危重病医学：呼吸功能监测

1、呼吸功能监测,Respiratory Monitoring,目的与要求,掌握：呼吸功能监测常用指标的概念（或定义）及临床意义，包括肺容量、肺通气量、肺换气功能、呼吸动力功能等。 熟悉：呼吸功能监测的临床应用。 了解：呼吸功能监测的方法。 学会：简单呼吸功能监测的方法 。,概念 呼吸是给全身组织输送氧气并排出二氧化碳的过程。包括三个基本环节: 外呼吸 气体在血液中的运输 内呼吸,危重患者呼吸功能监测目的,对患者的呼吸功能状态做出评价； 对呼吸功能能障碍的类型和严重程度做出诊断； 掌握高危患者呼吸功能的动态变化，便于病情评估和调整治疗方案； 对呼吸治疗的有效性做出合理的评价。,1、肺功能监测 MO

2、NITORING OF PULMONARY FUNCTION,限制性通气不足 指吸气时肺泡的扩张受限引起的肺泡通气不足。 原因： 1呼吸肌活动障碍 2胸廓的顺应性降低 3肺的顺应性降低 4胸腔积液和气胸 阻塞性通气不足 指气道狭窄或阻塞所致的通气障碍。,呼 吸 功 能 的 监 测,肺功能检查,呼 吸 功 能 的 监 测,1.1通气功能监测,Ventilatory monitoring,1.1.1 静态肺容量(static lung volumes ),四种基础容量VT IRV ERV RV 四种叠加容量FRC VC IC TLC 肺呼吸功能监测的最基本项目,肺总量,肺活量,残气量,深吸气量,补

3、吸气量,潮气量,补呼 气量,5000,3500,2600,2100,功能残气量,平静呼吸基线,最大呼气基线,正常成年男性静态肺容量及其组成,1.潮气量：（Vt：Tidal Volume） 平静呼吸时，一次吸入或呼出的气量， 最常用的测定项目之一。 正常值：812ml/Kg。 可直接测定 反映静息状态下的通气功能；机械通气时主要设定参数之一,静态肺容量测定,2.补吸气量：（I RV：Inspiratory Reserve Volume）:平静吸气后，用力作最大深吸气所能吸入的气量，又称吸气储备量 正常值：男 约2.1L 女约1.4L。,3.补呼气量：（ERV：Expiratory Reserve

4、 Volume）平静呼气后，用力作最大呼气所能呼出的气量 正常值：男0.9L 女约0.56L。,静态肺容量测定,4.残气量：又称余气量（RV：Residual Volume） 最大呼气后肺内残留的全部气量； 正常值： 1.52L。 意义：缓冲肺泡内气体分压，防止小气道闭塞 增高：肺组织弹性减退，末梢支气管狭窄或任何原因引起的呼气受阻或胸廓畸形 减少：胸肺弹性回缩力增加：,静态肺容量测定,5.深吸气量：（IC：Inspiratory Capacity）平静呼气之后最大吸气时能吸入的气量 正常值：男.6L 女.L 与吸气肌力量、肺弹性、气道通畅情况有关，是最大通气量的主要动力来源,6.功能残气量：

5、（FRC：Functional Residual Volume）是平静呼气后肺内所残留的气量 正常值：男 .3L 女.6L 意义：缓冲肺泡气体分压的变化，减少通气间歇对肺泡内气体交换的影响。 减少说明肺泡缩小和塌陷,静态肺容量测定,7.肺活量：(VC：Vital Capacity)最常用的测定项目之一，最大吸气之后缓慢呼出的最大气量或反之 正常值：男 .L 女.4L。 肺活量受呼吸肌强弱、肺组织和胸廓弹性以及气道通畅的影响。,8.肺总量：（TLC：Total Lung Capacity）最大吸气后存留于肺部的全部气量 正常值：男 5.0L 女3.5L 升高：呼吸锻炼后，COPD 减少：呼吸肌衰

