机械通气

呼吸道生理与机械通气首都医科大学呼吸系统的解剖上呼吸道：鼻、鼻窦、咽和喉加温、湿化和过滤空气下呼吸道：气管以下部分传道气道鼻、咽、气管、支气管、段支气管、细支气管、终末细支气管呼吸区呼吸性支气管、肺泡管和肺泡囊组成。血气屏障肺泡萎陷Laplace定律P=2T/rP:肺泡回缩力T:表面张力肺泡表面活性物质r:肺泡半径正常情况下，大小肺泡共存病理情况下，小的肺泡萎陷肺的氧合通气-血流死腔通气分流弥散肺的通气平静呼吸时VT约500ml正常成年人解剖死腔约150ml浅快呼吸时VA下降VE=f×VT（20次×500ml）VA=f×(VT-VD)20×(500-150)ml=7000ml30×(350-150)ml=6000ml病理状况下生理死腔增加，肺泡死腔增加100-200mlVD/VT=(PaCO2-PECO2)/PaCO2或VD/VT=(PETCO2-PECO2)/PETCO2呼吸运动呼吸运动→胸内压变化→肺内压变化→肺泡通气正常功能残气位的胸膜腔内压(Ppl)为5cmH20吸气时负压增加，呼气时减少肺通气-通过呼吸道内压力变化产生吸气时，吸气肌肉收缩的力量用于克服两种阻力以使肺的容量扩大胸廓壁和肺组织的弹性阻力以呼吸道气流摩擦阻力为主的非弹性阻力-30cmH2O+30cmH2O-2.94kPa+2.94kPa胸壁肺呼吸系统FRC容积%TLC25751000压力呼吸系统压力–容积曲线4067胸壁肺泡内压气道内压肺泡壁胸膜腔腔外大气压经胸壁压经气道压跨肺压经胸压毛细血管肺及气道模拟图PL=Pao–Pes，跨肺压(PL)是气流产生的动力呼吸系统的顺应性E=ΔP/ΔVE：肺的弹性P：气道压力V：肺容积C=1/E=ΔV/ΔPC：顺应性1/总顺应性=1/肺顺应性+1/胸廓顺应性呼吸系统的顺应性静态顺应性气体进入肺内后气流暂时阻断，即在流速为零的间歇内，肺同部分压力趋于相对平衡时测得的顺应性反映肺和胸廓的弹性动态顺应性在应用通气机过程中测得的顺应性，由于测定不是在流速为零时进行的，除了反映肺和胸廓弹性外，还包括克服气道阻力成分通常有效动态顺应性比静态顺应性小10％-20％ΔPΔVΔPΔV10203040255075100TLC容积（TLC%）RVFRC0.981.962.943.92kPacmH2O跨肺压肺顺应性与肺容积关系顺应性的影响因素生理因素肺容积、性别、年龄身高肺顺应性随身高增长而增加体位肺顺应性在坐位最高，俯卧位次之，仰卧位最低运动运动时较平静呼吸时肺顺应性有明显的增加顺应性的影响因素病理因素肺气肿肺气肿病人的静态肺顺应性增加支气管哮喘弥漫性肺间质纤维化ARDS、肺水肿和肺炎肺外疾患心脏疾病顺应性下降对患者的影响吸气努力增加以维持有效的通气量如果达到同样的潮气量跨肺压↑呼吸肌做功↑肺组织不同的顺应性影响肺内气体分布V/Q比例失调低氧血症顺应性(compliance)通气机自动显示的一般为肺和胸廓的静态总顺应性(Cst)，其计算公式为：Cst=ΔV/ΔP=潮气量（ml）/压力改变（cmH2O）=呼气潮气量/（平台压-PEEP）正常值为50-100ml／cmH20有助于设定PEEP：最大顺应性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）病理状态下粘性阻力显著增加惯性(inertial)：惯性阻力改变物体原有状态时遇到的阻力与组织单位体积的重量和运动的加速度有关气道阻力（Raw）概念：气体在气道内流动所产生的磨擦力Raw＝8ηl/(πr4)与气道内径、长度、气流速度及气体的粘度和密度、气流形式有关具有容积和流速依赖性吸气阻力和呼气阻力呼吸力学监测压力（pressure，Ｐ）气体，液体，电－机械压力传感器流速（flow，Ｆ）压力式流速仪：Hagen-Poiseuille定律（层流）F＝ΔP/R＝（ΔPπr4）/(8ηl)Venturi定律（湍流）：ΔP=flow2×Kpl/πr2气道阻力气道阻力(Raw)=压力差／流速(L/S)呼吸机流速仪可测定气体流量Raw=（峰压力—平台压力)／气体流量导致气道阻力增加的因素支气管平滑肌痉挛、粘膜水肿、充血分泌物阻塞管径变窄呼气阻力呼气时肺和气道的阻力(平台压一早期呼气压)／早期呼气流量正常值：3-12cmH2O／L／s呼气阻力明显高于吸气阻力为支气管阻塞表现支气管哮喘喘息型支气管炎呼气末肺内压正常值：0加用呼气末正压(PEEP)时，呼气末肺内压显示的数值比预置值更可靠没有预置PEEP而呼气末肺内压显示正值，表明患者有肺内气体陷闭和内源性PEEP（PEEPi）PEEPi在肺的弹性回缩下导致呼气末肺泡内呈正压表明呼气末肺容积未能回到正常FRC状态存在动态肺过度充气（DPH）PEEPi产生的机制—等压点学说等压点学说图解肺泡与胸膜压之差=20cmH2O肺泡压=50cmH2O胸膜压=30cmH2O压力差相当于肺的弹性回缩力，同时也是上游段的驱动压力一般认为等压点所产生的流量为最大流量等压点学说图解在等压点，就不在可能有气体自肺泡外流，当气道内压再继续减小时，视腔内外压差大小及管壁坚固程度，气道可被压闭，在肺泡内形成气体闭陷（gastrapping）在80%-70%肺活量的肺容积水平时，等压点处于肺叶支气管小于40%肺活量的肺容积水平时，等压点迅速向上游气道移动在20%肺活量的肺容积水平时，等压点处于细支气管水平PEEPi的原因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对气道压的影响PEEPi的监测呼气末阻断法测定PEEPiPEEPi阻断测定PEEPi时需按压呼气屏气钮PEEPi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呼吸肌疲劳肺泡通气量降低对气体交换的影响：通气不均衡分布对临床所测呼吸系统顺应性的影响运动方程P＝F×R+VT/Crs＋I×dV/dt+PEEPi——P为驱动压力；F为流速，R为粘滞阻力；VT为潮气量，Crs为呼吸系统顺应性，I为惯性阻力，dV/dt为加速度，PEEPi为内源性呼气末正压运动方程是呼吸力学监测的基础！