呼吸生理与机械通气原理.ppt

呼 吸 生 理 与 机械通气原理,巴州人民医院呼吸科 马超,呼 吸 生 理,1.呼吸系统的解剖生理 2.肺通气：气体的吸入与呼出 3.胸膜腔负压 4.肺通气的阻力 5.肺换气,呼吸系统解剖生理,呼吸器官可分为1.上呼吸道 2.下呼吸道. 3.肺脏. 肺功能分为通气和换气.通气即空气靠胸廓和横膈运动使空气经气管吸入和呼出肺脏.而换气是空气中氧气从肺泡进入肺毛细血管血液中,二氧化碳正好相反. 气体交换即弥散:呼吸气体在肺脏内和其周围的毛细血管为人体提供氧和排出二氧化碳. 呼吸机即是仿造肺通气的仪器,过滤,湿化、加温,粘液腺 湿润,毛细血管 加温,纤毛 除尘,自然呼吸,机械通气,呼吸系统解剖生理,过滤、湿化、加温,湿化的基本原理,鼻腔：温度30-34，相对湿度80%-90% ； 隆突：温度37，相对湿度达95%以上； 肺泡：温度37，相对湿度100%； 在正常情况下，吸入气体在进入肺泡的时候就已经达到核心体温(37 )和100%的相对湿度，这是气体交换和气道纤毛清理功能的最佳条件。,无论何种湿化方式，都要求近端气道内的气体温度达到37，相对湿度100%，以维持气道黏膜完整，纤毛正常运动及气道分泌物排出，以降低VAP/HAP的发生,中华医学会重症医学分会,气道湿化的作用,保持气道湿润，保障纤毛的正常运动 稀释痰液，使痰液及时排除并保持呼吸道通畅 消炎抗菌，预防肺部感染,下呼吸道（传导）： 气管 支气管 各级分支 终末细支气管（16级）,呼吸系统解剖生理下呼吸道结构,呼吸时气管内径的变化,吸气时因胸廓扩张和横膈下降,气管长度及内径均增大,肺泡充气.呼气时则相反. 休息时呼吸作功很小, 气管插管后由于插管内径小于总气管内经一半,吸气时阻力增加16倍,吸气作功显著增加,故有“插管补偿”功能即TC或ATC,用于自主呼吸模式. 机械控制呼吸时呼吸作功由呼吸机承担., 气管内径 ,吸气,呼气,吸气力和弹性回缩力,吸气时因横膈下降和胸廓扩张导致肺泡呈负压两使空气进入肺泡. 呼气时因肺和胸廓弹性回缩力使肺泡压大于大气压使气体排出肺外. 在机械通气中吸气力即“吸气触发”,肺弹性即 “顺应性”,吸气肌力,吸气,呼气,肺弹性,2,2,呼吸系统解剖生理下呼吸道结构,下呼吸道（呼吸区）： 呼吸性细支气管 肺泡管 肺泡囊 肺泡,呼吸道的生理功能,分泌粘液：由粘膜腺分泌 减少水分丢失 形成一道物理屏障 组成粘液毯，通过纤毛摆动将颗粒物质排除体外 通过抗体或免疫因子起到抗感染作用,呼吸道的生理功能,纤毛运动：下呼吸道纤毛运动向上，鼻粘膜纤毛运动向后。 作用：能将纤毛顶部大约5m厚的粘液连同附着在粘液中的小颗粒异物朝着一个方向推送，都朝向咽部，或被吞下，或被吐出。,肺的通气气体的吸入与呼出,驱动：呼吸中枢 原动力：呼吸运动（吸气与呼气） 直接动力：肺泡气与大气之间的压力差,主动吸气,被动呼气,自主呼吸呼吸相与呼吸做功,隔肌和肋间肌收缩,胸内容积增大,胸膜内负压变大,肺扩张,肺内压变负,外界空气流(压)入肺中,胸膜内压,肺内压,肺内气量,自主吸气主动吸气,机械通气和自主呼吸的压力变化,休息时自主呼吸的肺内压吸气为负压,呼气为正压,与胸内压之差为8cmH2O. 机械通气时,肺内压吸、呼气均为正压,吸气开始和呼气末才为零,肺内压和胸内压均比自主呼吸时稍高一些.,肺内压,胸内压,机械通气,肺内压,胸内压,自主呼吸,吸气,呼气,循 环 系 统,循环系统由心脏、动脉、静脉、毛细血管和它们中间所含血液所组成. 循环系统将来自肺部带氧的动脉血运输至细胞,同时将携满二氧化碳但缺少氧气的静脉血运输至肺部吸收氧气排出二氧化碳. 血液占人体重8%,血液分为两部份其中红血球、白血球和血小板占血液总量45%,(即血球压积)剩余的是血浆占55,心脏剖面图,1.右和左心房 2.右和左心室 3.下腔静脉腔:PEEP（呼气末正压）影响回心血量 4.肺动脉:测肺血流量 5.肺静脉 6.