呼吸机波形基础知识专家讲座

呼吸机波形基础知识MadebyBéBé呼吸机波形基础知识专家讲座第1页近10年来因微理器和相关软件发展,当代呼吸机除提供各种相关监测参数外,同时能提供机械通气时压力、流速和容积改变曲线以及各种呼吸环.目标是依据各种不一样呼吸波形曲线特征,来指导调整呼吸机通气参数,如通气模式是否适当、人机反抗、气道阻塞、呼吸回路有没有漏气、评定机械通气时效果、使用支气管扩张剂疗效和呼吸机与患者在通气过程中各自所作之功等.呼吸机波形基础知识专家讲座第2页１．呼吸机工作过程呼吸机波形基础知识专家讲座第3页上图中，气源部份（GasSource）是呼吸机工作驱动力,经过调整高压空气和氧气流量大小阀门来供给混合氧气体.气体流量经流速传感器在毫秒级时间内测定流量,调整气体流量阀门(FlowValve)直径以控制流量。测定在流速曲线吸气流速面积下积分,计算出潮气量.Vt=流速(升/秒)×Ti(流速恒定).呼吸机波形基础知识专家讲座第4页图中控制器（ControlUnit）是呼吸机用于控制吸气阀和呼气阀切换,它受控于肺呼吸力学改变而引发呼吸机动作.呼吸机波形基础知识专家讲座第5页吸气控制有a.

时间控制:经过预设吸气时间使吸气终止,如PCV设置Ti或I:E.b.

压力控制:上呼吸道到达设置压力时使吸气终止,现巳少用,如PCV设置高压报警值.c.

流速控制:当吸气流速降至预设峰流速%以下(即Esens),吸气终止.d.

容量控制:吸气到达预设潮气量时,吸气终止.呼吸机波形基础知识专家讲座第6页

呼气控制有

a.

时间控制:经过设置时间长短引发呼气终止(控制通气)代表呼气流速(吸气阀关闭,呼气阀打开方便呼出气体),呼气流速波形均为同一形态.b.

病人触发:呼吸机捡测到吸气流速到吸气终止标按时即切換呼气(Esens).呼吸机波形基础知识专家讲座第7页图中气体流量定量阀(DosingFlow-Valve)是控制呼吸机输送气体流量,由流量传感器监测并控制,如此气体流量经Y形管进入病人气道以克服气道粘性阻力，再进入肺泡容积以克服肺泡弹性阻力.经过打开和关闭呼气阀,即控制了吸气相和呼气相.在吸气时呼气阀是关闭.若压力,容量或吸气时间到达设置值,呼气阀即打开,排出呼出气体.呼吸机波形基础知识专家讲座第8页呼气阀后PEEP阀是为了维持呼气末气道压力为正压(即0cmH2O以上),目标是克服內源性(PEEPi);维持肺泡张开.因为各厂图形处理软件不一,故显示波形和环稍有差异,但对波形判断並无影响.呼吸机波形基础知识专家讲座第9页

为便识别吸、呼气相,本波形分析一律以绿色代表吸气,以兰色代表呼气.

