机械通气基础知识

关于机械通气基础知识主要内容机械通气相关基本概念呼吸机基本原理流速时间曲线压力时间曲线容积-时间曲线

压力-容积环(P-Vloop)

流速-容积曲线(F-Vcurve)

压力-流速环(P-F环)

第2页,共40页，2024年2月25日，星期天1.机械通气的基本问题

气道压力气道阻力压力、容量、阻力和流速之间的关系呼吸力学肺顺应性呼吸功内源性PEEP

食管内压力的测定气体分布和交换第3页,共40页，2024年2月25日，星期天呼吸力学呼吸力学是机械通气理论的重要组成部分之一，正常人胸腔内不同位置的力学特征存在着一定的差异，这种不均一性在损伤不均匀的肺部病变中表现更为突出。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第4页,共40页，2024年2月25日，星期天气道压力气道峰压（PIP）=气道阻力压+平台压是克服气道阻力（非弹性阻力）和弹性阻力产生潮气量所需的压力。当潮气量固定时，PIP增高提示气道阻力和（或）肺、胸廓的弹性回缩力增加。平台压（Ppla)=平均肺泡内压（Palv）=Paw+（RE-RI）*（VE/60）是在无气流时维持肺脏充气所需的压力。平均气道压（Paw）=[（PIP-PEEP）*Ti/TOT]+PEEP（恒压通气）,

平均气道压（Paw）=[0.5*（PIP-PEEP）*Ti/TOT]+PEEP（恒流通气）胸膜腔内压（Ppl）≈食管内压力（Pes)

第5页,共40页，2024年2月25日，星期天气道峰压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）第6页,共40页，2024年2月25日，星期天平台压的影响因素潮气量胸肺顺应性PEEP内源性呼气末正压（PEEPi）第7页,共40页，2024年2月25日，星期天平均气道压(Paw)数个周期中气道压的平均值与影响PIP的因素及吸气时间长短有关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第8页,共40页，2024年2月25日，星期天气道压力Paw对血流动力学、气体交换的影响更为明显，并与气压伤的发生密切相关。PIP<40cmH2OPpla<35cmH2OPaw↓：调整吸气时间（当VT和R固定时，调节吸气流速）、减少PEEP水平、降低呼吸阻力和通气水平来实现。床旁监测PIP、Ppla对判断呼吸功能恶化的原因和指导治疗具有重要临床意义。第9页,共40页，2024年2月25日，星期天气道压力容量控制通气时的气道压力组成PIP跨气道压力开始吸气开始呼气平台压第10页,共40页，2024年2月25日，星期天气道压力当PIP↑而Ppla无改变时，提示R↑：应检查气管插管阻塞、支气管痉挛

PIP、Ppla↑，提示肺和胸壁扩张受限，应注意有无腹胀、肺不张、气胸、肺水肿、ARDS及严重的肺炎、PEEPi、人机抵抗等

PIP↓：有无管路漏气、过度通气时胸内负压过高第11页,共40页，2024年2月25日，星期天肺通气阻力弹性(elastic)：弹性阻力（elastance）（70%）粘性(resistive)：粘滞阻力（resistance）惯性(inertial)：惯性阻力气道阻力（30%）第12页,共40页，2024年2月25日，星期天肺通气阻力：弹性阻力弹性阻力（R）：物体对抗外力作用引起变形的力称为R。R大者不易变形，R小者易变形。一般用顺应性（C）来度量R，C与R成反比关系，即C越大则R越小，C越小则R越大。肺弹性阻力的来源：来自肺组织本身的弹性回缩力（1/3）和肺泡内面的液体层和气体之间的表面张力所产生的回缩力（2/3），两者均使肺具有回缩倾向，构成了肺扩张的弹性阻力。肺表面活性物质的作用是降低肺泡液-气界面的表面张力而使肺泡的回缩力减小。第13页,共40页，2024年2月25日，星期天肺通气阻力：非弹性阻力惯性阻力：是气流在发动、变速、换向时因气流和组织的惯性所产生的阻止肺通气的力。平静呼吸时，频率低、气流速度慢，惯性阻力小可忽略不计。粘滞阻力：来自呼吸时组织相对位移所发生的摩擦，也较小。气道阻力：来自气体流经呼吸道时气体分子间和气体分子与气道壁之间的摩擦，是非弹性阻力的主要成分，约占80-90%。非弹性阻力是在气体流动时产生的，并随流速加快而增加，故为动态阻力。第14页,共40页，2024年2月25日，星期天气道阻力气道阻力是气体在气道中受到的阻塞程度，气体在气道内流动所产生的磨擦力，可分为吸气阻力和呼气阻力。Raw＝8ηl/(πr4)吸气阻力RI=（PIP-Ppla）/吸气末流速呼气阻力RE=（Ppla-PEEP）/最大呼气流速气管插管产生的阻力在总的呼吸阻力中占很大比例，与管腔内径关系最大，其次流速和气管插管长度也对阻力有影响。第15页,共40页，2024年2月25日，星期天气道阻力气道阻力大，要保证有效的气体交换就必须提高压力和流速。COPD和哮喘患者：高压力和高流速通气时，肺泡内压不会有很大的升高，原因是增高的压力主要消耗在痉挛或狭窄的气道上，即PIP高，Ppla可能不会太高。正常人气道阻力：1cmH2O/(L.s)，小气道以层流为主，占总阻力的20%。大气道以湍流为主，占总阻力的80%。第16页,共40页，2024年2月25日，星期天气道阻力清醒未插管的肺气肿和哮喘患者阻力一般在13-18cmH2O/(L.s)。7号气管插管的阻力：8cmH2O/(L.s)8号气管插管的阻力：5cmH2O/(L.s)气管插管时气道阻力相当于中度哮喘发作第17页,共40页，2024年2月25日，星期天压力、容量、阻力和流速之间的关系

