床旁呼吸力学.PPT

1、1床旁呼吸力学监测及其在床旁呼吸力学监测及其在机械通气中的应用机械通气中的应用首都医科大学附属北京朝阳医院首都医科大学附属北京朝阳医院北 京 呼 吸 疾 病 研 究 所北 京 呼 吸 疾 病 研 究 所詹詹 庆庆 元元 2呼吸力学的概念呼吸力学的概念(respiratory mechanics(respiratory mechanics或或lung mechanics)lung mechanics) 以物理力学的观点和方法对呼吸运动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进行研究的一门学科 以以压力压力、容积容积和和流速流速的相互关系解释的相互关系解释呼吸运动现象呼吸运动现象3动态呼

2、吸力学动态呼吸力学 研究研究压力压力与与流速流速的相互关的相互关系系静态呼吸力学静态呼吸力学 研究研究压力压力与与容积容积的相互关的相互关系系4学习呼吸力学的意义学习呼吸力学的意义 呼吸生理是机械通气的灵魂呼吸生理是机械通气的灵魂 呼吸力学是呼吸生理的灵魂呼吸力学是呼吸生理的灵魂1 1 加深对呼吸生理和病理生理的认识加深对呼吸生理和病理生理的认识2 2合理运用机械通气的基础合理运用机械通气的基础3 3研究新型通气模式的需要研究新型通气模式的需要4. 4. 研制呼吸监护仪和治疗仪的需要研制呼吸监护仪和治疗仪的需要 5呼吸力学的学习方法呼吸力学的学习方法 认识到呼吸力学的重要性认识到呼吸力学的重要

3、性 不要有畏难情绪不要有畏难情绪 注重基本概念和理论注重基本概念和理论 注重在机械通气实践中应用和提高注重在机械通气实践中应用和提高6呼吸系统的力学特性呼吸系统的力学特性 弹性弹性(elastic)(elastic)：弹性阻力（：弹性阻力（elastanceelastance） 粘性粘性(resistive)(resistive)：粘性阻力（：粘性阻力（resistanceresistance） 惯性惯性(inertial)(inertial)：惯性阻力：惯性阻力阻力可存在于呼吸系统的各个部位：阻力可存在于呼吸系统的各个部位： 气道阻力，肺组织阻力，胸廓阻力气道阻力，肺组织阻力，胸廓阻力7 气

4、道阻力（气道阻力（R Rawaw）概念：概念：气体在气道内流动所产生的磨擦力气体在气道内流动所产生的磨擦力 R Rawaw8l/(r8l/(r4 4) )具有容积和流速依赖性具有容积和流速依赖性吸气阻力和呼气阻力吸气阻力和呼气阻力8弹性阻力与顺应性弹性阻力与顺应性 顺应性：顺应性： C CV/PV/P 除与呼吸系弹性有关外，还与肺容积有关除与呼吸系弹性有关外，还与肺容积有关 静态顺应性（静态顺应性（CstCst） 与呼吸系弹性有关与呼吸系弹性有关 动态顺应性（动态顺应性（CdynCdyn） 与呼吸系弹性和气道阻力及呼吸频率有关与呼吸系弹性和气道阻力及呼吸频率有关9气管插管对阻力的影响气管插管对

5、阻力的影响10肺过度充气肺过度充气 (pulmonary hyperinflation)(pulmonary hyperinflation) 静息平衡位（静息平衡位（resting equilibrium positionresting equilibrium position） 功能残气量（功能残气量（functional residual capacityfunctional residual capacity，FRCFRC） 肺过度充气：呼气末肺容积（肺过度充气：呼气末肺容积（EELVEELV）超过）超过FRCFRC 分类：分类：静态肺过度充气：恒定外力作用，如静态肺过度充气：恒定外力作

6、用，如PEEPPEEP（static pulmonary hyperinflationstatic pulmonary hyperinflation，SPHSPH）动态肺过度充气动态肺过度充气：呼气不完全：呼气不完全（dynamic pulmonary hyperinflationdynamic pulmonary hyperinflation，DPHDPH） 11呼吸系统容积与呼吸系统压力变化呼吸系统容积与呼吸系统压力变化FRCPalv=0PEEPPEEPiVdynVstTotal PEEP12时间常数（时间常数（） 对任一呼吸系统，其容积变化对任一呼吸系统，其容积变化( (V)V)与压力变

