呼吸衰竭机械通气相关生理

急性呼吸衰竭和相关呼吸生理,解剖,以喉为界分为上呼吸道和下呼吸道气管长度1013cm，口径1825mm小气道 2mm肺泡：是呼吸气体进行交换的场所呼吸肌肉,呼吸道,呼吸道的主要功能气体通道加温加湿清洁过滤防御性反射其他：发声、嗅觉等,呼吸肌肉,主要吸气肌膈肌肋间外肌主要呼气肌肋间内肌腹肌辅助呼吸肌,肺内压和胸腔内压,肺内压肺泡内的压力胸腔内压胸膜腔内的压力,生理学第七版,胸腔内负压的作用,保持肺处于扩张状态使肺跟随胸廓的运动而张缩 促进血液及淋巴液的回流,肺通气,吸气呼吸肌主动收缩 胸廓扩张 胸内负压增加 肺扩张 肺容积增加 肺内压下降 与大气压产生压力梯度 气体进入肺泡呼气膈肌、肋间肌松弛 胸廓弹性回缩 胸内负压减少 肺回缩 肺容量减小 肺内压升高 与大气压产生压力梯度 气体排出,阻力 顺应性,气道阻力,弹性阻力+PEEPi,气道阻力,层流阻力来源于气体之间的相互摩擦Raw8l/(r4),湍流阻力来源于气体之间以及气体与气道壁之间的相互摩擦Rawvl*摩擦因子/ 42r5,层流示意图,湍流示意图,气体分子之间、气体分子与气道壁之间的摩擦力,弹性阻力,弹性弹性物质在外力作用下变形时，对抗变形和弹性回位的倾向平静呼吸时，约占总阻力的2/3吸气时的阻力，呼气时的动力,弹性阻力影响因素,1、肺泡表面张力 II型肺泡上皮细胞 肺泡表面活性物质 2、肺弹性回缩力 肺的弹性成分主要存在于肺间质,顺应性,物体的易扩张性，指单位压力改变所引起的容积改变计算公式 CV/P弹性阻力的倒数静态顺应性：气流阻断后所测得的顺应性动态顺应性：未阻断气流所测得的顺应性,影响顺应性的因素,弹性阻力增加（顺应性降低）肺水肿，实变，纤维化，肺不张气胸、胸腔积液脊柱侧弯或其他胸壁畸形肥胖、腹胀动态肺充气,（一）什么是急性呼吸衰竭？,呼吸衰竭定义： 是指各种原因引起的肺通气和（或）肺换气功能严重障碍，以致在静息状态下亦不能维持足够的气体交换，导致低氧血症，伴或不伴高碳酸血症，进而引起一系列病理生理改变和相应临床表现的综合征。急性呼吸衰竭（acute respriatory failure）是在呼吸系统功能失常，引起的气体交换异常可能危及生命时发生的。,急性呼吸衰竭病因,低氧和高碳酸的临床表现,低氧血症的发生机制,1、吸入气中氧分压下降2、呼吸不足3、氧耗增加4、V/Q失调5、分流6、弥散功能障碍,氧耗量（ml/min）,VA/Q,分流,V/Q不匹配及分流增加的常见原因,-上述疾病是造成难治性低氧的最主要原因,肺实质与肺间质疾患：肺炎，间质性肺疾病（ILD），ARDS，肺血管疾患：肺栓塞，血管炎，肿瘤，畸形，心脏疾病：大面积心梗，心源性肺水肿（CPE ），,弥散功能障碍,肺换气的形式为弥散影响弥散的因素：气体分压差氧疗的基础呼气末肺泡容积（FRC）、弥散面积和距离通气/血流（V/Q）气体的分子量和溶解度,通气功能障碍,通气的效率性,死腔（dead space）通气：未进行气体交换的气体,总的分钟通气量= 肺泡通气量 + 死腔通气量,分钟通气量、肺泡通气量和死腔量,分钟通气量等于潮气量乘以呼吸频率例：病人 f 12次/分，VT 600ml，VD 200ml计算肺泡通气量VA,.,VA= VE VD=（600-200）12=4800（ml/min）,.,.,.,例：,在上述通气条件下测得PaCO2 40 mmHg2小时后出现 f 增加至24次/分，但总分钟通气量无变化复查血气示： PaCO2 72 mmHg ？