Drager呼吸机机械通气中的曲线与环

CurvesandLoopsinMechanicalVentilationHuanghua,EngineerMedicalEngineeringDepartment,The309thHospitalofPLA,Beijing1Dräger机械通气中的曲线与环FrankRittner,MartinDöring目录1.通气曲线模式1.1压力—时间图1.2流速—时间图1.3容量—时间图1.4曲线模式的诠释2.环—从各方面来说都是一个好东西2.1PV环2.1.1静态PV环2.1.2动态PV环2.1.3PV环的诠释2.1.4插管前后的PV环2.2其它的环2.2.1流速—容量环3.趋势回顾3.1一个撤机过程的文档记录3.2基于峰压和平台压的肺参数4.二氧化碳曲线图—定位问题区域4.1生理性的二氧化碳曲线4.2二氧化碳曲线的诠释CurvesandLoopsinMechanicalVentilationHuanghua,EngineerMedicalEngineeringDepartment,The309thHospitalofPLA,Beijing21.通气曲线模式Evita系列呼吸机提供了通气中压力和呼吸气体流速变化的直观图示，此外Evita4、EvitaScreen和PC软件EvitaView还显示了呼吸容量的变化。呼吸机屏幕上能同时显示两到三个曲线，尤其是同时显示压力、流速和容量，更便于发现呼吸系统或肺导致的改变。压力、流速和容量的渐进变化在同等程度上取决于呼吸机的性能与设置，以及肺的呼吸功能。一个呼吸周期由吸气相和呼气相组成，正常情况下它们各自都包括一个气体流动阶段与一个气流暂停阶段。在吸气相的气流暂停阶段，没有通气容量传递到肺中。1.1压力—时间图容量控制，恒定流速压力—时间图显示了气道压力的变化，压力单位mbar（或者cmH2O），时间单位s。在预设容量及恒定流速的情况下，气道压力取决于肺泡压力和所有的气道阻力，并且能被呼吸机与肺的特定阻力及顺应性值所影响。呼吸机的这些值可认为是常量，因此压力—时间图就能对肺的状态及肺状态的改变作出推论。阻力=气道阻力；顺应性=系统（肺、管路等）总的顺应性从吸气相A点开始，B点的压力产生于系统的气阻，其值等于阻力R和流速V̇的乘积，∆p=R×V̇，这个关系式以及后面的式子都是在没有内源性PEEP的情况下有效。B点后压力呈线性增加，直到C点峰压，BC段压力曲线的斜率取决于吸气流速V̇和总的顺应性C，∆p∆t⁄=V̇C⁄。C点时呼吸机到达设定的潮气量，此时V̇=0。然后压力快速降至D点平台压，该压力降值与吸气初始由气阻产生的压力（B点）相等，线段AD与BC平行。接着D点到E点有轻微的压力下降，这可能与肺的弹性回缩及系统泄漏有关。平台压由顺应性和潮气量决定，E点平台压与F点呼气末正压（PEEP）的压力差为∆p=Pplat−PEEP=VTC⁄，由此也可以得到有效顺应性的计算公式C=VT（Pplat−PEEP）=∆V∆p⁄⁄。在平台期间，吸气流速为零，此时没有容量传输到肺中。呼气从E点开始，它是一个胸廓弹性回缩的被动过程，该压力变化可由呼吸机的呼气阻力乘以呼气流速得到∆p=R×V̇exp。呼气结束时压力达到PEEP。压力模式在压力通气模式（例如PCV/BIPAP）下，压力曲线大为不同。CurvesandLoopsinMechanicalVentilationHuanghua,EngineerMedicalEngineeringDepartment,The309thHospitalofPLA,Beijing3其中，压力从环境压力或者PEEP开始快速增加，达到吸气压力Pinsp，然后在呼吸机设定的吸气时间Tinsp内保持恒定。呼气相的压力降与容量通气模式相同，因为它们都是如前所述的胸廓弹性回缩被动过程，直到下次呼吸开始处的PEEP。通常来说，压力曲线显示只反映了呼吸机的测量压力，肺的真实压力只有在考虑了所有的影响因素后才能计算得到和评估。