呼吸机波形基础知识专家讲座第10页2.流量-时间曲线(F-Tcurve)流速定义:呼吸机在单位时间内在两点之间输送出气体速度,单位为cm/s或m/s.流量:是指每单位时间内经过某一点气体容量.单位L/min或L/sec当前在临床上流速、流量均混用!本文恪守习称.呼吸机波形基础知识专家讲座第11页流量-时间曲线横座标代表时间(sec),纵座标代表流速(Flow=),流速(量)单位通常是"升/分"(L/min或LPM).在横坐标上部代表吸气(绿色),吸气流量(呼吸机吸气阀打开,呼气阀关闭,气体输送至肺),曾有八种波形(见下列图).当前多使用方波和递减波.横坐标下部代表呼气(兰色)(呼吸机吸气阀关闭,呼气阀打开方便病人呼出气体).呼气流量波形均为同一形态,只有呼气流量振幅大小和呼气流量回复到零时间上差异.呼吸机波形基础知识专家讲座第12页呼吸机波形基础知识专家讲座第13页呼吸机波形基础知识专家讲座第14页呼吸机波形基础知识专家讲座第15页图.各种吸、呼气流量波形A.指数递减波B.方波C.线性递增波D.线性递减波E.正弦波F.50%递减波G.50%递增波H.调整正弦波呼吸机波形基础知识专家讲座第16页2.1.吸气流量波形(Fig.1)恒定吸气流速是指在整个吸气时间内呼吸机输送气体流量恒定不变,故流速波形呈方形,(而PCV时吸气流量均采取递减形-即流量递减),横轴下虚线部分代表呼气流速(在呼气流量波形另行讨论).呼吸机波形基础知识专家讲座第17页Fig.1吸气流量恒定曲线形态呼吸机波形基础知识专家讲座第18页1:代表呼吸机输送气体开始:取决于a)预设呼吸周期时间巳到达,呼气转换为吸气(时间切换)如控制呼吸(CMV).b)患者吸气努力到达了触发阀,呼吸机开始输送气体,如辅助呼吸(AMV).2:吸气峰流量(PIF或PF):在容量控制通气(VCV)时PIF是预设,直接决定了Ti或I:E.在PCV和PSV时,PIF大小决定了潮气量大小、吸气时间长短和压力上升时间快慢.3:代表吸气结束,呼吸机停顿输送气体.此时巳完成预设潮气量(VCV)或压力巳达标(PCV),输送流量巳完成(流速切换),或吸气时间已达标(时间切换).4→5:代表整个呼气时间:包含从呼气开始到下一次吸气开始前这一段时间.6:1→4为吸气时间:在VCV中其长短由预设潮气量,峰流速和流速波型所决定,它尚包含了吸气后摒气时间(VCV时摒气时间内无气体流量输送到肺,PCV时无吸气后摒气时间).7:代表一个呼吸周期时间(TCT):TCT=60秒/频率.呼吸机波形基础知识专家讲座第19页2.1.1吸气流量波型(类型)(Fig.2)依据吸气流量形态有方波,递减波,递增波,和正弦波,在定容型通气(VCV)中需预设频率,潮气量和峰流量,并选择不一样形态吸气流量波.!(见Fig.2以方波作为对比)正弦波是自主呼吸波形，其在呼吸机上疗效无从证实(指在选擇流速波形时),巳少用.雾化吸入或欲使吸气时间相对短时多数用方波.呼吸机波形基础知识专家讲座第20页Fig.2吸气流速波型呼吸机波形基础知识专家讲座第21页图2中流速以方波作为对比(以虚线表示),在流速,频率和潮气量均不变情况下,方波因为流速恒定不变,故吸气时间最短,其它波形因递减,递增或正弦状,因它们流速均非恒定不变,故吸气时间对应延长.呼吸机波形基础知识专家讲座第22页方波:是呼吸机在整个吸气时间内所输送气体流量均按设置值恒定不变,故吸气开始即到达峰流速,且恒定不变连续到吸气结束才降为0.故形态呈方形递减波:是呼吸机在整个吸气时间内,起始时输送气体流量马上到达峰流速(设置值),然后逐步递减至0(吸气结束),以压力为目标如定压型通气(PCV)和压力支持(PSV=ASB)均采取递减波.递增波:与递增波相反,当前基本不用.正弦波:是自主呼吸波形.吸气时吸气流速逐步到达峰流速而吸气末递减至0,(比喻波稍迟缓而比递减波稍快)呼吸机波形基础知识专家讲座第23页呼气流速波除流速振幅大小和流速回至基线(即0流速)时间有所不一样外,在形态上无差异.呼吸机波形基础知识专家讲座第24页2.1.2AutoFlow(自动变流)(见Fig.3)AutoFlow并非流速波形,而是呼吸机在VCV中一个功效.呼吸机依据当前呼吸系统顺应性和阻力及设置潮气量,计算出下一次通气时所需最低气道峰压,自动控制吸气流量,由起始方波改变为减速波,在预设吸气时间内完成潮气量输送.

