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机械通气的呼吸力学指标 Jenny was compiled in January 2021机械通气的呼吸力学指标呼吸力学在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的更为突出，可以对气体交换产生极大的影响并使发生机械通气相关肺损伤的机率明显增加，因此熟知不同疾病状态下的呼吸力学特征对指导正确使用机械通气技术十分有帮助。与机械通气相关的重要呼吸力学指标指标压力气道峰压平台压平均气道压胸膜腔内压autoPEEP阻力吸气阻力呼气阻力弹性阻力静态顺应性动态顺应性呼吸系统顺应性测定方法指标容量吸气潮气量呼气潮气量测定方法呼吸机自动显示吸气末阻断法呼吸机显示呼吸机显示通过计算得出呼吸机显示或计算呼吸机显示或计算呼气末肺容积测定食道内压呼气末阻断法流速呼吸机显示呼吸机显示计算得出最大吸气压力呼吸功呼吸机显示呼吸机显示或计算吸气末阻断法测定压力-容积曲线呼吸机显示或测定呼吸机显示或测定 P0.1 呼吸机显示呼吸机显示或描绘1气道压力的计算公式和意义跨肺压（PL）=气道开口压（Pao）-胸膜腔内压（Ppl）（1）跨肺泡压（Palv）=肺泡内压（Palv）-胸膜腔内压（Ppl）（2）跨气道压（paw）=气道开口压（Pao）-肺泡内压（Palv）（3）气道峰压（PIP）=气道阻力压（PRaw）+平台压（Ppla）（4）平台压（Ppla）近似等于平均肺泡内压（Palv）。平均气道压（Paw）=（PIP-PEEP）Ti/TOT+PEEP（恒压通气时）（5）Paw=0.5（PIP-PEEP）Ti/TOT+PEEP（恒流通气）（6）食道内压（Pes）近似等于胸膜腔内压（Ppl）。（7）平均肺泡压（Palv）=Paw+（RE-RI）（VE/60）（8）多数气道内压力很容易在呼吸机面板或辅助监测系统上观察到，但应注意如果不结合食道内压力测定其临床意义变小。因为目前尚无直接测定胸膜腔内压的很好方法，多用食道内压（Pes）代替胸腔内压，如不测定 Pes 则在自主呼吸状态下测得的肺顺应性、中心静脉压等重要生理参数均不准确。所以，食道内压/胸膜腔内压测定对机械通气患者的呼吸和循环功能的判断及进行治疗都有重要意义。应注意，在机械通气连接管路上的不同部位测得压力所代表的意义不同。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。因此，监测 Paw 十分重要。在机械通气期间，应尽量保持峰压力小于 40cmH2O，测定时按吸气末按钮才能使结果准确。平台压应保持在 35cmH2O 以内，若高于此值发生气压伤的危险性明显增高。由公式（5）可看出，要减少 Paw，可通过调整吸气时间（当潮气量和呼吸频率固定时，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。从公式（8）可以看出，当 RE 明显高于RI 时，可使得平均肺泡压高于平均气道压，多发生在高分钟通气量和呼气阻力相对大的情况下。哮喘患者存在严重的气道阻塞，呼气阻力可明显高于吸气阻力，在通气量过大时平均肺泡压高于平均气道压，如没有考虑这一差异，容易低估肺泡内的压力。2气道阻力的计算公式和意义气道阻力是气体在气道中受到的阻塞程度，可分为吸气阻力和呼气阻力。吸气阻力（RI）=（PIP-Ppla）/吸气末流速（8）呼气阻力（RE）=（Ppla-PEEP）/最大呼气流速（9）跨气道压是气体进入肺泡的动力，正压机械通气时，气道峰压力（PIP）需克服气道阻力（PRAW）和肺的弹性阻力和呼气末肺内压力（PEEP），公式（4）还可表示为：PIP=R.V+V/C+PEEP机械通气时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一定的影响。根据流体力学的理论，改变吸入气体的性质，如采用低密度、高粘滞性的氦-氧混合气也可减低吸气阻力，减少呼吸功。气道阻力越大，在气体运动过程中消耗在气道上压力越多，传送到肺泡内的压力和气体都减少。因此要保证有效的气体交换就必须提高压力和流速。在 COPD 和哮喘患者采用高压力和高流速通气时肺泡内压不会有很大的升高。在选择气管插管时在允许范围内尽可能选择大直径的气管插管，特别是对COPD 和哮喘患者。