1.2流速—时间图流速—时间图分别显示了吸气流速V̇insp和呼气流速V̇exsp。流速单位L/min，时间单位s。传输容量由流速积分得到，也就是流速曲线下的面积。吸气相的流速曲线取决于或者至少是被呼吸机设定的通气模式所强烈影响。只有呼气相的流速曲线可用来推导肺及系统的总的气阻和顺应性。常规临床实践中，恒定流速和减速流速已成为呼吸机控制的标准波形，直到现在为止也没有证据建议使用其它流速波形能得到特定的治疗成效。在恒定流速情况下，吸气开始时流速快速上升到呼吸机的设定值，然后保持恒定，直到传送完呼吸机设定的潮气量VT（曲线下的矩形面积），暂停时间（平台时间）开始后流速快速回到零，暂停时间结束后呼气流速开始，此时只取决于通气系统的气阻以及肺和气道的参数。恒定流速是传统容量控制通气模式的典型特征。在减速流速情况下，流速在达到初始高值后持续下降，正常情况下流速在吸气相降到零。减速流速是压力控制通气模式的典型特征。肺（肺泡）与呼吸系统之间的压力差由呼吸机维持在一个恒定水平，以驱动产生气体流速。随着肺里的填充容量增加，肺里的压力也升高。换句话说，吸气时的压力差持续下降，流速也持续减少。吸气结束时肺里的压力与呼吸系统的压力相等，此时流速为零。在吸气结束及呼气流速为零时，压力控制通气模式的顺应性可用呼吸机测量的潮气量计算C=VT∆P⁄，其中∆P=Pinsp−PEEP。1.3容量—时间图容量—时间图显示了吸气和呼气期间传输容量的变化，容量单位ml，时间单位s。吸气时容量持续增加，流速暂停（平台时间）时容量保持不变，这个最大容量值指出了传输的潮气量，并不代表肺里的整个容量，此时未考虑功能残气量（FRC）。呼气时因为是被动呼气，传输容量下降。CurvesandLoopsinMechanicalVentilationHuanghua,EngineerMedicalEngineeringDepartment,The309thHospitalofPLA,Beijing4当压力、流速和容量同时显示时，它们之间的关系尤其明显。1.4曲线模式的诠释顺应性改变当顺应性改变时，平台压和峰压随之也改变相同的压力差值△p。顺应性增加→平台压和峰压降低；顺应性减少→平台压和峰压上升。吸气时气道阻力改变当吸气时气道阻力改变，峰压随之改变，平台压维持不变。阻力增加→峰压上升；CurvesandLoopsinMechanicalVentilationHuanghua,EngineerMedicalEngineeringDepartment,The309thHospitalofPLA,Beijing5阻力减少→峰压降低。呼气时的肺阻力不能从压力曲线上得到，因为肺泡压不可知，但是它可以从呼气流速曲线上推导而来（请看呼气阻力增加时的流速曲线）。自主呼吸在机械通气时，如果患者有自主呼吸，那么将会发生人机对抗。此时减少吸气时间，甚至是改变通气模式为强制通气期间允许患者自主呼吸，将是值得考虑的选择。BIPAP和AutoFlow即是合适的通气模式。流速曲线的适应变化在容量控制通气模式中，AutoFlow使得流速自动变化，以尽可能最小的气道压力输送设定的潮气量。典型容量控制通气模式的恒定流速（方波）变为减速流速波形，同时即使患者肺顺应性发生改变，输送的潮气量也保持不变。通过设置Pmax，Dräger呼吸机也能在输送恒定潮气量时限定压力。如果患者顺应性改变，那么这个设定值必须重新设置。吸气时间不足情况下的流速曲线吸气时流速不回零意味着吸气时间短，不足以得到设定压力下该获得的容量。CurvesandLoopsinMechanicalVentilationHuanghua,EngineerMedicalEngineeringDepartment,The309thHospitalofPLA,Beijing6呼气时间不足情况下的流速曲线如果呼气时流速不回零，那么说明呼气时间短，不足以完成呼气过程，也指出存在内源性PEEP。这将导致容量控制通气时肺压升高。