机械通气波形分析

波形分析美国伟康医疗（上海）办事处1.引言现代呼吸机除提供各种有关监测参数外,同时能提供机械通气时压力,流速,容积和各种呼吸环.目的是根据各种不同呼吸波形曲线特征,来指导调节呼吸机,如通气模式是否合适、人机对抗、气道阻塞、呼吸回路有无漏气、呼吸机和患者在呼吸过程中所作之功、评估机械通气时效果和使用支气管扩张剂的疗效等.有效的机械通气支持/治疗是通气过程中的压力、流速和容积相互的作用而达到以下目的:A.能维持血气/血pH的基本要求(即PaCO2和pH正常,PaO2达到基本期望值)B.无气压伤、容积伤或肺泡伤.C.患者呼吸不同步情况减低到最少且少用镇静剂.D.患者呼吸肌得到适当的休息和康复.2.流速-时间曲线(F-Tcurve)呼吸机在单位时间内输送出气体流动量或气体流动时变化之量流速-时间曲线的横轴代表时间(sec),纵轴代表流速(Flow=V'=LPM),在横轴上部代表吸气流速,横轴下部代表呼气流速.曾有八种吸气流速波形FGH2.1.吸气流速波形(见图1)2.1.1吸气流速的波型(类型)流速流速图2.VCV吸气流速波形Square=方波Decelerating=递减波Accelerating=递增波Sine=正弦波吸气呼气时间2.1.2AutoFlow(自动控制吸气流速波)图3.AutoFlow吸气流速是VCV中吸气流速的一种新的功能,根据当前的肺顺应性和系统阻力及设置的潮气量而自动控制吸气峰流速(采用递减波形),在剩余的吸气时间内以最低的气道压力完成潮气量的输送,当阻力或顺应性发生改变时,每次供气时的气道压力变化幅度在+3-3cmH2O,不超过报警压力高限-5cmH2O,并允许在平台期内可自主呼吸,适用于各种VCV和PCV所衍生的各种通气模式.2.2呼气流速波形吸气流速←时间(sec)呼气流速2.3流速波形(F-Tcurve)的临床应用2.3.1吸气流速曲线分析--鉴别呼吸类型(图5)左侧为VCV的强制通气,吸气流速的波形可选择为方波,递减波中图为自主呼吸的正弦波,是由于吸、呼气峰流速比机械通气的正弦波均小得多,且吸气流速波形态不完全似正弦型.右侧图为压力支持流速波,吸气流速突然下降至0是递减波在吸气过程中吸气流速递减至呼气灵敏度的阈值2.3.2在定容型通气中识别所选择的吸气流速波型图6以VCV为基础的指令通气所选择的三种波型(正弦波基本淘汰).而呼气波形形状基本类同.本图显示了吸气相的三种波形.在定压型通气(PCV)中目前均采用递减波!方波递减波吸气呼气正弦波2.3.3判断指令通气过程中有无自主呼吸图7中A为指令通气吸气流速波,B为在指令吸气过程中有一次自主呼吸,在吸气流速波出现切迹,C为人机不同步而使潮气量减少,在吸气流速前有微小呼气流速且在指令吸气近结束时出现自主呼吸,而使呼气流速减少.2.3.4吸气时间不足的曲线(图8)左侧在设置的吸气过程内吸气流速未降至0,说明吸气时间不足,图内虚线的呼气流速开始说明吸气流速巳降至0吸气时间足够,在降至0后持续一短时间在VCV中是吸气后摒气时间.右侧图是PCV(均采用递减波)的吸气时间:图中(A)是吸气末流速巳降至0说明吸气时间合适且稍长,(注意PCV无吸气后摒气时间).(B)的吸气末流速未降至0,说明吸气时间不足或是自主呼吸的呼气灵敏度巳达标(下述),只有相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.2.3.5从吸气流速检查有泄漏(图9)当呼吸回路中存在泄漏,(如气管插管气束泄漏,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,在吸气流速曲线的基线(即0升/分)和图形之间的距离(即图中虚形部分)为实际泄漏速度,此时宜适当加大流量触发值以补偿泄漏量(升/分)2.3.6根据吸气流速调节呼气灵敏度(Esens)见图10自主呼吸时当吸气流速降至原峰流速25%或实际吸气流速降至5升/分时,呼气阀门打开呼吸机切换为呼气.此流速的临界值即呼气灵敏度.