7、化与压力变化( (P)P)呈指数函数的关系，其函数特征可以用时呈指数函数的关系，其函数特征可以用时间常数间常数来表示：来表示： RCRC或或V VT T/F/F 正常为正常为0.40.4秒秒 决定气体在肺内的分布和排空速度决定气体在肺内的分布和排空速度13遵循指数函数规律的变化过程：遵循指数函数规律的变化过程：肌松状态下压力控制通气（肌松状态下压力控制通气（PCVPCV）时的吸）时的吸气压力变化气压力变化肌松状态下任何模式下的呼气压力的变肌松状态下任何模式下的呼气压力的变化化自主呼吸状态下被动呼气时的压力变化自主呼吸状态下被动呼气时的压力变化14肺区的概念肺区的概念 快肺区：气道阻力小，肺弹性

8、差快肺区：气道阻力小，肺弹性差 气体分布和排空快气体分布和排空快 慢肺区：气道阻力大，肺弹性好慢肺区：气道阻力大，肺弹性好 气体分布和排空慢气体分布和排空慢15基本参数的测量基础基本参数的测量基础 原始参数原始参数 计算公式计算公式 计算模型计算模型16呼吸力学监测的三要素呼吸力学监测的三要素 压力（压力（pressurepressure，），） 气体，液体，电机械压力传感器气体，液体，电机械压力传感器 流速（流速（flowflow，），）压力式流速仪：伯努利方程压力式流速仪：伯努利方程F FPP/ /R R（PrPr4 4）/( 8l)/( 8l)非压力式流速仪：热金属丝（非压力式流速仪：热

9、金属丝（hot wirehot wire）型）型17Fleisch 流量传感器流量传感器18容积（容积（volumevolume） 肺量计肺量计 计算流量对时间的积分计算流量对时间的积分 呼吸电抗体描法（呼吸电抗体描法（RIPRIP） 单向阀单向阀 强迫振荡法（强迫振荡法（FOTFOT） 气体稀释法气体稀释法19运动方程（运动方程（equation of equation of motionmotion） P FR +VT/Crs IdV/dt + PEEPi P为驱动压力，为驱动压力，PEEPi为内源性呼气末正压，为内源性呼气末正压，VT为潮气量，为潮气量，Crs为呼吸顺应性，为呼吸顺应性，

10、R为粘滞阻力，为粘滞阻力，F为流速，为流速，I为惯性阻力，为惯性阻力，dV/dt为加速度为加速度运动方程是整个呼吸力学监测的基础！运动方程是整个呼吸力学监测的基础！20呼吸力学研究的机械模型（呼吸力学研究的机械模型（lung lung modelmodel） 1.1.线性单室模型线性单室模型 反映了整个呼吸系统反映了整个呼吸系统“ 平均平均”的呼吸力学状况的呼吸力学状况适合于健康人和限制性肺疾病适合于健康人和限制性肺疾病不适合严重的不适合严重的COPDCOPD、ARDSARDS和主支气管狭窄和主支气管狭窄 2.2.线性双室模型线性双室模型 适用于适用于COPDCOPD、ARDSARDS、单侧肺

11、和主支气管狭窄等、单侧肺和主支气管狭窄等 3.3.非线性单室模型非线性单室模型 适用于适用于ARDSARDS和肺纤维化和肺纤维化 2122容积控制通气的呼吸力学曲线容积控制通气的呼吸力学曲线23不同部位压力波形不同部位压力波形2425气道峰压（气道峰压（PD）的影响因素）的影响因素 吸气流速吸气流速 气道阻力气道阻力 潮气量潮气量 胸肺顺应性胸肺顺应性 呼气末正压（呼气末正压（PEEP） 内源性呼气末正压（内源性呼气末正压（PEEPiPEEPi）26平台压（平台压（PS）的影响因素的影响因素 潮气量潮气量 胸肺顺应性胸肺顺应性 PEEPPEEP 内源性呼气末正压（内源性呼气末正压（PEEPiP