Evita呼吸机有可能直接测量内源性PEEP和陷闭潮气量。内源性PEEP对气体交换和肺的血液循环影响很大。但是某些情况下可能有目的地尝试建立内源性PEEP（反比通气IRV），呼气阻力增加情况下的流速曲线更平缓的呼气流速曲线指出呼气阻力增加，有可能是因为雾化治疗使得呼气过滤器潮湿或堵塞。这将导致呼气时间增加，以及PEEP偏移设定值。CurvesandLoopsinMechanicalVentilationHuanghua,EngineerMedicalEngineeringDepartment,The309thHospitalofPLA,Beijing72.环—从各方面来说都是一个好东西2.1PV环2.1.1静态PV环（传统型）静态PV环（压力—容量曲线）可通过大注射器方法得到，它的特点就是当呼吸气体流速为零时测量并记录各个压力及容量点。使用大注射器，肺容量逐步增加，在每次容量增加几秒后测量压力。通过连接这些测量点就得到PV环。通过大注射器方法测量的PV环PV环的上、下拐点CurvesandLoopsinMechanicalVentilationHuanghua,EngineerMedicalEngineeringDepartment,The309thHospitalofPLA,Beijing8容量与压力的关系反映了顺应性（C=∆V∆P⁄），因此PV环显示了随着容量增加，顺应性如何改变。PV环有上、下两个拐点。当使用大注射器方法时，呼气容量测量值不回零，目前原因尚不明确，但是测量时的误差以及氧气消耗应该占重要比重。在曲线低段（A）每次容量增加后压力快速升高，一旦超过肺开放压（下拐点）则曲线呈线性（B），如果达到了肺顺应性的极限（上拐点），则每次容量增加后压力再次升高（C）。通常，机械通气应尽可能发生在线性顺应性区域（B）。可通过设置PEEP来实现下拐点，然后必须选择通气容量（IPPV/CMV，SIMV）或者吸气压力（BIPAP，PCV）来保证不超过上拐点。2.1.2动态PV环机械通气中产生的PV环不满足记录测量压力时呼吸气体流速为零的条件。呼吸气流因为管路、气道等固有的阻力产生一个额外的压力梯度。因此PV环不能精确指示顺应性的变化。吸气流速越大，额外的压力梯度越大，误差就越大。呼吸机在呼气开始时打开呼气阀至环境压力或者设定的PEEP，因此PV环的压力显示也几乎立即下降到这个值。然而，在静态PV环中，这个压力下降也是一个渐进过程。对控制通气获得的PV环来说，通常肺充盈得越慢，其上升曲线就越好的反映了顺应性变化。一些研究表明，只要吸气流速恒定，机械通气时记录的PV环与标准程序记录的PV环对应关系良好。它们主要是基于这么一个假定，在恒定流速时吸气阻力产生的压力差保持不变，吸气环的陡峭度将只反映胸廓和肺的弹性阻力。尽管呼吸机记录的PV环发生偏移（上升支移位），它仍保持了原始形状，由此可推导得出顺应性。这也说明在减速流速波形（BIPAP，PCV等）的通气模式中，不可能从PV环得到肺顺应性的任何结论。2.1.3PV环的诠释恒定流速下的容量控制机械通气吸气时，肺被设定的气体流速充盈，在这个过程中呼吸系统的压力逐渐增加，肺压也以相同程度增加，吸气结束时二者达到相同的压力值（平台压）。CurvesandLoopsinMechanicalVentilationHuanghua,EngineerMedicalEngineeringDepartment,The309thHospitalofPLA,Beijing9呼气时，呼吸机充分打开呼气阀以维持PEEP设定压力水平。此时，肺压与PEEP之间的压力差导致呼吸气流从肺中流出，肺容量慢慢下降。这就是为什么机械通气时PV环为逆时针的缘故。即使在压力控制通气中PV环也是逆时针。吸气开始时，呼吸机产生一个比肺压高很多的压力，并在整个吸气相期间保持恒定。在此压力差下，气流快速进入肺中，肺容量慢慢增加，然后肺压升高，压力差减少，气流减缓，这就产生了一个减速气流波形。呼吸机在吸