床旁呼吸力学-詹庆元

1、床旁呼吸力学监测及其在机械通气中的应用首都医科大学附属北京朝阳医院北京呼吸疾病研究所詹 庆 元 呼吸力学的概念(respiratory mechanics或lung mechanics) 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 以压力、容积和流速的相互关系解释呼吸运动现象动态呼吸力学 研究压力与流速的相互关系静态呼吸力学 研究压力与容积的相互关系学习呼吸力学的意义呼吸生理是机械通气的灵魂呼吸力学是呼吸生理的灵魂1 加深对呼吸生理和病理生理的认识2合理运用机械通气的基础3研究新型通气模式的需要4. 研制呼吸监护仪和治疗仪的需要 呼吸力学的学习方法认识到呼吸力学的重要性不要有畏难情绪注

2、重基本概念和理论注重在机械通气实践中应用和提高呼吸系统的力学特性弹性(elastic)：弹性阻力（elastance）粘性(resistive)：粘性阻力（resistance）惯性(inertial)：惯性阻力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（Raw）概念：气体在气道内流动所产生的磨擦力 Raw8l/(r4)具有容积和流速依赖性吸气阻力和呼气阻力弹性阻力与顺应性 顺应性： CV/P 除与呼吸系弹性有关外，还与肺容积有关静态顺应性（Cst） 与呼吸系弹性有关动态顺应性（Cdyn） 与呼吸系弹性和气道阻力及呼吸频率有关气管插管对阻力的影响肺过度充气 (p

3、ulmonary hyperinflation)静息平衡位（resting equilibrium position）功能残气量（functional residual capacity，FRC）肺过度充气：呼气末肺容积（EELV）超过FRC分类：静态肺过度充气：恒定外力作用，如PEEP（static pulmonary hyperinflation，SPH）动态肺过度充气：呼气不完全（dynamic pulmonary hyperinflation，DPH） 呼吸系统容积与呼吸系统压力变化FRCPalv=0PEEPPEEPiVdynVstTotal PEEP时间常数（）对任一呼吸系统，其容积

4、变化(V)与压力变化(P)呈指数函数的关系，其函数特征可以用时间常数来表示： RC或VT/F正常为0.4秒决定气体在肺内的分布和排空速度遵循指数函数规律的变化过程：肌松状态下压力控制通气（PCV）时的吸气压力变化肌松状态下任何模式下的呼气压力的变化自主呼吸状态下被动呼气时的压力变化肺区的概念快肺区：气道阻力小，肺弹性差气体分布和排空快慢肺区：气道阻力大，肺弹性好气体分布和排空慢基本参数的测量基础原始参数计算公式计算模型呼吸力学监测的三要素压力（pressure，） 气体，液体，电机械压力传感器流速（flow，）压力式流速仪：伯努利方程FP/R（Pr4）/( 8l)非压力式流速仪：热金属丝（ho

5、t wire）型Fleisch 流量传感器容积（volume）肺量计计算流量对时间的积分呼吸电抗体描法（RIP）单向阀强迫振荡法（FOT）气体稀释法运动方程（equation of motion） P FR +VT/Crs IdV/dt + PEEPi P为驱动压力，PEEPi为内源性呼气末正压，VT为潮气量，Crs为呼吸顺应性，R为粘滞阻力，F为流速，I为惯性阻力，dV/dt为加速度运动方程是整个呼吸力学监测的基础！呼吸力学研究的机械模型（lung model） 1.线性单室模型 反映了整个呼吸系统“ 平均”的呼吸力学状况适合于健康人和限制性肺疾病不适合严重的COPD、ARDS和主支气管狭窄

6、 2.线性双室模型 适用于COPD、ARDS、单侧肺和主支气管狭窄等 3.非线性单室模型 适用于ARDS和肺纤维化 容积控制通气的呼吸力学曲线不同部位压力波形气道峰压（PD）的影响因素吸气流速气道阻力潮气量胸肺顺应性呼气末正压（PEEP）内源性呼气末正压（PEEPi）平台压（PS）的影响因素潮气量胸肺顺应性PEEP内源性呼气末正压（PEEPi）流速或气道阻力对气道 峰压产生影响，但对平台压无影响顺应性的变化对气道峰压和平台压都产生相同影响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平均气道压(Pmean)数个周期中气道压的平均值与影响PD的因素及吸气时间长短有关近似于平均肺泡

