钟呼吸机送气的次数。
正常成年人在平静状态下的呼吸频率一般为 12 20 次/分钟。
对于呼吸机的设置，呼吸频率的选择需要根据患者的病情、年龄、自主呼吸能力等因素来决定。
在急性呼吸衰竭的患者中，往往需要较高的呼吸频率来保证足够的通气量。
但过高的呼吸频率可能会导致呼吸肌疲劳、气体陷闭等问题。
相反，呼吸频率过低可能无法满足患者的通气需求，导致二氧化碳潴留和缺氧。
对于成人，初始设置的呼吸频率通常在 12 20 次/分钟之间。
对于儿童，呼吸频率会相对较高，新生儿可能高达 30 60 次/分钟，随着年龄增长逐渐降低。
二、潮气量潮气量是指每次呼吸时吸入或呼出的气体量。
它是衡量通气量的重要指标之一。
正常成年人的潮气量一般为 5 8 毫升/公斤体重。
在设置呼吸机潮气量时，需要考虑患者的体重、病情、肺顺应性等因素。
对于急性呼吸窘迫综合征（ARDS）等肺部病变较严重的患者，为了避免肺损伤，可能会采用小潮气量策略，如 6 8 毫升/公斤体重。
而对于一些病情相对较轻、肺功能较好的患者，可以适当增加潮气量。
潮气量设置不当可能会导致通气不足或过度通气。
通气不足会引起二氧化碳潴留和低氧血症，过度通气则可能导致呼吸性碱中毒。
三、吸气时间和呼气时间吸气时间是指呼吸机送气的时间，呼气时间是指呼吸机停止送气、患者呼气的时间。
吸气时间和呼气时间的比例（I:E 比）对于气体交换和呼吸力学有重要影响。
正常生理状态下，I:E 比约为 1:2。
在某些情况下，如慢性阻塞性肺疾病（COPD）患者，由于存在呼气困难，可能需要延长呼气时间，I:E 比可能为 1:3 甚至 1:4。
而对于限制性肺疾病患者，可能需要适当增加吸气时间。
呼吸力学监测操作方法
呼吸力学监测操作方法
呼吸力学监测是一种通过监测呼吸系统的力学参数来评估呼吸功能的方法。
下面是一种常见的呼吸力学监测操作方法：
1. 检查设备：确保呼吸力学监测设备的正常工作。
包括确认传感器、监测仪器、连接线等是否完好，并且已正确安装和连接。
2. 准备患者：将患者放置在适当的体位，通常是半卧位或直立位。
确保患者舒适，并准备好所需的辅助设备，例如口罩或鼻子夹等。
3. 连接传感器：根据设备说明书的指导，将传感器正确连接到患者的呼吸系统。
通常，传感器可以通过插入呼吸机管道、测压管道、面罩或鼻管等方式与呼吸系统连接。
4. 校准设备：在监测开始之前，需要校准呼吸力学监测设备。
这通常包括将设备的零点校准到大气压力，并校准其测量范围。
校准的具体方法可以参考设备说明书。
5. 开始监测：打开呼吸力学监测仪器，并开始记录数据。
监测可以连续进行，也可以根据需要进行定时抽样。
6. 记录数据：根据设备的要求，将监测到的呼吸力学参数记录下来。
常见的呼
吸力学参数包括呼气末正压（PEEP）、潮气量（VT）、呼吸频率（RR）、吸气时间（TI）等。
7. 分析数据：通过分析监测到的呼吸力学数据，评估呼吸系统的功能。
可以根据需要计算一些相关的指数，例如肺顺应性、阻力、吸气末正压-肺容积曲线等。
8. 采取措施：根据分析结果，采取相应的措施。
例如，调整呼吸机参数、更换或调整呼吸辅助器具、改变患者体位等，以改善呼吸功能。
9. 监测完毕：完成呼吸力学监测后，及时关闭设备并清理传感器。
将记录的数据保存和整理，并及时报告相关医疗人员。
机械通气的呼吸力学指标
机械通气的呼吸力学指标机械通气是一种用于治疗呼吸衰竭的重要方法之一，对于呼吸力学指标的了解十分重要。