呼吸机波形基础知识专家讲座第25页呼吸机波形基础知识专家讲座第26页Fig.3AutoFlow吸气流速示意图呼吸机波形基础知识专家讲座第27页图3左侧为控制呼吸，由原方波改变为减速波形(非递减波),流速曲线下面积=Vt.图右侧当阻力或顺应性发生改变时,每次供气时最高气道压力改变幅度在+3--3cmH2O之间,不超出报警压力上限5cmH2O.在平台期内允许自主呼吸,适合用于各种VCV所衍生各种通气模式.呼吸机波形基础知识专家讲座第28页2.1.3吸气流量波形(F-Tcurve)临床应用呼吸机波形基础知识专家讲座第29页2.1.3.1吸气流速曲线分析--判别

通气类型(Fig.4)Fig.4依据吸气流速波形型判别通气类型呼吸机波形基础知识专家讲座第30页图4左侧和右侧可为VCV强制通气时,由操作者预选吸气流速波形，方波或递减波.中图为自主呼吸正弦波.吸气、呼气峰流速比机械通气正弦波均小得多.右侧图若是压力支持流速波,形态是递减波,但吸气流速可未递减至0,而突然下降至0,这是因为在吸气过程中吸气流速递减至呼气灵敏度(Esens)阈值,使吸气切换为呼气所致,压力支持(PS)只能在自主呼吸基础上才有作用.这三种呼吸类型呼气流速形态相同,差异仅是呼气流速大小和连续时间长短不一.呼吸机波形基础知识专家讲座第31页2.1.3.2判断指令通气在吸气过程中有没有自主呼吸(Fig.5)Fig.5指令通气过程中有自主呼吸呼吸机波形基础知识专家讲座第32页图5中A为指令通气吸气流速波,B、C为在指令吸气过程中在吸气流速波出现切迹,提醒有自主呼吸.人机不一样时,在吸气流速前有微小呼气流速且在指令吸气近结束时又出现切迹,(自主呼吸)使呼气流速降低.呼吸机波形基础知识专家讲座第33页2.1.3.2评定吸气时间(Fig.6)Fig.6评定吸气时间呼吸机波形基础知识专家讲座第34页图6是VCV采取递减波吸气时间:A:是吸气末流速巳降至0说明吸气时间适当且稍长,在VCV中设置了”摒气时间”.(注意在PCV无吸气后摒气时间).B:吸气末流速突然降至0说明吸气时间不足或是因为自主呼吸呼气灵敏度(Esens)巳达标(下述),切换为呼气.只有对应增加吸气时间才能不增加吸气压力情况下使潮气量增加.呼吸机波形基础知识专家讲座第35页2.1.3.4从吸气流速检验有泄漏(Fig.7)

Fig.7呼吸回路有泄漏呼吸机波形基础知识专家讲座第36页当呼吸回路存在较大泄漏,(如气管插管气囊泄漏,NIV面罩漏气,回路连接有泄漏)而流量触发值又小于泄漏速度,使吸气流速曲线基线(即0升/分)向上移位(即图中浅绿色部分)为实际泄漏速度,使下一次吸气间隔期延长,此时宜适当加大流量触发值以赔偿泄漏量，在CMV或NIV中,因回路连接,面罩或插管气囊漏气可見及.呼吸机波形基础知识专家讲座第37页2.1.3.5依据吸气流速调整呼气灵敏度(Esens)(Fig.8)

呼吸机波形基础知识专家讲座第38页Fig.8依据吸气峰流速调整呼气灵敏度呼吸机波形基础知识专家讲座第39页左图为自主呼吸时,当吸气流速降至原峰流速10→25%或实际吸气流速降至10升/分时,呼气阀门打开呼吸机切换为呼气.此时吸气流速即为呼气灵敏度(即Esens).呼吸机波形基础知识专家讲座第40页当代呼吸机呼气灵敏度可供用户调整(Fig.8右侧).右侧图A因回路存在泄漏或预设Esens过低,以致呼吸机连续送气,使吸气时间过长.B适当地将Esens调高及时切换为呼气,但过高Esens使切换呼气过早,无法满足吸气需要.故在PSV中Esens需和压力上升时间一起来调整,依据F-T,和P-T波形来调整更理想.呼吸机波形基础知识专家讲座第41页2.1.3.6Esens作用(Fig.9)Fig.9Esens作用呼吸机波形基础知识专家讲座第42页