12、EEPi）27流速或气道阻力流速或气道阻力对气道对气道 峰压产生峰压产生影响，但对平台影响，但对平台压无影响压无影响顺应性的变化对顺应性的变化对气道峰压和平台气道峰压和平台压都产生相同影压都产生相同影响响28虚点面积在特定的时间间隔上所计算的压力相加求其均数即平均气道压虚点面积在特定的时间间隔上所计算的压力相加求其均数即平均气道压29平均气道压平均气道压(Pmean) 数个周期中气道压的平均值数个周期中气道压的平均值 与影响与影响P PD D的因素及吸气时间长短有关的因素及吸气时间长短有关 近似于平均肺泡压近似于平均肺泡压 其大小与对心血管系统的影响直接相关其大小与对心血管系统的影响直接相关3

13、0内源性呼气末正压（内源性呼气末正压（PEEPi） 概念概念 在肺的弹性回缩下导致呼气末肺泡内在肺的弹性回缩下导致呼气末肺泡内呈正压，称为呈正压，称为PEEPiPEEPi。PEEPiPEEPi的存在说明呼气的存在说明呼气末肺容积未能回到正常末肺容积未能回到正常FRCFRC状态，即存在动态状态，即存在动态肺过度充气（肺过度充气（DPHDPH）。）。31PEEPi产生的机制产生的机制等压点学说等压点学说32PEEPi的影响因素的影响因素呼气阻力增加呼气阻力增加 呼吸系统顺应性增高呼吸系统顺应性增高通气量过大通气量过大呼气时间不足呼气时间不足呼气气流受限呼气气流受限呼气肌的作用呼气肌的作用33 PE

14、EPi的类型的类型 不伴有肺过度充气的不伴有肺过度充气的PEEPiPEEPi 伴有肺过度充气但无气流受限的伴有肺过度充气但无气流受限的PEEPiPEEPi 伴有肺过度充气和气流受限的伴有肺过度充气和气流受限的PEEPiPEEPi34PEEPi的临床意义的临床意义增加呼吸功增加呼吸功增加肺损伤的危险性增加肺损伤的危险性对循环系统的影响对循环系统的影响对肺通气的影响：导致呼吸肌疲劳，肺泡通气对肺通气的影响：导致呼吸肌疲劳，肺泡通气量降低量降低对气体交换的影响对气体交换的影响 ：通气的不均衡分布：通气的不均衡分布对临床所测呼吸系统顺应性的影响对临床所测呼吸系统顺应性的影响 35PEEPi的监测方法的

15、监测方法: :间接观察间接观察 胸围增大；胸围增大；患者呼吸费力；患者呼吸费力；心血管功能恶化；心血管功能恶化；呼气末有持续呼气气流，呼气的最后部分突然被呼气末有持续呼气气流，呼气的最后部分突然被吸气中断；吸气中断； 压力控制通气时潮气量或每分通气量下降；压力控制通气时潮气量或每分通气量下降；不能用呼吸系统顺应性下降解释的平台压升高；不能用呼吸系统顺应性下降解释的平台压升高；容量控制通气时气道压力升高。容量控制通气时气道压力升高。 3637PEEPi对气道压的影响对气道压的影响38PEEPi的监测方法的监测方法: :直接测量直接测量呼气末气道阻断法呼气末气道阻断法同步记录气道口压力与流速法同步

16、记录气道口压力与流速法食道球囊法食道球囊法间断气道阻断法间断气道阻断法 MuellerMueller动作法动作法39 呼气末阻断法测定呼气末阻断法测定PEEPiPEEPiPEEPi阻断阻断40 食道球囊法测定食道球囊法测定PEEPiPEEPi FlowVolPawPes41 PEEPi的临床应用的临床应用 降低降低PEEPiPEEPi：COPDCOPD，哮喘，哮喘 延长呼气时间延长呼气时间 降低气道阻力降低气道阻力 减少分钟通气量减少分钟通气量 消除呼气肌的作用消除呼气肌的作用增加增加PEEPiPEEPi：ARDSARDS，肺间质纤维化，肺间质纤维化42呼气末正压（呼气末正压（PEEP）PEE