呼吸力学指标可以帮助医生评估患者的呼吸系统功能、监测疾病进程和治疗效果。
以下是一些常见的呼吸力学指标。
1. 潮气量(Tidal Volume, VT)：表示每次正常呼吸过程中肺泡内和外的气体交换的量，通常以每千克体重的毫升数来表示。
正常成人的潮气量大约在6-8毫升/千克之间。
2. 呼吸频率(Respiratory Rate, RR)：表示每分钟进行正常呼吸的次数。
正常成人的呼吸频率在12-20次/分钟之间。
3. 呼吸比(Ratio of Inspiration to Expiration, I:E)：表示吸气时间和呼气时间的比值。
通常使用I:E比来调节呼吸的时机和时间长短。
正常情况下，呼吸比大约为1:24. 通气模式(Ventilation Mode)：包括控制通气模式和辅助通气模式。
控制通气模式下，机械通气器设定潮气量和吸呼气时间。
辅助通气模式下，患者可以主动参与呼吸，但机械通气仍然会提供辅助或控制。
5. 呼气末正压(Positive End-Expiratory Pressure, PEEP)：在机械通气中，通过为呼气末增加一定的正压，可以增加患者的肺复张和氧合功能。
PEEP的选择应根据患者的病情、气体交换和心功能等因素进行调整。
6. 压力支持通气(Pressure Support Ventilation, PSV)：是一种常用的辅助通气模式，它在患者吸气早期提供一个设定的支持压力，以减轻患者的呼吸负担。
7. 梯度运动(Rate of Rise, RoR)：表示呼气末到吸气峰值的上升速度，RoR的增加可以显示患者肺功能的降低。
8. 呼气末二氧化碳分压(End-Tidal Carbon Dioxide, ETCO2)：机械通气装置可以实时监测呼气末气体中的二氧化碳浓度，ETCO2可以帮助评估患者的通气情况、血流动力学以及呼吸功能的改善。
呼吸力学监测的常用指标
呼吸力学监测的常用指标呼吸力学监测是一种评估呼吸系统机械性质的方法，常用于机械通气支持的患者。
通过呼吸机监测呼吸系统的机械性质，可以帮助医护人员调整通气参数，改善患者的通气支持效果，降低机械通气相关的并发症。
本文将介绍呼吸力学监测的常用指标。
1. 呼吸频率（RR）呼吸频率是指单位时间内呼吸的次数，以每分钟为单位（次/分）。
呼吸频率与通气量（VT）的乘积等于分钟通气量（MV），即MV = RR × VT。
呼吸频率的监测可帮助医护人员了解患者的呼吸频率是否正常，是否需要进一步调整通气参数。
在康复期或者较轻的呼吸系统疾病患者中，正常的呼吸频率为12-20次/分。
而在重症患者中，呼吸频率可能显著升高，应根据患者的情况来设置合适的通气参数。
2. 潮气量（VT）潮气量是指一次正常呼吸中吸气或呼气的空气量。
在机械通气时，VT通常设置在6-8毫升/千克体重之间。
监测潮气量可帮助医护人员判断患者是否在呼吸系统疾病或机械通气过程中存在通气量不足或过度通气等问题。
潮气量设置不当可能会导致肺泡过度膨胀或萎陷，从而影响有效通气。
3. 呼气末正压（PEEP）呼气末正压是指在呼气过程中肺内的正压。
PEEP的设置有助于防止肺泡塌陷，改善氧合和通气效果。
对于呼吸系统疾病或其他原因导致肺泡塌陷的患者，适当设置PEEP可以改善肺功能并降低机械通气相关的并发症。
PEEP的监测可以确定患者是否在机械通气过程中存在通气不足或过度通气等问题。
一般来说，PEEP的设置应该在2-10cm H2O之间，具体设置应根据患者的情况而定。