图9为自主呼吸+PS,原PS设置15cmH2O,Esens为10%.中图因呼吸频率过快、压力上升时间太短,而Esens设置太低,吸气峰流速过高以致PS过冲超出目标压,呼吸机连续送气,TI延长,人机易反抗.经将Esens调高至30%,降低TI,处理了压力过冲,此Esens符合病人实际情况.呼吸机波形基础知识专家讲座第43页2.2呼气流速波形和临床意义呼气流速波形其形态基本是相同,其差异在呼气波形振幅和呼气流速连续时间时长短,它取决于肺顺应性,气道阻力(由病变情况而定)和病人是主动或被动地呼气.(见Fig.10)呼吸机波形基础知识专家讲座第44页呼吸机波形基础知识专家讲座第45页1:代表呼气开始.2:为呼气峰流速:正压呼气峰流速比自主呼吸稍大一点.3:代表呼气结束时间(即流速回复到0),4:即1–3呼气时间5:包含有效呼气时间4,至下一次吸气流速开始即为整个呼气时间,结合吸气时间可算出I:E.TCT:代表一个呼吸周期=吸气时间+呼气时间呼吸机波形基础知识专家讲座第46页2.2.1初步判断支气管情况和主动或被动呼气(Fig.11)

呼吸机波形基础知识专家讲座第47页呼吸机波形基础知识专家讲座第48页右侧图虚线反应是病人自然被动呼气,而实线反应了是患者主动用力呼气,单纯从本图较难判断它们之间差异和性质.尚需结合压力-时间曲线一起判断即可了解其性质.呼吸机波形基础知识专家讲座第49页2.2.2判断有没有内源性呼气末正压(Auto-PEEP/PEEPi)存在(Fig.12)Fig.12为三种不一样Auto-PEEP呼气流速波形呼吸机波形基础知识专家讲座第50页图12吸气流速选取方波,呼气流速波形在下一个吸气相开始之前呼气流速突然回到0,这是因为小气道在呼气时过早地关闭,以致吸入潮气量未完全呼出,使部分气体阻滞在肺泡内产生正压而引发Auto-PEEP(PEEPi).注意图中A,B和C,其突然降至0时呼气流速高低不一,B最高,依次为A,C.实测Auto-PEEP压力大小也与波形相符合.呼吸机波形基础知识专家讲座第51页Auto-PEEP在新生儿,幼婴儿和45岁以上正常人平卧位时为3.0cmH2O.呼气时间设置不适当,反比通气,肺部疾病(COPD)或肥胖者均可引发PEEPi.临床上医源性PEEP=所测PEEPi×0.8.如此即打开过早关闭小气道而又不增加肺容积.呼吸机波形基础知识专家讲座第52页2.2.3评定支气管扩张剂疗效(Fig.13)Fig.13呼气流速波形对支气扩大剂疗效评定呼吸机波形基础知识专家讲座第53页图13中支气管扩张剂治疗前后在呼气流速波上改变,A:呼出气峰流速,B:从峰流速逐步降至0时间.图右侧治疗后呼气峰流速A增加,B有效呼出时间缩短,说明用药后支气管情况改进.另尚可监测Auto-PEEP有没有改进作为佐证.呼吸机波形基础知识专家讲座第54页3.压力-时间曲线呼吸机波形基础知识专家讲座第55页3.1VCV压力-时间曲线(P-Tcurve)(Fig.14)呼吸周期由吸气相和呼气相所组成.在VCV中吸气相还有没有流速期是无气体进入肺内(即吸气后摒气期-吸气后平台),PCV吸气相是一直为有流速期(无吸气后摒气).在呼气时都有呼气流速.在压力-时间曲线上吸气相和呼气相基线压力为0或0以上(即PEEP).