6、弱、肺切除手术后、肺纤维化、肺水肿、气胸、胸腔积液、胸廓畸形等限制性疾病。,静态肺容量测定,（二）测定方法 1潮气量、深吸气量、补呼气容积和肺活量，可用肺量计直接测定。 2功能残气量及残气容积：用间接方法测定 1肺泡氮清洗法 功能残气量测定 2重复呼吸氦稀释法 3全身体积描记法 3肺总量：可由VC+RV或ICFRC求得。,(三)临床意义：,1肺活量 肺活量预计值80为减低,见于： （1）气道阻塞- RV （2）胸廓、肺扩张受限-TLC （3）肺组织损害-TLC 2残气容积及肺总量 临床上常以RV/TLC% 作为考核指标。正常为2535%,增加见于肺气肿：3645%，轻度；4655%，中度： 5

7、6%，重度 25%，减少见于：限制性肺疾患，如弥漫性肺间质纤维化、 肺占位性病变、肺实变、肺切除等。,不同肺疾患的肺容量变化,静态肺容量不能反映肺通气动态改变 但在限制性疾患时呈特征性的全面下降,1.1.2 动态肺容量(dynamic lung volumes ),单位时间内进出肺的气体量 主要反映气道的状态,.分钟通气量（minute ventilation , MV）,静息状态下每分钟吸入或呼出的气量。 1.测定方法： 受检者取坐位，休息15min加鼻夹，令受测者平静呼吸2分钟左右，选择呼吸曲线较平稳部分测定VT及1分钟呼吸频率（f）， MVVTf 2.临床意义： 正常68L， 通气功能最

8、常用测定项目之一 10L 通气过度 34L通气不足 呼吸机设置和监测的主要参数,动态肺容量,动态肺容量,分钟肺泡通气量(VA),VA=（VT-VD）*RR 正常值4.2 L/min，反映肺真正的气体交换。,单位时间内尽力所能取得的最大通气量。 1.测定方法： 一般取15秒，将测得通气量乘以4，计算每分钟最大通气量。 2.临床意义： 男性104L/min，女性82.5 L/min MVV预计值70为异常。 MVV是一项简单的负荷试验，用以衡量肺组织和胸廓的弹性、气道阻力、呼吸肌力量。,2.最大通气量maximal voluntary ventilation, MVV,动态肺容量,3.用力肺活量（

9、forced vital capacity, FVC）,深吸气后以最快速度、最大用力所作的呼 气肺活量，亦称用力呼气量（FEV)。 FEV1.0、FEV2.0、FEV3.0 分别指吸气 至TLC后，1、2、3秒内快速呼出的气体量。 常用FEV/FVC百分比表示，FEV1.0%为 83%，FEV2.0%为96%， FEV3.0%为99%。 临床意义：健康人FVC=VC，气道阻塞时 FVCVC，判断较大气道的阻塞性病变， FEV1.0 和FEV1.0%FVC意义更大,动态肺容量,4.最大呼气中段流量（MMEF）,动态肺容量,FVC曲线上计算获得用力呼出肺活量 25%75%的平均流量 MMEF主要取

10、决于FVC非用力依赖部 分，与用力无关 改变主要受小气道直径影响，比 FEV1.0及MVV在识别气道阻塞时更 敏感 可早期检出阻塞性通气功能障碍，是 反映小气道通畅程度的指标,最大呼气流量-容积(MEFV或F-V曲线),在最大用力呼气过程中,将其呼出的气体容积及相应的呼气流量描记成的曲线图形 主要反映在用力呼气过程中胸内压、肺弹性回缩力、气道阻力对呼气流量的影响,前半部分取决于呼气用力大小，后半部分主要决定于肺弹性回缩力、外周气道的生理功能 主要用于对小气道阻塞性病变的监测 曲线异常形态在不同肺部疾病时也有其特征性表现,流量-容积环(Flow Volume Loop),在用力吸入和呼出肺活量过

11、程中,连续记录流量和容积的变化而绘成的环.在最大呼气之后,立即尽快用力深吸气,得吸气流速容量曲线,与MEFV曲线共同组成Flow Volume Loop 克服了将流量,容积和压力复杂动态关系分割成简单二维关系的不足 环的形状反映了肺容积和整个呼吸周期气道的状态,1.1.3小气道功能监测,2mm以下周围细支气管,7级以下 管腔纤细 管壁菲薄 软骨缺如 总横截面积大 气道阻力小 ，占10% 气流缓慢 总气道阻力1-2cmH2o/l/s 而小气道阻力0.2-0.4 cmH2o/l/s,特征,30 20 10 0 氮气浓度（）,CC,（一）测定方法,VC,RV,小气道功能测定,闭合容积（closing