△P=R×V（流量）流量对时间的积分就可以得到容量当压力固定后，阻力与流速成反比气道阻力增加意味着呼吸功增加第18页,共40页，2024年2月25日，星期天肺顺应性肺顺应性：每单位压力变化导致肺容量的变化，即C=△V/△PCs（静态）:反映肺和胸壁的弹性特征（弹性阻力），在测量时于吸气末阻断气流，排除气道阻力成分=校正的VT/平台压-PEEPCd（动态）：反映气道阻力（非弹性阻力）和呼吸系统弹性（弹性阻力）特征，测量时有气流存在=校正的VT/PIP-PEEP正常值Cs：50-80ml/cmH2OCd：30-40ml/cmH2O插管后降低，测定时需要充分的镇静或肌松，容控，方波第19页,共40页，2024年2月25日，星期天肺顺应性临床意义降低：意味着肺变硬，单位压力引起的肺容积变化小，呼吸功增加。即FRC↓、限制性通气功能障碍、低肺容积和低MV、R↑：→顽固性低氧血症。Cs↓：肺不张、ARDS、张力性气胸、肥胖、肺纤维化、胸廓畸形、肺水肿。

Cd：支气管痉挛、气管插管扭曲、气道阻塞。增高：由于肺弹性回缩力的降低往往导致呼气不完全、FRC显著增加、阻塞性通气功能障碍及气体交换障碍。一般情况下，导致Cs变化的各种疾病多同时影响Cd产生同样的变化。如肺不张时二者可同时降低，肺不张消除后可同时恢复。而仅有气道阻力增高时（如支气管痉挛）可出现只有Cd↓而Cs保持不变。单纯测一次顺应性的变化无多少意义，连续观察顺应性变化趋势更有意义。

第20页,共40页，2024年2月25日，星期天区分肺、胸壁顺应性临床意义CL(肺）=△V/△PLCW(胸壁）=△V/△Ppl(胸膜腔内压）CRS（总）=△V/△Palv(肺泡内压）CW影响因素：腹胀、胸水、肌张力、术后、体位、软组织损伤，有助于寻找病因评价PEEP对血流动力学的影响：依据CL、CW在CRS中所占的比例不同，PEEP向胸膜腔所传递的压力大小不同。第21页,共40页，2024年2月25日，星期天胸膜腔压力对血流动力学指标影响△VL（肺容积的变化）=CL(△[PEEP-Ppl])△VW（胸腔容积的变化）=CW(△Ppl）△VL=△VWCL△PEEP/（CL+CW