时间常数（）对任一呼吸系统，其容积变化(∆V)与压力变化(∆P)呈指数函数关系函数特征可以用时间常数τ来表示：τ＝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时间常数()PA(t)=(Pplat-PEEP)e-kte=2.718k=1/=1/(R×C)V(t)=Vt×e-kte=2.718k=1/=1/(R×C)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(小)慢肺区：气道阻力大，肺弹性好气体分布和排空慢(大)时间常数()时间常数成人(正常值)2x0.10=0.20”术后气管插管成人患者5x0.06=0.30”COPD成人患者15x0.06=0.90”ARDS成人患者8x0.03=0.24”ARDS患儿5x0.01=0.05”Tau呼出气容积残余容积00%100%163%37%395%5%599.9%0.1%峰压力(peakpressure)气道峰压是整个呼吸周期中气道的最高压力在吸气末测定正常值：9-16cmH20机械通气过程中限制峰压40-45cmH20气压伤测定时手按吸气末屏气(inspiratoryhold)钮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）暂停压(pausepressure)又称吸气平台压，是吸气后屏气时的压力屏气时间需足够长(占呼吸周期的10％或以上)反映吸气时肺泡压正常值：5-13cmH20限制平台压30cmH20避免气压伤平台压的影响因素潮气量胸肺顺应性PEEP内源性呼气末正压（PEEPi）•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为何需要设置吸气末暂停PressureFlowPeakPlateauPEEPinspirationexpirationCompliancelowhighNoPENDELLUFTbecauseofconstantflow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近似于平均肺泡压其大小与对心血管系统的影响直接相关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机械通气时所需的Pao克服气道、气管内插管及呼吸机回路的阻力（Pres）克服弹性阻力，扩张肺和胸壁的压力（Pel）呼气末的弹性回缩力(Po)克服需要产生气流的惯性压力（Pinert）Pao=Pel+Pres+Po+Pinert由于弹性阻力（E）等于△P/△V，而忽略惯性阻力时气道阻力（R）等于△P/△V，故上面的公式可改写为单室模型的运动方程：Pao=ERSV+RRS△V+Po••气管插管对阻力的影响容积控制通气的呼吸力学曲线恒定吸气流率时的定容控制通气示意图。呼气前（吸气末暂停）无吸气气流期间肺阻力随气道阻力（从Ppk降至P1）和组织阻力（从P1降至Pplat）而消散。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FHVCV：潮气量恒定-压力变化；气体分布存在问题；人机对抗。PCV：压力恒定-潮气量变化；吸气流量符合生理，有利于气体分布；改善气体交换；可以代偿一定程度的漏气。流速需求因病人呼吸驱动的不同，吸气流速既可能满足病人的吸气需求，也可能超过或低于病人的吸气需求如果病人在吸气时腹肌紧张，说明吸气流速太高，此时应该将流速调低或延长吸气时间流速需求对于一个保持很强吸气努力的病人，则应给予一个较高的吸气流速提高设置的吸气流速改换为减速波，可在吸气开始给予一个最高的流速；吸气峰流速必须达到一定水平，以避免呼气时间太短改换为压力支持模式，通过改变压力设置水平可以获得较高的初始吸气流速控制通气方式—CMV辅助控制通气方式—ACMV辅助控制通气方式—ACMV同步间歇强制通气方式—SIMVSIMV触发窗的确定：设定的SIMV周期TIMV的后25%设定的TIMV=60/fSIMV（触发窗=60/fCMV）ACMVSIMVPSV吸气触发病人病人病人吸气流速设置设置病人吸气潮气量设置设置设置与病人呼气触发设置设置病人压力支持通气PSV的主要目的是降低呼吸肌用力和改善患者呼吸做功的有效性PSV是一种正压呼吸模式在吸气期间呼吸机维持升高的靶压力值呼吸由患者开始和结束呼吸机升高吸气流量以满足患者的需要，直到达到靶压力值达到峰值流率的靶百分比进行切换呼吸机传送流量终止，允许患者呼气呼吸开始和结束之间的间隔为吸气时间压力支持通气通常当流率降至峰值流率的25%时，PS呼吸结束，AFTS（adjustableflowterminationsenitivity）可以调节结束点AFTS可以增加或降低吸气时间，进而增加或降低呼吸机传送给患者的容量RisetimefactororRamp调节压力上升时间，以满足患者对峰值流速的需要人机协调：“呼吸肌”用力与“呼吸机”气流发生一致VentilatorPresetpressureMeasuredpressure02020Pressuresupportventilation10101552020Esens=exptriggerVtdependsofTins,Pins,R,CandPmus(effort)0.00002.00004.00006.00008.000010.00012.00014.00016.00018.000seconds-3.00000-2.00000-1.000000.00