12、 volume, CV）和闭合容量（Closing capacity, CC）,（二）临床意义,CC：作最大呼气过程，接近残气容积位时下肺区小气道开始闭合，这时存留在肺内的气量称为闭合容量。,CV,（一）测定方法,小气道功能测定,闭合容积（closing volume, CV）和闭合容量（Closing capacity, CC）,（二）临床意义,CV：下肺区小气道开始陷闭后肺脏尚能呼出的气量称闭合容积。 CVCCRV,30 20 10 0 氮气浓度（）,VC,RV,小气道功能测定,闭合容积（closing volume, CV）和闭合容量（Closing capacity, CC）,（二）临

13、床意义,CV,CC,常用CV/VC%或CC/TLC%表示。 增高见于小气道病变或肺弹性障碍 监测小气道疾患简单敏感的肺功能试验,1.1.4 死腔率,生理死腔量（VD）由解剖无效腔与肺泡无效腔组成。 解剖无效腔：口鼻气管和细支气管这一段呼吸道，正常值：男性0.128L，女性0.119L. 肺泡无效腔：一部分在肺泡中未能与血流发生气体交换的空间 VD/VT正常值：0.20.35.,1.1.4 死腔率(dead space fraction,VD/VT),生理死腔量占潮气量的百分比. 可直接测定,也可用Bohr公式计算. VD/VT=(PaCO2-PECO2)/PaCO2 正常值0.20.35 反映

14、通气效率(1- VD/VT),用于评价死腔对通气功能的影响,寻找死腔增加的原因,1.1.5 动脉血二氧化碳分压(PaCO2),PaCO2指溶解在动脉血浆中的CO2所产生的压力 由于PCO2是肺通气功能与CO2产生量平衡的结果，因此是反映通气状态的重要指标。,1.1.6 呼气末二氧化碳监测(end tidal CO2 ),包括呼气末二氧化碳分压(end tidal CO2 gas tension,PETCO2)和呼气二氧化碳波形及其趋势图 有红外线旁气流和主气流测定法,质谱法和比色法等,capnometer 无明显心肺疾患时, PETCO2常与PaCO2数值相近,PETCO2可反映肺通气和肺血流

15、量 PETCO2PACO2PaCO2 如肺泡通气或肺血量减少 通气/血流（V/Q）和肺内分流（Qs/Qt）发生变化，PETCO2不能完全代表PaCO2,呼气末二氧化碳分压,PETCO2正常为5kPa(38mmHg)左右，较PaCO2低0.40.8kPa (36mmHg) 机械通气时维持正常通气 根据PETCO2调节通气量,避免发生低或高碳酸血症 确定气管导管的位置,如误插到食管内则没有CO2波形,避免发生麻醉意外 及时发现麻醉机和呼吸回路机械故障 反映循环功能 休克、心跳骤停、肺梗塞或空气栓塞、肺血流减少或停止，PETCO2分压可迅速降至零，CO2波形消失 心肺复苏时，PETCO21.32.0

16、kPa (1015mmHg),表示肺内有血流通过,可判断心脏按压的效果,1.2 换气功能监测,Monitoring of air exchange,影响因素,通气血流比例 肺内分流 生理死腔 弥散功能,弥散功能测定-基本概念,弥散指气体分子通过肺泡毛细血管膜进行交换的过程。临床上弥散障碍主要指氧气。 常以弥散量为指标，即在肺泡毛细血管膜两侧气体分压相差为1mmHg时，每分钟所能通过的气体量。 由于肺氧弥散量的测定较困难,目前弥散功能常用CO吸入法测定。,1.2.1 一氧化碳弥散量(diffusion capacity of lung for CO, DLco),DLco 正常26.532.9m