肺泡通气量的减小,VA= VE VD= 7200-20024= 2400（ml/min）,.,.,.,死腔通气,生理死腔量解剖死腔肺泡死腔量,反映通气效率的指标,死腔量与潮气量的比值：VD/VT正常值：0.20.4,肺泡通气的有效性PaCO2,肺泡通气公式,（VCO2：CO2产生量）,0.863,高碳酸血症的发生机制,VA=（VT -VD）*RRCO2生成增多肺泡通气量减小死腔量增大,（二）机械通气的作用,一种脏器功能支持手段支持对象：通气和/或氧合功能障碍的患者支持器械：呼吸机（ventilator）支持目标：恢复有效通气并改善氧合支持目的：是为治疗原发病争取时间,机械通气改善氧合,减少氧耗：降低呼吸功提高吸氧浓度(FiO2)提高呼气末正压(PEEP)增加吸气压力/VT延长吸气时间(TI)肺泡复张（RM）,心肺交互作用广义上包含三个基本概念。1.自主呼吸是一种运动，可能加重循环负荷。2.吸气在呼气末容积基础上增加了肺容积/胸廓扩张，产生血流动力学效应。3.自主吸气使胸腔内压（ITP）下降。,（三）心肺交互作用,1胸内压变化对循环生理的影响 2 肺容量变化对循环生理的影响 3 病理生理条件下正压通气的肺血管效应,1. 对静脉回流和右心功能的影响,右房压力（Right atrium pressure, PRA）直接受到胸内压 的影响。 腹腔压力直接受到膈肌下降的影响 外周静脉压受大气压的影响,1. 对静脉回流和右心功能的影响,吸气相时，PRA下降腹腔内压力则因为膈肌的下降而升高外周静脉压在整个呼吸周期中相对恒定,1. 对静脉回流和右心功能的影响,体静脉的回流依赖于胸腔外静脉和右房的压力差前者是驱动力而后者则是阻力，决定了心输出量,1. 对静脉回流和右心功能的影响,自然呼吸（或真正意义上的负压通气）时，压力差增大，利于静脉回流，右室前负荷和每搏量都增加 正压通气时，PRA增高导致静脉回流减少，右室前负荷和心输出量也相应减少,1. 对静脉回流和右心功能的影响,PEEP的应用使胸内压在呼吸相时也不能恢复至大气压，从而使回心血量在整个呼吸周期均减少，可能使心输出量下降,2. 对左心系统的影响,左心室的后负荷取决于左心室的跨壁压（transmural pressure，Ptm），即左心室内压力与心室周围压力之差， 可以用下述公式表达： Ptm左心室内压力(即外周动脉血压)心室周围压力(Ppl),2. 对左心系统的影响,在气道狭窄或小气道痉挛时，呼吸肌作功增加，胸内负压增大，左心室后负荷显著增加，易造成左心室功能不全，甚至左心室功能衰竭。机械通气可改善胸内负压的增加，降低左心室后负荷，从而改善左心室功能。,2. 对左心系统的影响,正在机械通气的左心室功能不全的患者，若过早撤机，左心室后负荷增加致左心室功能失代偿，使撤机失败。,1. 肺容量变化对右心后负荷的影响,PVR是右室后负荷的决定因素PVR直接受到肺容量的影响全肺阻力取决于肺血管两部分的平衡： 肺泡毛细血管和肺泡外毛细血管,1. 肺容量变化对右心后负荷的影响,.当肺容积超过FRC时，由于肺泡的膨胀， 肺泡毛细血管受压.当肺容量从FRC向残气量减少时，可以发生两种情况：（一）肺泡外毛细血管变得扭曲甚至塌陷（二）肺容量很小时，终末气道塌陷可能 导致肺泡缺氧，当肺泡内氧分压低于60mmHg时，将发生低氧导致的肺血管收缩，PVR也将增加，这一点可能更重要。,1. 肺容量变化对右心后负荷的影响,正常的心肺系统，接近FRC的通气而PEEP小于10cmH2O时，通常不会发生具有临床意义的右室前负荷的改变。在哮喘、肺梗阻疾病的病人或已经有肺动脉高压的患者当中，这种情况就会发生很大的改