主动脉 7.上腔静脉:PEEP影响回心血量,7,动、静脉血管系统,全身的动脉由主动脉分支出来将含有丰富氧气和养料输送至各脏器. 全身的静脉将血液(含较多的二氧化碳)经上、下腔静脉返回心脏. 全身的毛细血管网是氧气、二氧化碳和其他养料在血液和细胞之间交換的场所.,呼吸、循环系统的总结,呼吸系统功能是提供细胞所需的氧气並将代谢产生的CO2排出肺外,循环系统为上述过程提供运输支持. 呼吸系统由鼻、咽喉、胸廓、气管、支气管、肺、肺泡所组成. 鼻腔有加温、湿润和清洁空气作用. 气管、支气管为空气进入肺泡提供了通道. 肺泡是气体交換的场所. 循环系统包含心脏、血管和血液,红血球是血液中氧和二氧化碳的携带者. 心脏作用是将血液泵入血管运输至全身各脏器. 血管分为动、静脉,动脉将血液带离心脏,静脉将血液带回心脏. 毛细血管是血液中的气体、养料和代谢产物的交换场所.,胸膜和胸膜腔,胸膜是薄而光滑的浆膜，覆盖于胸壁内面，膈上面，纵膈侧面和肺表面，胸膜分脏层胸膜和壁层胸膜两层。胸膜腔是由紧贴于肺表面的脏层胸膜和紧贴于胸廓内壁的壁层胸膜形成的一密闭的潜在腔隙。,胸内压的概念,胸膜腔内压(intrapleural pressure）是指胸膜腔内的压力,简称胸内压 。胸膜腔内压都低于大气压，以大气压为零则胸膜腔内压为负压，故简称为胸内负压。 正常人胸膜腔内压在平静呼气末约为-3-5mmHg，平静吸气末约为-5-10mmHg。,胸内负压的形成原理,胸膜内层的压力有两个：其一是肺内压，使肺泡扩张，其二是肺的回缩力，使肺泡缩小。因此胸膜腔内的压力实际上是这两种方向相反的力的代数和，即： 胸内压=肺内压-肺回缩力 在吸气末和呼气末，肺内压等于大气压 。若以大气压力为零位标准： 胸内压= -肺回缩力 可见，胸内负压是由肺的回缩力造成的,胸内负压形成的自然因素,人胸廓的生长发育比肺快，决定了肺的自然容积总是小于胸廓，因而使肺处于被动扩张的状态。,胸内负压的意义,肺扩张 抑制胸廓过度扩张 减低气道阻力 有利于静脉血、淋巴向心脏回流,气胸,正常,肺通气过程中的肺容量,肺通气过程中的肺容量,功能残气量(FRC)：平静呼气后肺内残留的气量 FRC=RC+ERV,肺通气过程中的肺容量,功能残气量(FRC)的临床意义： 如果没有FRC，呼气末期肺泡将完全塌陷，产生静-动脉血分流 FRC增加提示肺泡扩张，FRC减少说明肺泡缩小或塌陷 机械通气：PEEP 增加功能残气量(FRC),肺通气过程中的阻力,弹性阻力(静态阻力) 肺和胸廓的弹性阻力，占2/3 非弹性阻力(动态阻力) 粘性阻力和惯性阻力，占1/3，以气道粘性阻力为主,弹性阻力：肺泡和胸廓存在自然回缩的力，构成弹性阻力，也就是肺的顺应性(C) 顺应性代表弹性物体的扩张性,定义为容量改变与压力改变的比值。 C=V/P C的倒数（1/C）则为弹性阻力。,高顺应性,低顺应性,肺通气的阻力肺的顺应性,高顺应性/低弹性阻力,低顺应性/高弹性阻力,相同的压强,肺通气的阻力 动态和静态顺应性,静态（Cst）：每次吸气或呼气后，屏气，测定肺容积和跨肺压变化，即可测得。 动态（Cdyn）：不阻断气流时测得。,肺通气的阻力 动态和静态顺应性,动态顺应性 Crs, dyn = 静态顺应性 Crs, st =,PB840可通过 吸气暂停键 测得静态顺应性,肺通气的阻力 顺应性正常值,新生儿 3-5 ml/cmH2O 婴儿 10-20 ml/cmH2O 儿童 20-40 ml/cmH2O 成人 70-100 ml/cmH2O 无肺部疾病的气管插管患者 50-70 ml/cmH2O,肺通气的阻力肺的顺应性发生变化,肺通气的阻力肺的顺应性发生变化,顺应性的影响因素,生理因素 肺容积 性别 年龄 身高 体位,顺应性降低,病理因素： 弥漫性肺间质纤维化：顺应性降低 心脏疾病：肺水肿，顺应性降低 ARDS：肺水肿、肺泡塌陷，顺应性降低,肺顺应性降低的影响,顺应性下降对病人的影响： 为了维持原有的潮气量，吸气努力增加，呼吸肌做功增加，严重可导致呼吸衰竭 V/Q失调，引起低氧血症 肺水肿时，吸气使血管周围组织的压力变负，致使流体自血管流向外周组织 肺泡扩张受限，呼吸表现为浅而快,肺通气的阻力 非弹性阻力,主要为气道阻力，即气体在气道中流动时所产生的阻力,呼 吸 阻 力,呼吸机输送气体到肺泡所须的压力,以克服气体流速流经气道时所存在的阻力, 以Raw表示. 