17、l/(min*mmHg) 单次呼吸法、恒定状态法和重复呼吸法 DLco可反映肺泡C膜的功能，是肺弥散功能较敏感的指标 常在血气或其它肺功能检查出现异常前就发生变化，可作为观察病情变化或对治疗反应的指标 决定于肺泡C膜的面积和肺泡C容积,-多表明病肺中有VA/QC失调;+见于肺血增多、左向右先心 常用测定值与预计值的百分比作为判断指标,小于80%提示弥散缺陷 以DLco/VA更为科学,如用于肺气肿,弥散性浸润性肺病,弥散功能测定,CO到达肺泡,CO穿过间隔,CO与Hb结合,CO,测定方法 先吸入一定量含已知浓度的CO气体，然后测定呼出气中经过弥散后残留的CO气体浓度，通过计算得出一氧化碳弥散量（

18、 DLCO ）。,1.2.2 肺泡动脉氧分压差(alveolar-artery differences for O2,A-aDO2),指肺泡气和动脉血氧分压之间的差值，简写为 A-aD02=PAO2-PaO2 正常6mmHg，最高不超过15，并随年龄的增长而增长，70岁以上可增至 30mmHg 判断氧弥散能力的一个重要指标 反映肺换气功能的指标，通气功能不全，A-aD02无明显改变,1.2.3 肺内分流量和分流率(Qs)(shunt fraction,Qs/QT),Qs是指每分钟从右心室排出的血流，未经肺内氧合而直接进入左心的血流量 QsQT是指分流量和心排血量(QT)的比率 正常3%8% +

19、见于肺弥散功能障碍; VA/QC失调;右向左分流先心病,Qs/Qt=(CCO2-CaO2)/(CcO2-CvO2),1.2.4 动脉氧分压与氧合指数(PaO2)(Oxygenation index ,PaO2/FiO2),PaO2系指溶解在动脉血浆中的氧所产生的压力 在吸入空气的情况下 溶解状态存在于血液中的氧是很少的(0.3ml/100ml) 正常80100mmHg,PaO2/FiO2指动脉血氧分压与吸入气氧浓度之比 正常300mmHg -提示有肺换气功能障碍, 200mmHg是ARDS诊断标准之一,1.2.5 脉搏血氧饱合度(pulse oxygen saturation,SpO2),用脉

20、搏血氧饱合度仪经皮测得的动脉血氧饱合度值 临床常用评价氧合功能指标,常规监测 利用HbO和Hb吸收光谱不同而设计,随动脉搏动吸收光量 低温,低BP,缩血管药,吸光一致的物质,部位,外部光源等影响 正常94%,90%有低氧血症,2 呼吸运动监测,MONITORING OF RESPIRATORY MOVEMENT,2.1 一般性观察-2.1.1 呼吸频率(respiratory rate,RR),RR指每分钟的呼吸次数 正常成人1018次/分8y-18,1y-25,0y-40 反映通气功能及呼吸中枢的兴奋性 成人35提示呼吸功能障碍,2.1.2 呼吸幅度节律和呼吸周期比率,呼吸幅度指呼吸运动时患

21、者胸腹部的起伏大小 呼吸节律指呼吸的规律性 呼吸周期比例指呼吸周期中吸气时间与呼气时间之比(吸呼比),潮式呼吸 Cheyne-Stokes呼吸,深长呼吸 Kussmaul呼吸,间停呼吸 Biot呼吸,正常呼吸,2.1.3 胸腹式呼吸活动的观察,胸式呼吸指以胸廓运动为主的呼吸 腹式呼吸指以膈肌运动为主的呼吸 男腹主,女胸主 不对称,胸+,腹+,不同步,三凹征,2.2 呼吸肌功能监测-2.2.1 最大吸(呼)气压,最大吸气压 (MIP)和最大呼气压 (MEP) 是分别从RV和TLC位作最大吸气和呼气所测得的压力 正常值:IP男性 13032cmH2O，女性9825cmH2O； MEP 男性 230

22、47cmH2O，女性16529cmH2O 是反映全部吸气肌或呼气肌强度的指标 当MIP(MEP)预计值的30时，易出现呼吸衰竭 IP可作为判断能否脱离机械通气的参考指标，MEP的监测可评价咳痰、咳痰能力,2.2.2 最大跨膈压(Pdimax),跨膈压 (transdiaphragmatic pressure ,Pdi)为吸气相腹内压(胃内压,Pga)与胸内压(食道内压,Peso)的差值 Pdimax指在FRC位、气流阻断状态下,以最大努力吸气所产生的Pdi最大值,是反映膈肌最大吸气力量的指标 正常Pdimax 90215cmHg 双气囊胃管测定 用于评价膈肌收缩功能, 指导机械通气撤机 -提示

