呼吸机参数物理特性和调节(讲稿)

1、机械通气的生理概述 长峰医疗器械有限公司 医学(yxu)顾问柴振安 共六十九页机械通气(tng q)的生理概述1.机械通气基本概念；2.流量、容量、压力波形(b xn)；3.呼吸系统顺应性和阻力；4.呼吸功；5.向量环；6.P0.1；7.偏流；8. PCV、PSV的上升斜率和呼气触发灵敏度；9. Peepi;10. 机械通气临床举例;共六十九页1.1机械(jxi)通气基本概念通气模式:CMV潮气量:Vt750ml通气频率:f15beat/min吸气峰流速:PIF30、60L/min;恒定流速：:吸入氧浓度(nngd):40%静态顺应性:Cst50ml/cmH2O气道阻力:Raw10cmH2O/

2、(L/s)呼吸周期：Ttotal=60s/f=4s吸气时间：TiTi=Vt/PIF=750ml/500ml/s（30L/min）=1.5s;Ti=Vt/PIF=750ml/1000ml/s（60L/min）=0.75s;呼气时间：Te=4-0.75=3.25s or 2.5s共六十九页现代(xindi)呼吸机呼吸力学检测指标共六十九页1.1.2指数函数指数增加(zngji)函数机械通气的呼吸力学许多参数呈指数函数关系，指数函数可分为指数增长函数和指数减少函数，流量/时间、压力/时间、容量/时间都符合指数增长函数；指数增长函数；y= yfinal(1-e-t/) 随着时间的延长,容积不断增大，容

3、积变化率在起始阶段(jidun)最大,越接近最大值yfinal变化率越小； y是个变量，yfinal是y最大值，e是自然常数，2.7182818,是时间常数,t是时间.共六十九页1.1.2指数(zhsh)减少函数和时间常数流量/时间、压力/时间、容量/时间都符合指数减少函数；指数减少函数；y= y0-e-t/ 随着时间的延长(ynchng),容积不断减少，容积变化率在起始阶段最大,越接近最小值y0变化率越小； y是个变量，y0是y最小值，趋于零 是时间常数： 是一个时间段值，是代表一段时间里的变化率； 越小意味着变化率越大，而越大意味着变化率越小经过一个后, y从最大值减少至36.7%，二个后

4、, y=13.5%,三个后, y=4.9%.共六十九页1.2.1压力/时间(shjin)曲线中的时间(shjin)常数恒定(hngdng)流速通气时的压力/时间曲线包括峰压、平台压和呼气肢递减指数下降，时间常数=Cst*Raw;呼吸系统Cst正常值为0.1L/ cmH2O；Raw正常值为约10 cmH2O/L/s；=1；如果呼气时间小于3,就终止呼气而转为吸气,就会发生气体陷闭,并产生内源性PEEP.共六十九页1.2.2流量时间(shjin)波形中的时间(shjin)常数和PEEPi 观察(gunch)和测定PEEPi共六十九页2.波形(b xn)流量/时间压力(yl)/时间容量/时间共六十九

5、页2.1测定(cdng)流速在吸气和呼气相均测定(cdng)患者的流速/容量 共六十九页2.2流量(liling)/时间曲线流量/时间曲线反映了吸气(x q)流速和呼气流速各自的变化形式，其中吸气(x q)流速和通气的模式有关，而呼气流速和呼吸系统的顺应性和阻力有关其中方波（）和递减波（）是临床上最常用的波形共六十九页2.3.1自主呼吸流量(liling)/时间曲线自主呼吸流速大小和持续时间由患者(hunzh)自己决定，正常波形近似正弦波共六十九页2.4.1流量(liling)时间波形的意义鉴别(jinbi)呼吸方式共六十九页GUANCHA2.4.2流量(liling)时间波形的意义压力控制(

6、kngzh)通气时吸气时间的设定及其影响共六十九页2.4.3流量(liling)时间波形的意义观察气道阻塞(zs)情况共六十九页2.4.4流量时间(shjin)波形的意义观察患者(hunzh)对支气管扩张药物的反应共六十九页容量控制的容量/时间(shjin)曲线（）.恒定流速波形，在吸气相容量是线形增加的平台期保持恒定，呼气相容量是递减(djin)指数下降；共六十九页压力控制的容量(rngling)/时间曲线（）.递减流速波形，在吸气相容量(rngling)是指数增加，呼气相容量(rngling)是线形下降；共六十九页2.5.1测定(cdng)压力在Y型接头处测定(cdng)压力共六十九页2.