4. 呼吸系统顺应性（Crs）呼吸系统顺应性是指单位压力下肺容积的变化。
Crs可以帮助医护人员了解患者的肺部机械性质，包括肺弹性、肺组织阻力、肺气体阻力及胸腔压等因素。
Crs的计算公式为：Crs = VT/(Pplat-PEEP)。
Crs的监测可帮助医护人员判断患者是否存在肺部机械性质异常问题。
如果Crs下降，则说明肺部有肿胀或水肿等问题，此时应检查是否需要进行肺部病变处理并及时调整通气参数。
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Time Flow Rate
Volume
切换 vs. 限制
Pressure
Pressure
限制
切换
Time
Time
容量控制通气（PCV）
◆ ◆ ◆ ◆ 流量恒定 恒定的潮气量 不受肺阻力影响 变化的压力
Pressure
Flow
Time
容量控制通气（PCV）
Guaranteed tidal volume, not affected by the changes in pulmonary mechanics
Inspiration + Exhalation
术语: PEEP, I:E Ratio
Pressure
PIP
Positive End Expiratory Pr.
PEEP PIP
T insp. T exp.
I:E=1:2
PEEP
Time
T insp.
I:E=4:1
术语: Flow and Volume
Pplat
肺泡膨胀 (recoil) 压力差 (Pdis)
PEEP
time
基本计算
dP = R x Flow + dV / C st
Cst = dV / (Pplat-PEEP)
Pressure
PIP
R = (PIP-Pplat) / Flow
Pplat
PEEP
time
慢速冲气法
◆ 慢吸气流速S (5-10 lpm) 大 Vt 和 ZEEP ◆ 动态 P-V 环 接近静态曲线 ◆ 由流速阻抗产生的压力减小
Paw
cmH20
1
Expiration
Expiration
Sec
2
3
4
5
6
V
.
30
Pressure Time Curve 压力-时间曲线
Volume
Volume Pressure
Paw
cmH20
1 2
Expiration
Inspiration
Sec
3 4 5 6
.
V
30
Pressure Time Curve 压力-时间曲线
◆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) ◆在低流速时病人呼吸功达到总吸气 作功的65% ◆当送气流速增加时WOB 减少
Ward, et al.: Anaesthesiology 69:29;1988 Sassoon, et al.: Chest 93:571;1988
静态和动态顺应性
Volume
静态顺应性曲线
TV 动态顺应性曲线
Pressure
Plateau Pr.
Peak Pr.
动力学特性
动力特点: Cdyn = dV / dP Volume Hysteresis
dV
dP Pressure
静态和动态压力
Pressure
PIP
流速阻抗 压力差 (Pres)
Air Starvation
Paw
cmH 20
1 2 3 4 5 6
Sec
-10
What options do we have?