23、膈肌疲劳，见于重度慢阻肺及神经肌肉疾病者,2.3 呼吸力学监测- 2.3.1 气道阻力(airway resistance,RAW),RAW指气体流经呼吸道时气体分子间及气体与气道内壁之间发生摩擦所造成的阻力 RAW=推动气体的压力/气体流速，以单位时间流量所需的压力差表示 主要由气体本身的性质、气体流动方式及气道口径和长度来决定，在临床上气道口径的变化和气体流动方式起主要作用 气道阻力直接反映气道的阻塞情况,气道阻力,RAW增加 气道分泌物增多 气管粘膜水肿（如哮喘、支气管炎、肺水肿） 支气管痉挛 气道异物 气管内肿瘤 RAW监测的临床意义 评价气道病变的程度 指导机械通气的撤机和呼吸治疗

24、评价支气管扩张药物的疗效,气道内阻力的分布,影响气道内阻力的因素,跨壁压和胸内压 肺容量 气道的顺应性，取决于气道的支持结构 肺顺应性 病理因素,气道阻力升高对病人的影响,1.增加呼吸做功 2.气滞和内源性PEEP 3.肺间质水肿 4.气道内压力上升,2.3.2肺顺应性（lung compliance，CL）,1、概念 顺应性是指物体的可扩张性。 肺顺应性是指单位经肺压改变所引起的肺容量变化。 肺顺应性分类 静态顺应性（static compliance，Cst）：在呼吸周期中，气流暂时阻断测得的肺顺应性；相当于肺组织弹性。 动态顺应性（dynamic compliance ，Cdyn）：在呼

25、吸周期中，气流未经阻断时测得的肺顺应性；它反应肺组织弹性，并受气道阻力的影响。 2、测定方法,经肺压（Ptp） =肺泡压Palv-胸内压Ppl）,C = V / P,P,V,t,Vt,Pplat PEEP,PIP PEEP,顺应性,动态顺应性 Crs, dyn = 静态顺应性 Crs, st =,呼吸系统顺应性,2.3.2肺顺应性（lung compliance，CL）,3、意义 正常值 Cst 0.23-0.35L/cmH2O Cdyn 0.166-0.246L/cmH2O 一般情况下,Cdyn/Cst0.75;当呼吸频率增加时，几乎也不出现明显改变。 临床应用：(1）评价肺组织的弹性 （2

26、）检测小气道疾患 （3）指导机械通气模式的调整和PEEP的应用,肺静态顺应性减少： 限制性肺部疾病：肺水肿、肺炎、肺纤维化、成人呼吸窘迫综合征、肺泡癌等等； 肺外疾患：肥胖、胸廓畸形、肺充血之心脏病等。 肺静态适应性增加：肺气肿、肢端肥大症。,肺动态顺应性的频率依赖性(FDC)：在小气道疾患时，随着呼吸频率的增加，动态肺顺应性可明显减少;FDC测定是检测小气道疾患最敏感的指标之一。,2.3.3 压力-容量环(P-V),一次呼吸周期潮气量与相应气道压力相互关系的曲线环.因其表示呼吸肌运动产生的力以克服肺弹性阻力(肺顺应性)和非弹性阻力(气道阻力和组织粘性)而使肺泡膨胀的压力-容量关系,故也称为肺

27、顺应性环. P-V环反映呼吸肌克服阻力维持气量所作的功(呼吸功) 多采用旁气流(SSS)技术作连续气道监测(CAM),根据P-V环形状可对某些疾病状态作出判断 重症肺部疾患如ARDS行机械通气治疗时，监测P-V环可指导呼吸机参数设置。 利用P-V环可计算病人(或呼吸机)作功。,2.3.4 流速-容量环(F-V),显示呼吸时流量和容量的动态关系。 意义 监测呼吸道回路有否漏气 自主呼吸时波形出现锯齿提示有分泌物 判断支气管扩张药的治疗效果 监测内源性PEEP,2.3.5呼吸功监测,指导呼吸肌模式和参数设置 指导呼吸机的撤离， 如WOBp 1.25J/L 严重的呼吸肌疲劳高负荷状态， 0.851.