以往此临界值由厂方固定,操作者不能调节(图10左侧),现在有的呼吸机呼气灵敏度可供用户调节(图10右侧).右侧图A因回路存在泄漏或预设的Esens过低,以致呼吸机持续送气,导致吸气时间过长.B适当地将Esens调高及时切换为呼气,但过高的Esens使切换呼气过早,无法满足吸气的需要.故在PSV中Esens需和压力上升时间根据波形结合一起来调节.2.4呼气流速波形的临床意义2.4.1初步判断支气管情况和主动或被动呼气(图11)图11左侧图虚线反映气道阻力正常,呼气时间稍短,实线反映呼气阻力增加,呼气时延长.右侧图虚线反映是自然的被动呼气,而实线反映患者主动用力呼气,单纯从本左右图较难判断它们之间差别和性质.尚需结合压力-时间曲线一起判断即可了解其性质.2.4.2判断有无Auto-PEEP的存在(图12)吸气流速选用方波,呼气流速波形在下一个吸气相开始之前呼气末流速未回复到0位,说明有Auto-PEEP(PEEPi)存在.注意图中的A,B和C其呼气末流速高低不一,B呼气末流速最高,依次为A,C.在实测Auto-PEEP压力也高低不一.Auto-PEEP是由于平卧位(45岁以上),呼气时间设置不适当,采用反比通气或因肺部疾病或肥胖者所引起,是小气道在呼气过程中过早地陷闭,以致吸入的潮气量未完全呼出,使气体阻滞在肺泡内产生正压所致.2.4.3评估支气管扩张剂的疗效(图13)图13中支气管扩张剂治疗前后在呼气流速波上的变化,A代表呼出气的峰流速,B代表从峰流速回复到0位的时间.图右侧治疗后呼气峰流速A增加,有效呼出时间B缩短,说明用药后支气管情况改善.3.1VCV的压力-时间曲线(P-Tcurve)(图14)一个呼吸周期由吸气和呼气所组成,这两时期均包含有流速相和无流速相.在VCV中吸气期无流速相是无气体进入肺内(即吸气后摒气期),PCV的吸气期始终是有流速相期(无吸气后摒气).压力-时间曲线反映了气道压力(Paw)的逐步变化(图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,3.1.1平均气道压(meanPaw或Pmean)(图15)平均气道压是通过压力曲线下的区域面积计算而得,直接受吸气时间影响.图15中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.它在正压通气时与肺泡充盈效果(即气体交换)和心脏灌注效果相关,气道峰压,PEEP和吸/呼比均影响它的升降.A-B为吸气时间,B-C为呼气时间,PIP=吸气峰压,Baseline=呼吸基线(=0或PEEP).一般平均气道压=10-15cmH2O,不大于30cmH2O.3.2PCV的压力-时间曲线(图16)与VCV压力-时间曲线不同,气道压力在吸气开始时从基线压力(0或PEEP)快速增加至设置的水平呈平台样式,并在呼吸机设定的吸气时间内保持恒定.在呼气相,压力下降和VCV一样回复至基线压力水平,本图基线压力为5cmH2O是医源性PEEP.呼吸回路有泄漏时气道压无法达到预置水平.3.2.1压力上升时间(压力上升斜率或梯度)压力上升时间是在吸气时间内使设定的气道压力达到目标所需的时间,事实上是调节呼吸机吸气流速大小,使达到目标时间缩短或延长.a,b,c分别代表三种不同的压力上升时间,快慢不一.调节上升时间即是调节呼吸机吸气流速的增加或减少,a,b,c流速高低不一,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).反之亦然.3.3.1a识别呼吸类型(图18)基线压力未回复到0,均使用了PEEP.且患者触发呼吸机是使用了压力触发,若使用了流量触发,则不论是CMV或AMV,在基线压力均无向下折返小波(A点处)!左侧图在基线压力均无向下折返小波(A),呼吸机完全控制患者呼吸,此为CMV模式.右侧在吸气开始均有向下折返的压力小波,这是患者触发了呼吸机且达到触发阈使呼吸机进行了一次辅助通气,此为AMV模式.3.3.1.b自主呼吸(SPONT/CPAP)和压力支持通气(PSV/ASB)图19.