呼吸机波形基础知识专家讲座第56页压力-时间曲线反应了气道压力(Paw)逐步改变(Fig.14),纵轴为气道压力,单位是cmH2O(1cmH2O=0.981mbar),横轴是时间以秒(sec)为单位,基线压力为0cmH2O.横轴上正压,横轴下为负压.呼吸机波形基础知识专家讲座第57页Fig.14VCV压力-时间曲线示意图呼吸机波形基础知识专家讲座第58页图14为VCV,流速恒定(方波)时气道压力-时间曲线,气道压力等于肺泡压和全部气道阻力总和,并受呼吸机和肺阻力及顺应性影响.当呼吸机阻力和顺应性恒定不变时,压力-时间曲线却反应了肺部情况改变.呼吸机波形基础知识专家讲座第59页A至B点反应了吸气起始时所需克服通气机和呼吸系统全部阻力,A至B压力差(△P)等于气道粘性阻力和流速之乘积(△P=R×),阻力越高或选择流速越大,则从A上升至B点压力也越大,反之亦然.B点后呈直线状增加至C点为气道峰压(PIP),是气体流量打开肺泡时压力,在C点时通气机输送预设潮气量气道峰压.呼吸机波形基础知识专家讲座第60页A至C点吸气时间(Ti)是有流速期,D至E点为吸气相内”吸气后摒气”为无流速期.与B至C点压力曲线平行斜率线(即A-D),其∆P=VtｘErs(肺弹性阻力),Ers=1/C即静态顺应性倒数,Ers=VT/Cstat).C点后压力快速下降至D点,其下降速度与从A上升至B点速度相等.C至D点压力差主要是由气管插管内径所决定,内径越小C-D压差越大.呼吸机波形基础知识专家讲座第61页D至E点即平台压是肺泡扩张进行气体交换时压力,取决于顺应性和潮气量大小.D-E压力若轻微下降可能是吸入气体在不一样时间常数肺泡区再分佈过程,或整个系统(指通气机和呼吸系统)有泄漏.经过静态平台压测定,即可计算出气道阻力(R)和顺应性(C),PCV时只能计算顺应性而无阻力计算.E点开始是呼气开始,依靠胸廓、肺弹性回缩力使肺内气体排出体外(被动呼气),呼气结束气道压力回复到基线压力水平(0或PEEP).PEEP是呼气结束维持肺泡开放防止萎陷压力.呼吸机波形基础知识专家讲座第62页3.1.1平均气道压(meanPaw或Pmean)(Fig.15)Fig.15平均气道压呼吸机波形基础知识专家讲座第63页平均气道压(MAP)在正压通气时与肺泡充盈效果和心脏灌注效果相关(即气体交换),在一定时间间隔内计算N个压力曲线下区域面积而得,直接收吸气时间影响.气道峰压,PEEP,吸/呼比和肺含水量均影响它升降.图中A-B为吸气时间,B-C为呼气时间,PIP=吸气峰压,呼吸基线=0或PEEP.普通平均气道压=10-15cmH2O,小于30cmH2O.呼吸机波形基础知识专家讲座第64页3.1.2在VCV中依据压力曲线调整峰流速(即调整吸/呼比)(Fig.16)

呼吸机波形基础知识专家讲座第65页VCV通气时,调整吸气峰流速即调正吸气时间(Ti)或I/E比.图16中A处因吸气流速设置太低,吸气时间稍长,故吸气峰压也稍低.在B处设置吸气流速较大,吸气时间也短,以致压力也稍高,故在VCV时调整峰流速既要考虑Ti,I/E比和Vt,也要考虑压力上限.结合流速,压力曲线调整峰流速即可到达预置目标.呼吸机波形基础知识专家讲座第66页3.2PCV压力-时间曲线(Fig.17)