7、5.2分析压力(yl)时间波形的意义确定呼吸(hx)方式和通气模式共六十九页2.5.3辅助控制(kngzh)通气（）辅助控制通气时，患者既能通过自主吸气触发呼吸机从而确定呼吸频率(pnl)（）；如果患者自主呼吸频率低于预设频率或无力触发时，呼吸机以预设频率取代，提供不低于预设水平的通气量（）共六十九页2.5.4分析压力(yl)时间波形的意义确定呼吸(hx)方式和通气模式共六十九页2.5.5分析压力时间(shjin)波形的意义确定呼吸(hx)方式和通气模式共六十九页2.5.6同步间歇指令(zhlng)通气(SIMV)患者吸气触发同步(tngb)间歇指令通气SIMV和压力支持通气PSV,保证机械呼

8、吸和自主呼吸相同步(tngb),又不影响自主呼吸.和左图SIMV+自主呼吸比较，SIMV+PSV给病人提供更多的支持。共六十九页2.5.7分析压力时间(shjin)波形的意义触发水平是否恰当(qidng)；触发功估计：倒三角A面积pressure time product (PTP)越大，病人做的呼吸功越大；P0.1就是测倒三角A的压力值。 共六十九页2.5.8分析压力时间(shjin)波形的意义评价吸气时间(shjin)和吸呼比设定共六十九页2.5.9分析压力时间(shjin)波形的意义压力型通气(tng q)的流量/压力上升斜率/时间共六十九页2.5.10分析压力(yl)时间波形的意义定容

9、型通气的流量(liling)/压力上升斜率/时间共六十九页3.1.1呼吸系统(h x x tn)顺应性和阻力和胸腔压力关系共六十九页3.1.2 呼吸系统(h x x tn)顺应性肺顺应性CL和胸壁顺应性CW均为0.2L/ cmH2O，呼吸系统总顺应性CRs为0.1L/ cmH2O：CL=v/p（ao-pl）（跨肺压）；CW =v/p（pl-bs）（跨胸壁压）；CRs=v/p（ao-bs）（跨胸压）因CW 是弹性(tnxng)阻力的倒数，CL是非弹性阻力的倒数，呼吸系统总阻力等于弹性阻力和非弹性阻力之和，所以：共六十九页3.1.3呼吸系统(h x x tn)阻力呼吸系统总阻力Rs= 1/ CRs

10、 =呼吸道阻力RL (包括气道阻力Raw) (1/CL)+胸壁阻力Rw(1/CW)。或者：Raw=p（alv-ao）/v；RL=p（ao-pl）/v；Rw=p（pl-bs）/v；Rs=p（alv-bs）/v约10 cmH2O/L/s；因此任何影响胸壁扩张、肺组织弹性、肺表面活性物质合成、分泌(fnm)和破坏等都会影响CRs。（见上图）共六十九页3.1.4采用(ciyng)气道闭合法来测定呼吸系统顺应性示意图共六十九页3.1.5测定(cdng)呼吸系统静态和动态顺应性根据下列(xili)公式计算： Cst=VT/Pplat-PEEP 60-100ml/ cmH2OCd= VT/PIP-PEEP

11、50-80 ml/ cmH2O有内源性PEEP（PEEPi）时，根据下列公式计算：Cst=VT/Pplat-PEEP- PEEPi因此在有PEEPi的 COPD病人，如果忽视它的存在，可能会过低估计呼吸系统总顺应性。共六十九页静态(jngti)顺应性计算方法共六十九页动态(dngti)顺应性的计算方法共六十九页3.2.1呼吸系统阻力增高(znggo)和顺应性减退呼吸系统阻力增高时，平台(pngti)压不变，而峰压增加。顺应性减退时，平台压增高，引起峰压增加。共六十九页3.4.1 VCV 中吸气阻力(zl),呼气阻力(zl),自主呼吸功的关系（1）潮气量（VT）=吸气流速（Vi）吸气时间（Ti）

12、（2）吸气阻力（Ri）=峰压（PIP）平台压（Pplat）/吸气流速(Vi) （3）呼气阻力（Re）=峰压（PIP)-呼吸(hx)末正压(PEEP) /呼气流速（Ve）（4）正常自主呼吸功=(气道峰压-1/2 平台压)* 潮气量/10=0.56joules共六十九页气道(包括(boku)插管等)阻力：气道阻力是非弹性阻力的主要内容，气道阻力与管道长度、内径、气流速度、形态以及气体物理条件都有关系。在平直管道里，层流(cn li)条件下，符合Poiseuile定律： R=8nL/r4其中R是气道阻力；r是管道半径；L是管道长度；n是气体粘度；在湍流条件下，符合： R=V*摩擦因子*L/42 r5

13、共六十九页气道(包括(boku)插管等)阻力COPD急性发作(fzu)的病人，气道分泌物和呼吸频率增加而阻力大大增加。吸入支气管扩张剂、一氧化氮(NO)、氦氧混合气有助于降低气道阻力.共六十九页共六十九页4.2 呼吸(hx)功：每个呼吸动作均需克服胸壁的弹性阻力和肺的非弹性阻力，即需做呼吸功。总呼吸功70%是克服弹性阻力和30%是克服非弹性阻力（主要是气道阻力）。正常总呼吸功只占总氧耗的1%-3%。COPD病人克服气道阻力需做呼吸功最高达到50%。因此在机械(jxi)通气同时，要加强气道湿化、吸痰，减少病原体繁殖、控制炎症、减少分泌物，降低气道阻力，减少呼吸功。共六十九页适当的频率和潮气量可使