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.,层流,湍流,时间常数肺充气、呼气所需时间,September 27, 2019 | Confidential,42 |,时间常数的定义（体现病人个体差异）： TC,理论上呼气时间为 5个TC，气体方能 排出，临床实践中 呼气时间为3-5个时 间常数即可,时间常数,肺换气气体交换,弥 散 膜,氧 合,高原,缺氧环境,CO2的排出,PaCO2与通气量相关 PaCO2=0.86VCO2/VE(1-VD/VT) VCO2为二氧化碳产量，VD为死腔量，VE为分钟通气量,死腔,呼吸时从鼻到肺泡以上的气道对气体交换来说是无用的空间，称为死腔。成人一般为150ml。 肺泡通气量 分钟通气量死腔通气量 （潮气量VT死腔量VD）Rf,350ml,150ml,V/Q比值（通气血流比失调）,立位肺各部通气血流比 VA QC VA/QC 上肺野 0.6 ：0.2 3.0 中肺野 1.0 ：1.0 1.0 下肺野 2.4 ：3.8 0.6 全 体 4.0 ：5.0 0.8,VA/QC,PaO2,肺炎、阻塞 性肺疾患等,V/Q比值（肺通气量与血流量之比）,正常肺通气量和血流量分别为4L/min和5Lmin，两者比值为0.8 机体能够有效调节V/Q比值，当体位改变或者肺部病变时，局部通气量减小，可产生低氧性肺血管收缩，减少局部血流量，使其他通气好的部位血流量增加 当肺部病变超过机体调节范围，就会出现V/Q比例失调,V/Q比例失调,减小（0.8）：肺血流量不足，常见于肺血管痉挛或栓塞 造成的局部灌注减少，此时只有部分静脉血进行氧合，动脉血含量减少，亦可造成低氧血症,呼吸生理总结,1.呼吸的过程是肺通气分佈弥散(气体交换)血气,正常吸气是主动的呈负压,呼气是被动的.吸、呼气结束时压力均为零. 2.顺应性代表肺的扩张性,阻力代表气道对气体流速的阻力,气流分为层流和湍流,吸气作功代表吸气肌用力情况. 3.V/Q比失調会引起低氧血症(PaO2 60mmHg). 4.血气分析是对整个呼吸生理过程的结论. 5.呼吸机是通气机只能起肺的通气功能的作用.间接对換气功能有帮助.,机械通气基本原理,呼吸机的基本概念 呼吸机的基本结构 呼吸机的分类 机械通气的四个过程,呼吸机的基本概念,什么是呼吸机？,呼吸机 电子打气筒！,开环控制系统 (送气, 无反馈) Vs. 闭环控制系统 (监测-反馈控制) =安全、准确,吸气相控制逻辑：吸气阀开放、呼气阀关闭；一定量的混合后气体（高压氧气O2和干压缩空气 AIR按所设定的FiO2 混合），经吸入端过滤器、加温湿化器；经由人工气道 吸入支路；通过形连接管；经由延长管及气管插管进入病人肺内；,呼气相控制逻辑：呼气阀开放、吸气阀关闭；病人完成肺换气后的气体（含），经气管 插管及延长管；通过形连接管进入人工气道呼出支路；再经过呼出端过滤 器排放到大气中。,呼吸机基本概念系统构成；吸气相与呼气相的控制,呼吸机基本概念呼吸机内部结构,呼吸机的分类,按使用对象 成人型、婴幼儿型、通用型多功能呼吸机 按工作原理 气控气动、电控气动、电控电动呼吸机 按人机接口方式 有创或无创正压通气呼吸机 按机器的功能 急救、治疗、家用、高频振荡,呼吸机的分类,1928 负压呼吸机,现代 正压呼吸机,呼吸机的分类,有 创,无 创,自主呼吸 vs. 正压通气,Pressure 压力,Volu