控制通气
Volume Ventilation
Pressure
Pressure Ventilation
Pressure
Flow
time
Flow
time
Assist/Control
Sec
3
4
5
6
-10
压力曲线的临床应用
压力-时间曲线的临床意义
◆ 区别各种通气模式和特殊通气方式 ◆ 估计触发的做功 ◆ 计算吸-呼时比，估计呼气时间是否充足。 ◆ 估计是否达到充分的平台压 ◆ 观察压力上升速度估计所用吸气流速是否适合 ◆ 测定静态呼吸力学参数 ◆ 显示压力波型形态
30
病人呼吸机同步
ti
WOB意义
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非 常有用。 顺应性和阻力变化 、吸气努力、压力 支持水平、PEEP、不适合的吸气时间 、灵敏度的改变模式的变化WOB可以 改变。 WOB提高提示脱机过程有不当。
P-V 环和 WOB
V
顺应性正常阻力增加
胸腔内压
近气道压
气管压
胸膜压
肺泡压
自主吸气
容量变化
压力改变 气流
机械通气
压力变化
气流
容量改变
肺泡内压力变化
Pressure
机械通气
Time
自主呼吸
吸气
术语: Flow and Volume
分钟通气量 = 潮气量 x 送气频率
Flow
潮气量
Pressure
Time
Volume = Flow X Time
p
r4
顺应性和阻力
DP R= DF
D V C= D P
阻力和回缩力
动态特性
dP = dV / Cdyn
阻力
DPresistive = R x Flow
静态顺应性
dPdistensive = dV / Cst
dP = dPresist. + dP dist. dP = R x Flow + dV / C st
流速 压力 容量 时间 病人 (assisted) 呼吸机 (controlled)
C B A
◆ C/ 切换:
切换与限制
Pressure
Pressure
Limited
Cycled
Time
Time
在吸气相所记录的测量值
图2. 在吸气相和呼气相中所评估的变量
30
压力-时间曲线
顺应性降低阻力正常
P V
顺应性和阻力正常
V
P
P
Methods of Rrs Measurement
◆ 同容量法 (Krieger) ◆ 弹性减小法 (Neergard) ◆ 被动呼气法 (Comroe) ◆ 峰呼气法 (Jonson) ◆ 呼气时间常数法 (Bergman) ◆ 加力振动法 (Goldman) ◆ 吸气压 / 流速 法 (Suter)
Volume
◆ 容易做, 省时 和相对舒服
Servillo: AJRCCM 1997 Lu: AJRCCM 1999
UPIflex
LPIflex
Pressure
顺应性
◆ 顺应性描述呼吸系统各个部分的弹性特征。 ◆ 顺应性为容量改变除以压力变化。 ◆ 顺应性（C）=容量变化（ΔV）/压力变化（ΔP ）或 顺应性=ml/cmH2O ◆ 呼吸系统的顺应性包括胸壁顺应性和肺顺应性。 ◆ 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。
顺应性
增加吸气压力
Volume
Pressure
What is measured?
◆ 压力Pressure ◆ 时间Time ◆ 流速Flow (dV /dt ) ◆ 容量Volume
(calculated)
time
Flow Volume
顺应性
Volume
D V C= D P
DV
DP
Pressure
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-10
30
Pressure Time Curve 压力-时间曲线
Volume
Volume
Paw
cmH20
1
Inspiration
Expiration
Sec
2
3
4
5
6
. V
30
Pressure Time Curve 压力-时间曲线
Volume
Volume
Assist Window
SIMV 5 bpm
12 sec
A/C 5 bpm
如何影响 MAP
Pressure
A = PIP
B = Rise Time
D = Frequency
C = Base Line Time
◆保证和维持适当的气体交换 ◆尽可能减小肺损伤的危险 ◆减小病人的呼吸功 ◆尽可能使得病人的痛苦减少
理想的呼吸状态
◆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 保证最低的呼吸作功
辅助机械通气时的WOB
呼吸力学与呼吸机波形 及其临床意义
自主呼吸
呼
气
吸
气
呼吸
O2 CO2
◆氧气和二 CO2 氧化碳在组 织间与外界 环境的交换 O2
呼吸
◆通气
机械运动 压力差
◆弥散
分子运动
呼吸道
◆ 管道 + 气囊的模型 ◆ 气道 (管子) ◆ 肺泡 (气囊)
三向弹簧
胸膜腔压力
Paw
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-10
30
病人呼吸机同步
Volume ventilation delivering a preset flow and volume
Adequate Flow
Paw
cmH20
1 2 3 4 5 6
Sec
-10
30
病人呼吸机同步
The patient is outbreathing the set flow
◆在高水平的机械通气支持下，相当 的病人的呼吸功是高的 ◆在辅助通气下仍病人用力的吸气 ◆病人的WOB 增加可以导致或加重 呼吸肌疲劳和呼吸困难