14、总呼吸(hx)功降低到最小适当(shdng)的频率和潮气量可使总呼吸功降低到最小，在肺泡通气量恒定时，呼吸频率增加使得死腔量增加，呼吸功也相应增加。共六十九页4.3顺应性和呼吸(hx)功的关系共六十九页气道阻力和呼吸(hx)功的关系共六十九页5.1向量(xingling)环压力容量(rngling)环流速/容量环共六十九页5.1.1压力/容量环 时间(shjin)触发的指令呼吸呼气(h q)02040602040-600.2LITERS0.40.6PawcmH2O吸气VT 反时针共六十九页5.1.2压力容量(rngling)环 患者触发自主呼吸吸气(x q)呼气02040602040-600.

15、2LITERS0.40.6PawcmH2OVT顺时针共六十九页5.1.3压力/容量环 患者触发(chf)的自主呼吸0204060-20-40-600.20.40.6LITERSPawcmH2OVT测定 附加(fji) 呼吸功WOB 呼吸功克服气道阻力和肺弹性，驱动气体进入肺内并呼气所要作的功。共六十九页5.1.4压力/容量环 患者(hunzh)触发呼吸机-辅助呼吸吸气(x q)02040602040-600.2LITERS0.40.6PawcmH2O辅助开始VT 共六十九页5.1.5压力/容量(rngling)环 患者触发呼吸机-辅助呼吸吸气(x q)呼气02040602040-600.2Li

16、ters0.40.6PawcmH2OVT 从顺时针倒反时针辅助开始患者触发辅助呼吸的附加功共六十九页5.2.1分析压力(yl)/容量环的意义计算吸气面积(min j)估测触发呼吸功共六十九页分5.2.2析压力(yl)/容量环的意义监测 Bias-flow 节约(jiyu)触发功的作用共六十九页5.2.3分析压力(yl)/容量环的意义曲线形态(xngti)不变，斜率移动-反映顺应性改变共六十九页5.2.4分析(fnx)压力/容量环的意义曲线改变，斜率移动-反映阻力(zl)变化共六十九页5.3.1正常和异常肺泡(fipo)跨肺压和切变力变化共六十九页5.3.1肺泡(fipo)跨肺压和切变力的损伤：

17、肺泡扩张时受两个力的作用，即向外法向力（在肺组织为跨肺压，控制通气时，近似平台压）和法向力垂直的切变力，切变力的大小和单位时间的运动速度变化（dv/dt）成正比。其大小与平台压形成的速度直接相关，与顺应性呈反向关系。低容积时，小气(xio qi)道和肺泡的周期性陷闭可导致切变力的损伤，病变重和病变轻的区域，顺应性不同，在交界处也可产生变切力。共六十九页常规通气(tng q)和保护性通气(tng q)的比较共六十九页ARDS伴PEEP作用(zuyng)原理共六十九页5.3.2分析压力/容量(rngling)环的意义上拐点(ui din)-PIP，VT下拐点-PEEP,Pbase共六十九页5.3.

18、3呼吸系统顺应性和不同(b tn)疾病peep的设置共六十九页5.3.4机械通气(tng q)肺损伤引起的临床表现1 高容量损伤;2 高压力损伤;3 变切力损伤;4 生物损伤; 在中、高容量的通气过程会发生肺生物损伤,机械通气通过炎性细胞和炎性介质(白介素;肿瘤坏死因子等)途径促进肺损伤的发生和发展(fzhn).肺损伤临床表现为肺泡破裂; 肺间质、纵膈和皮下气肿、心包和腹膜后积气以及气腹和气胸。共六十九页5.3.5肺泡通气(tng q)过度通气(tng q)的危害性但是近年来发现，肺泡(fipo)通气过度通气也带来较大的危害，包括引起ARDS病人因VT过大和较高的通气压力造成容量损伤；肺泡通气

19、过度通气引起PaCO2过度降低，脑血管收缩，氧离曲线左移，呼吸性硷中毒等，组织缺氧加重。 COPD病人在此情况下难以撤机.在PaCO275mmHg时，只要稍增加VA，即能明显增加PaO2，降低PaCO2。共六十九页5.3.6允许(ynx)性高碳酸血症（permissive hypercapnia ventilation, PHC）是近年来机械通气（MV）的一种策略，在发生肺损伤的高危患者，若维持PaCO2和pH 的正常，必须有较高的通气压力或VT，而高通气压力或VT会显著增加机械通气相关性肺损伤(包括肺生物伤)的机会(j hu)。为了保护肺组织免受损伤，必须容许VT或通气压力适当下降和一定程度的PHC。在ALI大白兔机械通气的试验中，高碳酸血症组的气道峰压显著低于对照组，超氧化物岐化酶SOD和丙二醛MDA活性高于对照组，肺湿质量/干质量比及肺通透指