）=△Ppl正常人CL≈CW△Ppl≈1/2△PEEP正常人约一半的胸腔内压（PEEP）传递到胸膜腔，引起胸内压增高。当肺实变肺顺应性减小时，这种传递比例减小；故ARDS患者加PEEP在15cmH2O以下，可不必考虑对PCWP的影响。而肺顺应性大（肺气肿）或胸壁顺应性小时气道内向胸膜腔传递增加，较低水平的PEEP就可能干扰PCWP的判读。第22页,共40页，2024年2月25日，星期天呼吸功（WOB）WOB=[(PIP-(0.5*Pla)/100]*VT（容控）完全控制通气时患者的呼吸功由呼吸机完全替代部分支持通气始终存在呼吸功增加的可能，因为呼吸机的切换过程和患者的吸气努力存在一定的时间差，自主触发通气的过程往往是由患者和呼吸机共同完成的。调节影响呼吸功的参数：触发灵敏度、最大吸气流速、VT、PEEP,PEEPi是导致呼吸功增加的重要因素之一。第23页,共40页，2024年2月25日，星期天内源性呼气末正压（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）,主要见于COPD及重症哮喘患者。第24页,共40页，2024年2月25日，星期天PEEPi产生的机制—等压点学说第25页,共40页，2024年2月25日，星期天PEEPi的影响因素呼气阻力增加：呼出气流受阻呼吸系统顺应性增高通气量过大：尤其是有严重气流受阻时呼吸频率过快导致呼气时间不足呼气气流受限COPD患者存在弹性纤维的破坏，呼气时小气道关闭第26页,共40页，2024年2月25日，星期天PEEPi对机体产生的影响增加呼吸功：患者在触发机械通气时必须先克服PEEPi后才能产生负压吸气。胸内压增加，静脉回心血量降低，造成低血压和肺气压伤。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：通气的不均衡分布对临床所测呼吸系统顺应性的影响

第27页,共40页，2024年2月25日，星期天PEEPi的临床迹象不能解释的心动过速、低血压患者触发每次呼吸都非常费力患者的吸气努力并非每次都能触发呼吸机下一次吸气开始时呼气仍在进行压力流速图示呼气曲线不能回到零位第28页,共40页，2024年2月25日，星期天

PEEPi的临床处理

降低PEEPi：COPD，哮喘延长呼气时间：绝对延长，采用高流速通气、支气管扩张剂、气管插管内经、加用小于PEEPi的外源性PEEP（小于85%）；减少R。降低气道阻力减少分钟通气量增加PEEPi：ARDS，肺间质纤维化第29页,共40页，2024年2月25日，星期天PEEPi的检查方法呼气末阻断气流法：按呼气末暂停从呼吸曲线上读FRC以上得到肺动态过度充气：测定吸气末容积食管内压：难以常规开展第30页,共40页，2024年2月25日，星期天食管内压力的测定（Pes)Pes：主要反映自主呼吸时肺的力学特征，临床主要用在平静呼吸时计算肺顺应性、气道阻力和PEEPi，能将肺和胸壁在整个呼吸系统阻抗中所起的作用区分开来。Pes近似等于胸膜腔内压Pes测定方法：采用食道囊管法检测食道中下三分之一交界处附近的压力，先将囊管送至胃内，然后嘱受试者稍用力吸鼻。囊管在胃内时，示波器显示为正压。逐渐将囊管拉出，当吸鼻时，囊管的压力变为负压，提示囊管已进入食道喷门附近，再将囊管外拉10cm左右，即为常规的定位点。第31页,共40页，2024年2月25日，星期天呼气末正压（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：有争议第32页,共40页，2024年2月25日，星期天气体的分布和交换机械通气时气体在肺内分布特点：自主呼吸：肺的下垂区域和肺周边胸膜下部位机械通气：肺非下垂部位和大气道内时间常数=阻力*顺应性：气体克服阻力进入肺泡及排空的速度。反应肺组织对压力变化的反应速度。气体的分布和交换影响因素

疾病病变分布的不均匀性：ARDS

正压通气时的吸气方式第33页,共40页，2024年2月25日，星期天死腔通气问题死腔通气：无效通气或通气超过血流灌注解剖死腔：不参与气体交换，约占30%肺泡死腔：通气的肺泡不能得到灌注无法进行气体交换，心衰、肺栓塞机械通气中增加死腔的情况：加温湿化器、Y型管前端的呼吸延长管、气管插管。第34页,共40页，2024年2月25日，星期天肺通气的原理

直接动力：肺泡与外界环境的压力差动力

原动力：呼吸肌的节律性运动呼吸运动：过程、形式肺内压：肺泡内的压力胸膜腔内压=肺内压-肺回缩压

第35页,共40页，2024年2月25日，星期天呼吸机的工作原理第36页,共40页，2024年2月25日，星期天