图19均为自主呼吸使用了PEEP,在A处曲线在基线处向下折返代表负压吸气,而B处曲线向上折返代表正压呼气,此即是自主呼吸,若基线压力大于0则称之为CPAP.右侧图吸气开始时有向下折返波以后压力上升,此非辅助呼吸(AMV)而是压力支持通气,原因是两个压力波的吸气时间有差别,出现平台(Plateau)是吸气时间长(并非是PCV的AMV),而最右侧压力波无平台是由于吸气时间短.注意压力支持通气是必需在患者自主呼吸基础上才可有压力支持,而自主呼吸的吸气时间并非恒定不变,因此根据吸气时间和肺部情况尚需调节压力上升时间和呼气灵敏度.3.3.1c同步间歇指令通气(SIMV)图20.图20中黑影部分是SIMV每个呼吸周期起始段的触发窗,通常占每个呼吸周期时间的25-60%.在触发窗期间内自主呼吸达到触发灵敏度,呼吸机即输送一次同步指令通气(即设置的潮气量或吸气峰压),若无自主呼吸或自主呼吸较弱不能触发时,在触发窗结束时呼吸机自动给一次指令通气.此后在呼吸周期的剩余时间内允许患者自主呼吸,即使自主呼吸力达到触发阈,呼吸机也不给指令通气,但可给予一次PS(需预设).图中笫二、五个周期说明触发窗期巳消逝,图中虽有向下折返的自主呼吸负压,但呼吸机给的是指令通气并非同步指令通气.第一、三、四、六均为在触发窗期内自主呼吸力达到触发阈呼吸机给予一次同步指令通气.3.3.1d双水平正压通气(BIPAP)图21BIPAP属于PCV所衍生的模式,即在两个不同压力水平上患者尚可进行自主呼吸.图21左侧是PCV吸气峰压呈平台状无自主呼吸,而右侧不论在高压或低压水平上均可有自主呼吸,在自主呼吸基础上尚可进行压力支持.高压(Phigh)相当于VCV中的平台压,低压(Plow)相当于PEEP,Thigh相当于呼吸机的吸气时间(Ti),Tlow相当于呼吸机的呼气时间(Te),呼吸机的频率=60/Thigh+Tlow.3.3.1eBIPAP和VCV在压力-时间曲线上差别图22图22BIPAP与VCV在压力的差别图23高,低压互相转换时与自主呼吸的同步3.3.1fBIPAP衍生的其他形式BIPAP图24CMV/AMV-BIPAP图25SIMV-BIPAP图26APRV图27CPAP3.3.2评估吸气触发阈是否适当(见图28)压力触发阈=PEEP－Trig.(Sens.)cmH2O,图28中PEEP=0压力触发值为负值,在本图中压力触发虽为负值但未达到触发阈(虚线),故①和②均为自主呼吸,吸气负压未触发呼吸机进行辅助正压呼吸,但③是患者未触发呼吸机是一次指令呼吸.压力3.3.3评估吸气时的作功大小(图29)吸气负压小,持续时间短.触发阈小作功亦小吸气负压大,持续时间长作功亦大吸气负压大,持续时间长,触发阈大作功亦大3.3.4在VCV中根据压力曲线调节峰流速(即调整吸/呼比)(图30)图30中是VCV通气时,在A处因吸气流速设置太低,压力上升速度缓慢,吸气时间稍长(注意:VCV时不能直接调整压力上升时间),而B处因设置的吸气流速太大以致在压力曲线出现压力过冲,且吸气时间也稍短.结合流速曲线适当调节峰流速即可.3.3.5评估整个呼吸时相(图31)图31显示不同的呼吸时间,A-B为吸气时间;B-C是呼气时间.此处呼气时间足够,不会引起气体阻滞在肺泡内导致内源性PEEP.但在D点因呼气时间不足,压力下降未达到基线处,说明有内源性PEEP存在.这种情况多见于反比通气或人机对抗.3.3.6评估平台压(图32)在PCV或PSV时,若压力曲线显示无法达到平台压力,如图32A处显示PCV的吸气时间巳消逝,但压力曲线始终未出现平台(排除压力上升时间太长因素),说明呼吸回路有漏气或吸气流速不足(需同时检查流速曲线查明原因).有的呼吸机因原设计的最大吸气峰流3.3.7呼吸机持续气流减少患者呼吸作功(图33)呼吸机提供的持续气流增加时,Paw在自主呼吸中基线下负压是减少的,呼气压力增加.有效地使用持续流速使吸气作功最小,而在呼气压力并无过份增加,在本例20升/分持续气流时,在吸气作功最小,