7、压其大小与对心血管系统的影响直接相关内源性呼气末正压（PEEPi）概念 在肺的弹性回缩下导致呼气末肺泡内呈正压，称为PEEPi。PEEPi的存在说明呼气末肺容积未能回到正常FRC状态，即存在动态肺过度充气（DPH）。PEEPi产生的机制等压点学说PEEPi的影响因素呼气阻力增加 呼吸系统顺应性增高通气量过大呼气时间不足呼气气流受限呼气肌的作用 PEEPi的类型不伴有肺过度充气的PEEPi伴有肺过度充气但无气流受限的PEEPi伴有肺过度充气和气流受限的PEEPiPEEPi的临床意义增加呼吸功增加肺损伤的危险性对循环系统的影响对肺通气的影响：导致呼吸肌疲劳，肺泡通气量降低对气体交换的影响 ：通气的

8、不均衡分布对临床所测呼吸系统顺应性的影响 PEEPi的监测方法:间接观察 胸围增大；患者呼吸费力；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吸气中断； 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；容量控制通气时气道压力升高。 PEEPi对气道压的影响PEEPi的监测方法:直接测量呼气末气道阻断法同步记录气道口压力与流速法食道球囊法间断气道阻断法 Mueller动作法 呼气末阻断法测定PEEPiPEEPi阻断 食道球囊法测定PEEPi FlowVolPawPes PEEPi的临床应用 降低PEEPi：COPD，哮喘 延长呼气时间 降低气道阻力

9、减少分钟通气量 消除呼气肌的作用增加PEEPi：ARDS，肺间质纤维化呼气末正压（PEEP）PEEP与CPAP的概念PEEP的生理学效应COPD：减少呼吸功ARDS：使萎陷肺泡复张，减少分流，改善顺应性和V/Q比值支气管哮喘：有争议胸内压（Ppl）/食道压（Pes）胸内压与食道压的关系食道内压能较好地反映胸内压绝对值有一定的差别两者的变化幅度和趋势一致测量方法：食道球囊法影响食道压测定的因素影响胸内压的因素：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，气囊位置压力传导介质呼气肌用力：可使胸内压增加食道变形：体位变化时可使食道变形食道肌肉收缩：

10、表现为Pes/Ppl心脏跳动食道球囊位置的判断食道压测定的临床应用反映胸内压反映自主呼吸努力对肺动脉嵌顿压（PCWP）的影响计算跨膈压有关压差的概念流 速吸气峰流速（PIFR）呼气峰流速（PEFR）平均吸气流速（VT/TI）流速波形 FH容积控制通气中的吸气流速波形容 积1VT，VC，FEV1.02分钟通气量（VE）3补呼气容积（ERV）4功能残气量（FRC）5呼气末肺容积（EELV）阻力和顺应性的测定方法：阻断法吸气末阻断法呼气末阻断法计算公式顺应性总静态顺应性（Cst）=VT/(Ps-PEEP-PEEPi)肺静态顺应性（Clst）= VT/(Ps-Ppl-PEEP-PEEPi)总动态顺应性

11、（Cdyn）=VT/(PD-PEEPPEEPi)胸壁顺应性总顺应性肺顺应性有效顺应性（Ceff）VT/ PD气道吸气阻力Raw,max=(PD-Ps)/FRaw,min=(PD-P1)/F传统方法的局限性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难以获得判断自主呼吸活动的指标流速恒定阻力和顺应性的其他测定方法最小平方匹配法（LSF）强迫振荡法（FOT）优点：可用于被动呼吸和自主呼吸宜于 持续监测 时间常数的测定经典方法： 通过测定呼吸系统的阻力和顺应性直接计算存在的问题： 适用于单室模型，对于COPD，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

12、不同的。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常数。不能对每一次的呼吸周期进行持续监测。其他简化方法TCVT/PEFR 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TC75VTVT75/PEFR75 呼吸功（WOB）总呼吸功（Wtot）：病人和呼吸机所做的功之和病人呼吸功（Wpat）:在自主呼吸中测得的病人所做的功呼吸机呼吸功（Wven）：机械通气时呼吸机所做的功附加功（Wimp）：克服呼吸机管路和气管插管所做的功生理功（Wphy）：克服呼吸系统阻力所做的功弹性呼吸功（Wela）：克服呼吸系统弹性阻力所做的功粘性阻力呼吸功（Wres）：克