17、PPEEP与与CPAPCPAP的概念的概念PEEPPEEP的生理学效应的生理学效应COPDCOPD：减少呼吸功：减少呼吸功ARDSARDS：使萎陷肺泡复张，减少分流，：使萎陷肺泡复张，减少分流，改善顺应性和改善顺应性和V/QV/Q比值比值支气管哮喘：有争议支气管哮喘：有争议43胸内压胸内压（Ppl）/ /食道压食道压（Pes） 胸内压与食道压的关系胸内压与食道压的关系 食道内压能较好地反映胸内压食道内压能较好地反映胸内压 绝对值有一定的差别绝对值有一定的差别 两者的变化幅度和趋势一致两者的变化幅度和趋势一致 测量方法：食道球囊法测量方法：食道球囊法44影响食道压测定的因素影响食道压测定的因素

18、影响胸内压的因素：重力作用影响胸内压的因素：重力作用 要求测量部位与体位前后一置要求测量部位与体位前后一置 食道测压管因素：气囊的构造和大小，导管的构造和大小，食道测压管因素：气囊的构造和大小，导管的构造和大小，充气量，气囊位置充气量，气囊位置 压力传导介质压力传导介质 呼气肌用力：可使胸内压增加呼气肌用力：可使胸内压增加 食道变形：体位变化时可使食道变形食道变形：体位变化时可使食道变形 食道肌肉收缩：表现为食道肌肉收缩：表现为Pes/PplPes/Ppl 心脏跳动心脏跳动45食道球囊位置的判断食道球囊位置的判断46食道压测定的临床应用食道压测定的临床应用反映胸内压反映胸内压反映自主呼吸努力反

19、映自主呼吸努力对肺动脉嵌顿压（对肺动脉嵌顿压（PCWPPCWP）的影响）的影响计算跨膈压计算跨膈压47有关压差的概念有关压差的概念48流流 速速吸气峰流速（吸气峰流速（PIFRPIFR）呼气峰流速（呼气峰流速（PEFRPEFR）平均吸气流速（平均吸气流速（VT/TVT/TI I）49流速波形流速波形 FH50容积控制通气中的吸气流速波形容积控制通气中的吸气流速波形5152容容 积积1 1VTVT，VCVC，FEV1.0FEV1.02 2分钟通气量（分钟通气量（VEVE）3 3补呼气容积（补呼气容积（ERVERV）4 4功能残气量（功能残气量（FRCFRC）5 5呼气末肺容积（呼气末肺容积（EE

20、LVEELV）53阻力和顺应性的测定方法：阻断法阻力和顺应性的测定方法：阻断法吸气末阻断法吸气末阻断法呼气末阻断法呼气末阻断法545556计算公式计算公式 顺应性顺应性 总静态顺应性（总静态顺应性（Cst）=VT/(Ps-PEEP-PEEPi) 肺静态顺应性（肺静态顺应性（Clst）= VT/(Ps-Ppl-PEEP-PEEPi) 总动态顺应性（总动态顺应性（Cdyn）=VT/(PD-PEEPPEEPi) 胸壁顺应性总顺应性肺顺应性胸壁顺应性总顺应性肺顺应性 有效顺应性（有效顺应性（Ceff）VT/ PD气道吸气阻力气道吸气阻力 Raw,max=(PD-Ps)/F Raw,min=(PD-P1

21、)/F57传统方法的局限性传统方法的局限性 需完全消除自主呼吸的影响需完全消除自主呼吸的影响 测量的数据不能完全等同和应用于自主呼吸测量的数据不能完全等同和应用于自主呼吸 难以获得判断自主呼吸活动的指标难以获得判断自主呼吸活动的指标 流速恒定流速恒定58阻力和顺应性的其他测定方法阻力和顺应性的其他测定方法 最小平方匹配法（最小平方匹配法（LSFLSF） 强迫振荡法（强迫振荡法（FOTFOT）优点：优点：可用于被动呼吸和自主呼吸可用于被动呼吸和自主呼吸宜于宜于 持续监测持续监测 59时间常数的测定时间常数的测定 经典方法：经典方法： 通过测定呼吸系统的阻力和顺应性直接计算通过测定呼吸系统的阻力和