正常人当吸气流速为500ml/秒时，呼吸阻力大约为 0.6-2.4cmH2O/L/sec，气管插管后阻力一般为6cmH2O/L/sec 或稍高。清醒未插管的肺气肿和哮喘患者阻力一般在 13-18cmH2O/L/sec范围内。3压力、容量、阻力和流速之间的关系压力（P）、阻力（R）、流量（.V）的关系可用公式表示为：P=RV（10）流量对时间积分就可得到容量（V）。P、R 和.V 被称为呼吸力学的三要素，其相互关系如公式 10 所示，其中某一因素固定后，分析另外两个因素之间的关系可帮助我们理解病理情况下肺的力学变化特点，更好地调节好呼吸机。例如当压力固定后，阻力与流速呈反比，阻力越大则流速越慢，对慢性阻塞性肺病患者用压力控制通气时，潮气量主要吸气时间和流速决定（VT=Ti.V），为缩短吸气时间需提高流速，采用高流速可延长呼气时间，有效克服内源性PEEP（PEEPi），减少呼吸功耗。当采用压力支持通气（PSV）时，如果存在着严重的气道痉挛，吸气过程中因阻力相对固定，故流速大致是恒定的，因此可能发生在病人吸气努力结束很长时间后气体流速并没有降低到机器预设的切换标准（一般在最大吸气流速的 25%），病人需被迫收缩呼气肌来减慢流速，以触发下一次呼吸，这时可增加呼吸功，对这类患者最好不选用 PSV。压力和流速是临床医生可以调节和控制的因素，熟悉和掌握了呼吸力学原理后可根据肺部疾病的不同病理生理改变进行灵活运用。4.肺顺应性的测定和意义肺顺应性是指每单位压力变化导致肺容量（使肺扩张）的变化。用公式表示为：C=V/P。顺应性可分为静态顺应性（staticcompliance，Cs）和动态顺应性（dynamiccompliance，Cd）。Cs 反映肺和胸壁的弹性（弹性阻力）特征，在测量时于吸气末阻断气流，压力变化用平台压-PEEP来计算，因此排除了气道阻力成分。而 Cd反映气道的阻力（非弹性阻力）和呼吸系统弹性（弹性阻力）特征，在测量时有气流存在，压力变化用峰压力-PEEP 来计算，因此气道阻力可明显影响 Cd 的水平。顺应性降低意味着肺脏变硬，单位压力引起的肺容积变化减小，呼吸功增加。低顺应性相关的呼吸生理改变主要包括功能残气量降低、限制性通气功能障碍、低肺容积和低分钟通气量、呼吸频率代偿性加快等，临床上肺顺应性减低多导致顽固性低氧血症。导致顺应性降低的常见情况如表所示。顺应性增高意味着单位压力引起肺容积变化增大，当顺应性显着增高时，由于肺弹性回缩力的降低往往导致呼气不完全、功能残气量显着增加、阻塞性通气功能障碍及气体交换障碍。5.区分肺顺应性和胸壁顺应性的意义CL=V/PL（CL=肺顺应性，PL=跨肺压）CW=V/Ppl（Ppl=胸膜腔内压力，CW=胸壁顺应性）CRS=V/palv（Palv=肺泡内压，CRS=呼吸系统总顺应性）1/CRS=1/CL+1/CWCRS=（CLCW）/（CL+CW）从上述一系列计算公式可看出，呼吸系统的压力-容积变化用肺顺应性来衡量，临床上得到的顺应性一般是指 CRS，它由肺和胸壁两部分组成，在胸壁顺应性相对稳定时，CRS 的动态变化可代表肺的顺应性改变，并可进一步提示肺病变的性质和程度。而实际上在危重病患者胸壁的顺应性受多因素的影响往往会发生改变，如腹部胀气、胸腔积液、肌肉张力增高、近期手术后、体位变化、软组织损伤等都可使胸壁顺应性降低。此时在解释 CRS 改变的意义时应考虑到胸壁顺应性的影响，否则易作出肺部病变加重的错误判断。临床实践中经常忽略这一问题。区分肺顺应性和胸壁顺应性的另一个重要作用是评价 PEEP 对血流动力学的影响。根据肺顺应性和胸壁顺应性在 CRS 中所占比例不同，PEEP 向胸膜腔内传递的压力大小不同。6autoPEEP 的产生原理、测量方法和处理原则内源性 PEEP（PEEPi）主要见于 COPD及重症哮喘患者，其产生的主要原因是动态肺过度充气。应当注意，几乎所有的重症COPD 及哮喘患者不论在自主呼吸还是机械通气时都存在不同程度的 autoPEEP，autoPEEP在上述两种情况下呈动态演变过程，需经常评估和测量其变化。机械通气时肺动态过度充气主要原因有（1）气道阻力增加，呼出气流受阻，肺内气体在下一次呼吸开始时不能完全呼出，产生气体陷闭，经过 6-12 次通气后，由于肺容积的增加使气道内径和弹性回缩力增加，达到一个新的平衡，有利于吸入气体的呼出；（2）潮气量过大，当有严重气流阻塞时，潮气量过大是造成肺动态过度充气的最主要的原因；（3）呼吸频率过快，呼气时间相对缩短，加重气体的闭陷；（4）COPD 患者存在肺弹性纤维的破坏，呼气时小气道闭缩，参与形成 autoPEEP。