13、服呼吸道粘滞阻力所做的功 WtotWpatWvenWimpWphy呼吸功的组成呼吸功的测定方法计算公式WOB=Pdv，为压力容积曲线下的面积WOBp=(PEEPOES)dV+2*CCW/VT 其中PEE为呼气末食道压，POES为每一次呼吸开始的食道压，CCW为胸壁顺应性（假定为0.2L/cmH2O）呼吸功的图解法影响呼吸功测定的因素食道压的准确性胸壁顺应性：呼吸肌必须放松肺气容积和气道口测定容积的不一致性胸腹部的变形：如腹胀和人机对抗时，呼吸肌未完全放松其他未考虑的呼吸功的组成部分呼吸功的单位J/min：每一次呼吸的呼吸功呼吸频率 正常值为3.9 J/min J/L：(J/min)/MV，个体

14、越大，其值越大，并与呼吸阻力成正相关，便于个体间比较。 正常值为0.47 J/L监测呼吸功的意义选择通气模式调节呼吸支持水平指导撤机：0.75J/L脱机多能成功评价呼吸机管路对呼吸功的影响定量评价人机协调性压力时间乘积（PTP）概念 PTP肌肉收缩时间肌肉产生的压力变化 真实地反映了呼吸肌的努力，与呼吸氧耗的相关性比呼吸功更好。计算方法：通过食道压曲线进行计算 PTP（POEE-PES）+（Vol/CCW）dt/tmin呼吸中枢驱动力 影响呼吸中枢驱动力的因素呼吸前负荷呼吸后负荷呼吸肌的功能状态 吸气0.1秒末闭合气道压（P0.1）测定方法：FRC位阻断气道0.1秒无流速变化无容积变化与呼吸阻

15、力无关P0.1仅反映呼吸中枢的驱动作用P0.1的临床应用监测呼吸中枢的化学感受反应调节PSV的压力支持水平指导撤机影响P0.1测定的因素呼气末肺容积：气道塌陷: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。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FRC驱动压力波形：压力流速时相滞后呼吸中枢驱动力 平均吸气流速（VT/TI）与PCO2 水平直接相关，重复性好过低估计呼吸中枢驱动水平 呼吸肌肌电图（EMG）所有呼吸肌肌电的综合反映受附近肌肉肌电的影响大，个体间可比性差呼吸肌肌力肺活量（VC）最大吸气压（MIP） 反映所有呼吸肌肌力的总和跨膈压（P

16、di）=Ppl-Pab=Peso-Pga 反映膈肌肌力呼吸肌耐力 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。MV/MMV膈肌张力时间指数（TTdi） TTdi=Pdi/Pdimax*Ti/TtotEMG 高频波/低频波，表明呼吸肌耐力呼吸浅快指数（f/VT）呼吸力学曲线（环）推算指标：顺应性、呼吸功气流受限和肺过度充气的判断确定潮气量和最佳PEEP判断触发灵敏度是否合适人机协调的监测气道分泌物过多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压力容积环（P-V环）静态PV环动态PV环大注射器法描记P-V曲线呼吸机法描记P-V曲线低流速法描记P-V曲线临床应用调节PEE

17、P： Pinflex+23cmH2O计算呼吸系统顺应性（Crs）调节潮气量：使气道压低于Pdeflex测定肺泡复张容积 Step 1: 测量PEEP所致的FRC(吸气末撤掉PEEP并延长呼气时间) FRCVE(ZEEP) VE(PEEP)Step 2: 分别描计ZEEP和PEEP的PV曲线 Step 3: RV= V20(PEEP) + FRC V20(ZEEP)描记和应用PV曲线注意问题在肌松状态下进行测量动态监测低位拐点的判断：肉眼法和计算法，部分病人找不到Pinflex，或范围较大最佳PEEP是一平均值，相对于大多数肺泡而言为“ 最佳”综合评价PEEP的调定：最大氧运输量(DO2)、最低

18、肺血管阻力、最低肺血分流(S/T)呼吸力学曲线分析步骤确定通气模式控制模式：VCV，PCV自主呼吸模式：PSV，CPAP，自主呼吸皆而有之：SIMVPSV分别分析自主呼吸和控制通气每一次通气的流速发生过程是否协调分析原因，寻找对策ACMV中的流速不协调原因固定流速峰流速不够潮气量不够对策上调流速采用压力限制方式采用PCVVA V 常用抢救药品应用知识 尼可刹米（可拉明0.375g/1.5ml）1、药理作用：选择性的兴奋延髓呼吸中枢，使呼吸加深加快。2、适应症：用于中枢性呼吸抑制及循环衰竭、及其他中枢抑制药的中毒。3、注意事项：如剂量过大导致惊厥时，可用短效巴比妥类，如硫喷妥钠控制。4、不良反应