28、15J/L 提示典型的呼吸肌负荷增加， 评价气管插管、呼吸机和其他治疗对呼吸功的影响 寻找WOB增加原因,呼吸功（WOB）指呼吸肌克服阻力维持通气量所做的功 患者呼吸功（WOBp）即患者呼吸肌收缩将一定气量送入肺内所做的功 呼吸机做功（WOBv）指呼吸机输送潮气量至患者肺内所做的功 WOB正常值0.40.6J/L,2.4 呼吸中枢兴奋性监测-第0.1秒驱动压 (P0.1),P0.1指阻断气流时,吸气开始0.1秒钟的口腔或胸腔内压力 正常24cmH2O 通常胸腔内压(常用食管内压)比气道压力更敏感 P0.1与膈神经及膈肌肌电图的改变呈现线性关系,反应呼吸中枢的兴奋性 +见于呼吸肌机械负荷过重,呼

29、吸中枢代偿性活动增强,3 临床应用CLINICAL APPLICATION,呼吸功能监测的临床应用范围较大,这里主要涉及围术期和呼吸治疗中的应用,4.1 呼吸功能监测围术期的应用4.1.1 原则,根据具体病情、监测目的、结合医院的条件选择可获得同样的诊治效果的最少的项目 根据呼吸功能监测目的选择项目 根据不同的呼吸疾病选择呼吸功能监测项目 必须与其他临床病情资料相结合,4.1.2 对肺功能状态作出综合评价,对肺功能不全的严重程度作出分级 对肺功能不全的病因学作出鉴别诊断 对限制性和阻塞性疾病的综合判断,Pre Ref Pre Meas %Ref VC L 2.11 2.87 73 FVC L

30、1.98 2.87 69 FEV1 L 1.62 2.23 73 FEV1/FVC % 77 80 MVV L/min 4 96 49 TLC L 6.80 5.39 126 RV L 4.69 2.11 222 RV/TLC % 69 39 DLCO mL/min/mmHg 14.8 19.6 76,阻塞性通气功能障碍？,限制性通气功能障碍？,弥散功能障碍？,综合练习,例2,例1,Pre Ref Pre Meas %Ref VC L 2.11 2.87 73 FVC L 1.98 2.87 69 FEV1 L 1.62 2.23 73 FEV1/FVC % 77 80 MVV L/min 4

31、 96 49 TLC L 6.80 5.39 126 RV L 4.69 2.11 222 RV/TLC % 69 39 DLCO mL/min/mmHg 14.8 19.6 76,YES！,综合练习,例2,例1,阻塞性通气功能障碍！,限制性通气功能障碍？,弥散功能障碍？,Pre Ref Pre Meas %Ref VC L 2.11 2.87 73 FVC L 1.98 2.87 69 FEV1 L 1.62 2.23 73 FEV1/FVC % 77 80 MVV L/min 4 96 49 TLC L 6.80 5.39 126 RV L 4.69 2.11 222 RV/TLC % 6

32、9 39 DLCO mL/min/mmHg 14.8 19.6 76,YES！,综合练习,例2,例1,阻塞性通气功能障碍？,限制性通气功能障碍？,弥散功能障碍！,Pre Ref Pre Meas %Ref VC L 2.11 2.87 73 FVC L 1.98 2.87 69 FEV1 L 1.62 2.23 73 FEV1/FVC % 77 80 MVV L/min 4 96 49 TLC L 6.80 5.39 126 RV L 4.69 2.11 222 RV/TLC % 69 39 DLCO mL/min/mmHg 14.8 19.6 76,NO！,综合练习,例2,例1,阻塞性通气功能障碍？,限制性通气功能障碍！,弥散功能障碍？,Pre Ref Pre Meas %Ref VC L 3.73 3.80 98 FVC L 3.73 3.80 98 FEV1 L 3.28 3.42 96 FEV1/FVC % 88 80 MVV L/min 47 98 48 TLC L 4 .75 6.08 70 RV L 1.02 2.11