22、顺应性直接计算 存在的问题存在的问题： 适用于单室模型，对于适用于单室模型，对于COPDCOPD，不同肺区具有不同的时间常，不同肺区具有不同的时间常数，并且由于气道塌陷，吸气相和呼气相的呼吸力学是不数，并且由于气道塌陷，吸气相和呼气相的呼吸力学是不同的。通常吸气相的时间常数低于呼气相。同的。通常吸气相的时间常数低于呼气相。未将呼吸机管路的阻力计算在内，往往低估了实际的时间未将呼吸机管路的阻力计算在内，往往低估了实际的时间常数。常数。不能对每一次的呼吸周期进行持续监测。不能对每一次的呼吸周期进行持续监测。60616263其他简化方法其他简化方法 TCVT/PEFR 该方法适用于线性单室模型，不存

23、在动态肺该方法适用于线性单室模型，不存在动态肺充气，且肌肉放松时充气，且肌肉放松时 TC75VTVT75/PEFR75 64呼吸功（呼吸功（WOBWOB） 总呼吸功（总呼吸功（WtotWtot）：病人和呼吸机所做的功之和）：病人和呼吸机所做的功之和 病人呼吸功（病人呼吸功（WpatWpat）: :在自主呼吸中测得的病人所做的功在自主呼吸中测得的病人所做的功 呼吸机呼吸功（呼吸机呼吸功（WvenWven）：机械通气时呼吸机所做的功）：机械通气时呼吸机所做的功 附加功（附加功（WimpWimp）：克服呼吸机管路和气管插管所做的功）：克服呼吸机管路和气管插管所做的功 生理功（生理功（WphyWphy

24、）：克服呼吸系统阻力所做的功）：克服呼吸系统阻力所做的功 弹性呼吸功（弹性呼吸功（WelaWela）：克服呼吸系统弹性阻力所做的功）：克服呼吸系统弹性阻力所做的功 粘性阻力呼吸功（粘性阻力呼吸功（WresWres）：克服呼吸道粘滞阻力所做的功）：克服呼吸道粘滞阻力所做的功 WtotWtotWpatWpatWvenWvenWimpWimpWphyWphy65呼吸功的组成呼吸功的组成66呼吸功的测定方法呼吸功的测定方法计算公式计算公式 WOB= Pdv，为压力容积曲线下的面积，为压力容积曲线下的面积 WOBp=(PEEPOES)dV+2*CCW/VT 其中其中P PEEEE为呼气末食道压，为呼气末

25、食道压，P POESOES为每一次呼吸开始的食为每一次呼吸开始的食道压，道压，C CCWCW为胸壁顺应性（假定为为胸壁顺应性（假定为0.2L/cmH0.2L/cmH2 2O O）67呼吸功的图解法呼吸功的图解法68影响呼吸功测定的因素影响呼吸功测定的因素 食道压的准确性食道压的准确性 胸壁顺应性：呼吸肌必须放松胸壁顺应性：呼吸肌必须放松 肺气容积和气道口测定容积的不一致性肺气容积和气道口测定容积的不一致性 胸腹部的变形：如腹胀和人机对抗时，呼吸胸腹部的变形：如腹胀和人机对抗时，呼吸肌未完全放松肌未完全放松 其他未考虑的呼吸功的组成部分其他未考虑的呼吸功的组成部分69呼吸功的单位呼吸功的单位 J

26、/min：每一次呼吸的呼吸功每一次呼吸的呼吸功呼吸频率呼吸频率 正常值为正常值为3.9 J/min J/L：(J/min)/MV，个体越大，其值越大，并个体越大，其值越大，并与呼吸阻力成正相关，便于个体间比较。与呼吸阻力成正相关，便于个体间比较。 正常值为正常值为0.47 J/L70监测呼吸功的意义监测呼吸功的意义选择通气模式选择通气模式调节呼吸支持水平调节呼吸支持水平指导撤机：指导撤机：0.75J/L0.75J/L脱机多能成功脱机多能成功评价呼吸机管路对呼吸功的影响评价呼吸机管路对呼吸功的影响定量评价人机协调性定量评价人机协调性71压力时间乘积（压力时间乘积（PTPPTP） 概念概念 PTP