19、：常见面部刺激症、烦躁不安、抽搐、恶心、呕吐等。1135、给药方法：皮下、肌肉、静注。6、护理观察：（1）作用短暂，仅维持数分钟；（2）大剂量引起血压升高，心悸、出汗、呕吐、震颤及肌强直洛贝林（山梗菜碱3mg/1ml）1、药理作用：本品刺激颈动脉和主动脉弓化学感受器，反射性兴奋呼吸中枢。 2、适应症：用于新生儿窒息，各种原因引起的早期呼吸衰竭。3、注意事项：大剂量可兴奋迷走神经而导致心动过缓，传导阻滞，特大剂量可引起惊厥，呼吸麻痹，不良反应有恶心，呕吐，头痛，心悸。4、不良反应：恶心呕吐、呛咳、头痛、心悸等。5、给药方法：静注、肌注、皮下。6、护理观察：（1）恶心、呕吐、呛咳、心痛、心悸等（2

20、）大剂量引起心动过速、传导阻滞、呼吸抑制甚至晕厥一般情况下可拉明和洛贝林联合应用，称之为呼吸兴奋剂。去甲肾上腺素（正肾2mg/1ml）1、药理作用：直接兴奋受体，对受体作用较弱使全身血管收缩而使血压升高。2、适应症：治疗各种休克。3、注意事项（1）药液外漏可引起局部组织坏死；（2）本品强烈的血管收缩足以使生命器官血流减少，肾血流锐减后尿量减少，组织血供不足导致缺氧和酸中毒；持久或大量使用时，可使回心血流量减少，外周血管阻力增高，心排血量减少，后果严重。4、护理观察：（1）禁止肌注和皮下注射（2）注意血压监测（3）严重高血压、动脉硬化、无尿病人忌用（4）消化道止血：8mg去甲肾上腺组加入100m

21、l生理盐水口服或胃管内注入肾上腺素（付肾1mg/1ml）1、药理作用：可兴奋心脏，收缩血管，能解除支气管平滑肌痉挛，减轻支气管粘膜充血水肿。2、适应症：过敏性休克，支气管哮喘，心跳骤停的抢救。3、注意事项：不良反应有面色苍白，心慌，头痛，心律失常，停药后消失，剂量过大注射入血管使血压骤升，反复局部注射易引起局部坏死。4、禁用于高血压，心脏病，糖尿病，甲亢，洋地黄中毒，心源性哮喘，出血性休克等患者间羟胺（10mg/1ml）1、药理作用：本品主要直接激动a肾上腺素受体而其作用。2、适应症：用于治疗低血压3、不良反应：心律失常4、给药方法：静注、皮下、肌内5、注意事项：甲亢、高血压、糖尿病、冠心病患

22、者慎用。静注时药液外溢，可引起局部血管严重收缩，导致组织坏死腐烂或红肿硬结形成脓肿多巴胺（20mg/2ml）1、药理作用：兴奋1受体，大剂量可兴奋受体，中剂量增强心肌收缩力，小剂量兴奋肾，脑，肠系膜血管及冠状动脉。 2、适应症：各种类型的休克，肾功能不全，心力衰竭，难治性心力衰竭。 3、注意事项：本品应强调按个体差异用药，用药前要注意补足血容量。不能与碱性药物合用。静注不应漏出血管。心动过速者禁用。 4、不良反应：胸痛、呼吸困难、心律失常。5、给药方法：静注应用。6、护理要点：（1）该药需要遮光密闭保存（2）大剂量可使呼吸加速、心律失常、过量可致快速性心律失常，可密切观察（3）使用前应补充血容

23、量及纠正酸中毒（4）静脉滴注，应观察血压、心率、尿量和一般状况（5）对有周围血管病史者应用本品时，需要密切观察肢体色泽、温度变化，以防肢体严重缺血坏死去乙酰毛花苷（西地兰0.4mg/2ml）1、药理作用：强心药，加强心肌收缩力，减慢心率与传导。2、适应症：急性心力衰竭，心房颤动，室上性心动过速。3、注意事项：不良反应有胃肠道反应，心脏毒性，神经系统症状。本品禁与钙合用，必要时间隔4小时。静脉注射要慢，应注意心率，心律的变化。 4、不良反应：洋地黄中毒。5、给药方法：肌注、静射。6、护理要点：（1）观察血压、心律及心率（2）心电图（3）心功能检测（4）肾功能（5）电解质过量时，由于积蓄性小，一般