AutoPEEP 可对机体产生严重的不良影响，表现为（1）胸内压增高，静脉回心血量降低，造成低血压和肺气压伤。（2）增加呼吸功，患者在触发机械通气时必须先克服 AutoPEEP 后才能产生吸气负压。AutoPEEP 的临床迹象有：（1）不能解释的心动过速、低血压，特别是机械通气治疗刚开始时（2）患者触发每次呼吸非常费力（3）患者的吸气努力并非每次都能触发呼吸机（4）下一次吸气开始时呼气（喘鸣音）仍在进行（5）压力流速图形显示异常，呼气末曲线不能回到零位。AutoPEEP 或肺动态过度充气的检查方法：（1）呼气末阻断气流法。（2）FRC 以上的肺过度充气程度可通过测定吸气末肺容积（End-inspiratorylungvolume，VEI）来反映，（3）食道内压测定能反映出AutoPEEP 的严重程度。AutoPEEP 的处理：如上所述，VT、TE和气流的阻塞程度是决定 AutoPEEP 的主要因素，处理也应针对这三方面进行。如减少VT，延长呼气时间（绝对延长，仅仅调节I：E 不够），采用高流速通气，应用支气管扩张剂，换用较粗的气管插管，加小于PEEPi 的外源性 PEEP（当外加 PEEP 超过 85%的 AutoPEEP 时肺容积开始增加）等。7.压力容积（P-V）曲线的意义和描记方法：在患者完全放松控制通气时，从气道的近口端测定压力和流量（积分为容积）可描绘出压力-容积曲线。P-V 曲线是重要的呼吸力学指标，对指导机械通气参数的选择有重要意义。在 ARDS 时随肺顺应性的降低，曲线明显右移。吸气支上的低曲折点和高曲折点分别代表使闭陷肺泡全部开放和使肺泡过度充气的临界点。对 ARDS 患者选择 PEEP 水平时应略低于低曲折点，潮气量水平应低于高曲折点，以此防止肺泡的反复闭陷和复张，避免相对正常肺泡的过度充气。因此描记和分析 P-V 是急性肺损伤患者的重要呼吸监护内容之一。许多高档呼吸机能够自动描记 P-V 曲线，但这种自行显示的 P-V 曲线反应的是呼吸系统的动态顺应性，其中有阻力成分，而阻力与流速密切相关。此外，胸壁的顺应性改变如明显腹胀可影响 P-V 曲线的形态，低估曲线的上拐点。准确测量机械通气患者的P-V 曲线应使用镇静或肌松剂保持患者充分放松。常用的床边监测 P-V 曲线的方法如下：（1）吸气阻断法（2）大注射器法（3）持续气流法（constant-flowmethod）8.食道内压力（Pes）的测定方法和临床意义Pes 主要反映自主呼吸时的肺的力学特征，临床主要用于在平静呼吸时计算肺顺应性、气道阻力和 autoPEEP，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。在病人过度烦躁和由于 PEEP 或 autoPEEP 的存在影响对肺毛细血管楔压结果的判断时，测定 Pes 可为医生提供有用的信息。此外，观察 Pes 压力波形，记录pes 可反映自主呼吸的强度或发现机械呼吸的存在。研究表明，在急性肺损伤（ALI）采用限压的肺保护性策略所给予的驱动压往往不能使更多的萎陷肺泡开放，而长时间的小潮气量通气也会导致肺不张和进行性的肺泡萎陷。肺复张手法（recruitmentmaneuver，RM）是指在机械通气过程中，一次或多次间断给予主高于常规平均气道压的压力并维持一定的时间（一般不超过 2 分钟），一方面尽可能地使更多的萎陷肺泡张开，另一方面还可以防止小潮气量通气所带来的继发性肺不张，从而达到减少肺损伤和改善氧合的目的。我们以肺泡灌冼的方法制成兔 ALI 模型，分别在常规机械通气（CMV）和高频振荡通气（HFOV）观察了单次 RM（压力为30cmH2O，持续 15 秒，连续 2 次）和多次 RM对氧合和肺损伤指标的影响，发现 RM 与 CMV和 HFOV 结合使用都能明显改善氧合和减少肺损伤（表现为肺泡灌冼液中 TNF-、白细胞计数和组织病理均明显改善），而 RM 与HFOV 结合的效果相对 CMV 更明显。初步的临床观察也表明，RM 确实是一项简单而实用的改善 ALI 氧合的方法。但 RM 仍存在许多问题需要进一步研究：RM 的安全性如何，如何在临床根据病人的情况选择合适的复张压力和时间，在实施 RM 后如何选择 PEEP 水平，RM 对 ALI 患者长期预后的影响如何，等等。