27、PTP肌肉收缩时间肌肉收缩时间肌肉产生的压力变化肌肉产生的压力变化 真实地反映了呼吸肌的努力，与呼吸氧耗的真实地反映了呼吸肌的努力，与呼吸氧耗的相关性比呼吸功更好。相关性比呼吸功更好。 计算方法：计算方法：通过食道压曲线进行计算通过食道压曲线进行计算 PTP（POEE-PES）+（Vol/CCW）dt/tmin7273呼吸中枢驱动力呼吸中枢驱动力 影响呼吸中枢驱动力的因素影响呼吸中枢驱动力的因素 呼吸前负荷呼吸前负荷 呼吸后负荷呼吸后负荷 呼吸肌的功能状态呼吸肌的功能状态 74吸气吸气0.10.1秒末闭合气道压（秒末闭合气道压（P P0.10.1）测定方法：测定方法：FRCFRC位阻断气道位阻

28、断气道0.10.1秒秒 无流速变化无流速变化 无容积变化无容积变化 与呼吸阻力无关与呼吸阻力无关P0.1仅反映呼吸中枢的驱动作用仅反映呼吸中枢的驱动作用7576P0.1P0.1的临床应用的临床应用监测呼吸中枢的化学感受反应监测呼吸中枢的化学感受反应调节调节PSVPSV的压力支持水平的压力支持水平指导撤机指导撤机77影响影响P0.1P0.1测定的因素测定的因素 呼气末肺容积：呼气末肺容积： 气道塌陷气道塌陷: :使气道压力的变化在相当的程度上滞后于使气道压力的变化在相当的程度上滞后于食道压的变化，使实测压力明显低于实际值。食道压的变化，使实测压力明显低于实际值。 胸壁变形：使呼气末肺容积发生改变

29、胸壁变形：使呼气末肺容积发生改变 呼气肌用力：使呼气末肺容积低于呼气肌用力：使呼气末肺容积低于FRCFRC 驱动压力波形：压力流速时相滞后驱动压力波形：压力流速时相滞后78呼吸中枢驱动力呼吸中枢驱动力 平均吸气流速（平均吸气流速（V VT T/T/TI I）与与PCOPCO2 2 水平直接相关，重复性好水平直接相关，重复性好过低估计呼吸中枢驱动水平过低估计呼吸中枢驱动水平 呼吸肌肌电图（呼吸肌肌电图（EMGEMG）所有呼吸肌肌电的综合反映所有呼吸肌肌电的综合反映受附近肌肉肌电的影响大，个体间可比性差受附近肌肉肌电的影响大，个体间可比性差79呼吸肌肌力呼吸肌肌力肺活量（肺活量（VCVC）最大吸气

30、压（最大吸气压（MIPMIP） 反映所有呼吸肌肌力的总和反映所有呼吸肌肌力的总和跨膈压（跨膈压（PdiPdi）=Ppl-Pab=Peso-Pga=Ppl-Pab=Peso-Pga 反映膈肌肌力反映膈肌肌力80呼吸肌耐力呼吸肌耐力 指呼吸肌维持一定的力量或作功时对疲劳指呼吸肌维持一定的力量或作功时对疲劳的耐受性。耐力比力量更重要。的耐受性。耐力比力量更重要。 MV/MMV 膈肌张力时间指数（膈肌张力时间指数（TTdiTTdi） TTdi=Pdi/Pdimax*Ti/Ttot EMGEMG 高频波高频波/ /低频波低频波 ，表明呼吸肌耐力，表明呼吸肌耐力 呼吸浅快指数（呼吸浅快指数（f/VTf/VT）81呼吸力学曲线（环）呼吸力学曲线（环）推算指标：顺应性、呼吸功推算指标：顺应性、呼吸功气流受限和肺过度充气的判断气流受限和肺过度充气的判断确定潮气量和最佳确定潮气量和最佳PEEPPEEP判断触发灵敏度是否合适判断触发灵敏度是否合适人机协调的监测人机协调的监测气道分泌物过多的判断气道分泌物过多的判断支扩药物效果的判断支扩药物效果的判断呼吸机管道系统密闭性的判断呼吸机管道系统密闭性的判断82压力容积环（压力容积环（P-VP-V环）环）静态静态PV环环动态动态PV环环838