24、于停药后1-2天中毒表现可消退（6）遮光、密闭保存利多卡因（100mg/5ml）1、药理作用：局麻药，抗心律失常药，能降低心室肌应激性，提高心室致颤阈。2、适应症：治疗室性心动过速，室性早搏，心室颤动，表面麻醉3、注意事项：对局部麻醉过敏者禁用。 4、不良反应：嗜睡，头痛，听力减退，视力模糊，定向障碍，大剂量可引起肌肉抽搐，惊厥，心动过缓，心律失常，低血压，传导阻滞。5、给药方法：静射、皮下。6、护理要点：（1）用于局麻时应防止误入血管（2）用药期间应监测血压、检测心电图、并备有抢救设备（3）出现心律失常或原有心律失常加重者应立即停药（4）与苯巴比妥、硝普钠、甘露醇、氨下西林配伍禁忌（5）密闭

25、保存阿托品（1mg/2ml）1、药理作用：抗胆碱药，能解除迷走神经对心脏的抑制作用，加快心率，消除心脏传导阻滞，可解除痉挛抑制腺体分泌，散大瞳孔。2、适应症：用于窦性心动过缓，房室传导阻滞，阿斯综合症，胃肠道，胆绞痛，散瞳，有机磷农药中毒。 3、注意事项：前列腺肥大，青光眼者禁用。 4、不良反应：口感、晕眩、瞳孔散大、兴奋。5、给药方法：静注、肌射。6、护理要点：（1）口感、晕眩、瞳孔散大、兴奋、烦躁等，过量用新期的明拮抗（2）冠心病、甲亢慎用（3）青光眼及前列腺肥大者禁用氟美松（5mg/1ml）1、药理作用：用于抗炎，抗过敏，抗毒，抗休克作用，肾上腺素皮质激素类药物，有影响糖类代谢，抗炎，抗

26、过敏，抗毒，抗休克作用。2、适应症：严重的细菌性感染，严重的过敏性疾病，结缔组织病，肾病综合症，严重支气管哮喘，血小板减少性紫癜3、不良反应：长期使用可导致体重增加，下肢浮肿、骨质疏松、肌无力、出现精神症状等4、给药方法：静注、肌注、皮下5、注意事项：大剂量可出现糖尿和库欣综合症，长期服用可导致精神症状苯海拉明（20mg/1ml）1、药理作用：抗组胺药。具有看组织胺H1受体的作用，对中枢神经有较强的抑制作用，还有阿托品样作用。2、适应症：皮肤黏膜的过敏性疾病，如荨麻疹、枯草热，过敏性鼻炎等，还可用于预防晕船、晕车、晕飞机等晕动病。3、不良反应：思睡、口干呋塞米（速尿20mg/2ml）1、药理作

27、用：抑制肾小管对钠，氯离子的再吸收。本品能增加肾血流。2、适应症：用于各种原因的水肿，也用于肺水肿，脑水肿，药物中毒时在输液同时促进毒物排泄以及急性肾功能衰竭及高血压的辅助治疗。 3、注意事项：定期检查电解质，可引起脱水症，低血压，低血钙，等等，有胃肠道反应，偶有白细胞和血小板减少。 肾病综合症者禁用，红斑狼疮禁用。地西泮（安定10mg/2ml）1、药理作用：本品为苯二氮卓类抗焦虑药，具有抗焦虑、镇静、催眠、抗惊厥、抗癫痫及中枢性肌肉松弛作用。2、注意事项：孕妇，妊娠期妇女、新生儿禁用或慎用。 3、不良反应：嗜睡、头昏、乏力等，长期使用可致依赖性和成瘾性。4、给药方法：肌内、静脉5、护理要点：（1）常见嗜睡、头晕、乏力（2）偶见躁动、谵妄等反常兴奋现象（3）血栓性静脉炎（4）偶见低血压、呼吸抑制（5）过量可用氟马西尼拮抗硝酸甘油（5mg/1ml）1、药理作用：扩张冠状动脉及全身静脉血管，直接松弛血管平滑肌，外周阻力减少，降低心肌耗氧量，因而心绞痛得到缓解。2、适应症：冠心病心绞痛的预防及治疗、降低血压或治疗红血性心力衰竭。3、注意事项：给药剂量及速度。 4、不良反应：头痛、低血压。5、同类药物：消心痛等6