Fig.17PCV压力-时间曲线呼吸机波形基础知识专家讲座第67页虚线为VCV,实线为PCV压力曲线.与VCV压力-时间曲线不一样,PCV气道压力在吸气开始时从基线压力(0或PEEP)增至预设水平呈平台样並保持恒定,是受预设压力上升时间控制.PCV气体流量在预设吸气时间内均呈递减形.在呼气相,压力下降和VCV一样回复至基线压力水平,本图提醒了在相同频率、吸气时间、和潮气量情况下PCV平台样压力比VCV吸气末平台压稍低.呼吸回路有泄漏时气道压将无法到达预置水平.呼吸机波形基础知识专家讲座第68页3.2.1压力上升时间(压力上升斜率或梯度)(Fig.18)Fig.18PCV和PSV压力上升时间与吸气流速关系呼吸机波形基础知识专家讲座第69页以压力为目标通气(如PCV,PSV),压力上升时间是在吸气时间内使预设气道压力到达目标压力所需时间,实际上是呼吸机经过调整吸气流速大小,使到达预设压力时间缩短或延长.呼吸机波形基础知识专家讲座第70页图18是PCV或PSV(ASB)压力上升时间在压力,流速曲线上表现.a,b,c分别代表三种不一样压力上升时间,快慢不一.调整上升时间即是调整呼吸机吸气流速增加或降低,a,b,c流速高低不一,造成压力上升时间快慢也不一.吸气流速越大,压力达标时间越短(上图)，对应潮气量亦增加.反之亦然.流速图a有短小呼气流速波是因为到达目标压有压力过冲,主动呼气阀释放压力过冲所致,压力上升时间名称和所用单位各厂设置不一.如Evita设定是时间0.05-2.0s(4),PB-840是流速加速%FAP50-100%,而Servo-i为占吸气时间%.呼吸机波形基础知识专家讲座第71页3.3临床意义呼吸机波形基础知识专家讲座第72页3.3.1评定吸气触发阈和吸气作功大小(Fig.19)Fig.19评定吸气作功大小呼吸机波形基础知识专家讲座第73页图19为CPAP模式,依据吸气负压高低和吸气相内负压触发面积(PTP=压力时间乘积),可初步對患者吸气用力是否到达预置触发阈和作功大小作定性判断.负压幅度越大,引发触发时间越长,PTP越大,病人吸气作功越大.图中a.吸气负压小,吸气时间短,吸气相面积小,吸气作功也小.b.c.吸气负压大,吸气时间长,吸气相面积大,吸气作功也大.是否到达触发阈在压力曲线上,可見及触发是否引发吸气同时.呼吸机波形基础知识专家讲座第74页3.3.2评定平台压(Fig.20)

Fig.20评定平台压呼吸机波形基础知识专家讲座第75页在PCV或PSV时,若压力曲线显示无平台样压力,如图20A所表示,PCV吸气时间巳消逝,但压力曲线一直未出现平台样压力.应先排除压力上升时间是否设置太长,呼吸回路有没有漏气.如为VCV时,设置吸气流速是否符合病人需要或未设置吸气后摒气(需同时检验流速曲线和呼出潮气量是否达标以查明原因).另外有呼吸机因吸气流速不稳定,也会出现这种情况呼吸机波形基础知识专家讲座第76页3.3.3呼吸机连续气流对呼吸作功影响(Fig.21)Fig.21连续气流对呼吸作功影响呼吸机波形基础知识专家讲座第77页图21中,呼吸机提供连续气流增加时,Paw在自主呼吸中基线压力下是降低,同时呼气压力增加(因呼气时连续气流使阻力增加).正确使用连续流速使吸气作功最小,而在呼气压力并无过份增加,在本病例中,当连续气流为10-20L/min时,在吸气作功最小,呼气压力稍有增加.呼吸机波形基础知识专家讲座第78页但连续气流增至30L/min则呼气作功显著增加.本图是患者自主呼吸(CPAP=5cmH2O),流速波形为正弦波,图中病人呼吸流速和潮气量均无改变.呼吸机波形基础知识专家讲座第79页3.3.4识别通气模式经过压力-时间曲线可识别通气模式,如CMV/AMV,SIMV,SPONT(CPAP),BIPAP等.呼吸机波形基础知识专家讲座第80页3.3.4.1自主呼吸(SPONT/CPAP)吸气用力和压力支持通气(PSV/ASB)(Fig.22)呼吸机波形基础知识专家讲座第81页