呼吸机波形分析-2019

流速、容量、压力、时间的辩证关系
Vt = 750ml，RR=15次/分，流速=30L/min，顺应性=50ml/cmH2O，阻力=10cmH2O/（L.S），AC/CMV
吸气流速
呼气流速
呼气流速不受吸气流速影响，但增加吸气流速将延长呼气时间
呼吸周期的六个阶段： • A、吸气相开始 • B、吸气相 • C、吸气相结束 • D、呼气相开始 • E、呼气相 • F、呼气相结束
• 气道阻力的计算：
R=（Ppeak-Pplat）/Flow
• 肺顺应性的计算：
C静态=（Pplat - PEEP）/VT C动态=（Ppeak - PEEP）/VT
压力 PEEP
峰压 （Ppeak）
平台压 (Pplat)
时间
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准确计算气道阻力和顺应性的条件
• 完全抑制患者的自主呼吸 • 选用容量型通气模式 • 流速波形：方波 • 延长平台时间
广东省人民医院ICU一科 蒋文新
呼吸机波形分析
--从基础到临床
内容
• 临床呼吸生理基础 • 呼吸机简要工作原理 • 呼吸机波形详解 • 临床应用常见问题
肺通气（Pulmonary Ventilation）
肺内压和大气压之间的压力差是推动气体进出肺的直接动力 肺内压：肺泡内的压力
血管网
参 与
呼 吸 道
粘液腺 纤毛
平滑肌
加湿、调温、过滤、清洁
迷走N→ACh+M受体→收缩→气道阻力↑ (故哮喘病人夜间发作较多)
肺
交感N→NE+β2受体→舒张→气道阻力↓
通
(拟交感药物治疗哮喘)
气
注: 体液因素(组织胺、5-HT、缓激肽等)→强烈收缩
的
肺：
肺泡 + 肺泡囊管
器
呼吸肌：与肺通气的动力有关
官
胸膜腔：其负压与肺扩张有关
ventilator
ET Tube airways
Diaphragm
了解气道压
呼吸系统可看作是： 气道阻力与肺和胸廓弹性阻力串联在一起
THUS
(rePsLiasuw(Ateinvil=rgaewssFetali+olcyewsmeClheeemnsRtte)enwstia)sltlance
+ Volume
SIMV + PSV
同步间歇指令通气+压力支持通气
呼气末正压 =0
SIMV + PSV + PEEP
同步间歇指令通气+压力支持+呼气末正压
呼气末正压 >0 自主呼吸：称为 CPAP 辅助/控制通气：PEEP 无创通气都称为 EPAP
流速时间曲线
减速波
• Inspiratory flow patterns can vary based on the flow waveform setting or the set breath type as illustrated 吸气气流模式可以根据气流波形设置或所示的呼吸类型而变化
流速、容量、压力、时间的辩证关系
呼气
了解方波模式的压力-时间曲线
pressure
Ppeak
Pres
Pres
time
Pplat Pres
气压流注力归随意呼每时零后:气压起,个间压期呼在力始时力曲压吸吸克回时在呈力机期气线服降间吸线被提周气到内的反气性动供期道无P末压上映回压的r阻肺e期s升归力力开呼力形泡,达到P始.成容变吸re到基,s平积化P周线台变pe压.a期压化k. P.内plat.
呼吸运动：原动力（肌肉舒缩）
① 呼吸肌： 吸气肌（膈肌、肋间外肌） 呼气肌（肋间内肌、腹肌） 辅助呼吸肌
② 平静呼吸、用力呼吸 ③ 胸式呼吸、腹式呼吸 ④ 呼吸频率：12～18次/分（平静）
小儿较快，老人偏慢 ⑤ 吸气主动、呼气被动
肺容量变化是呼吸运动最终目的
肺泡内压 胸腔内压 气体流量
肺通气功能相关的几个概念
潮气量（VT）：8-10 ml/kg 频率（RR）：12-18 次/分 分钟通气量 = VT x RR
6-8 升/分 死腔量（VD）：2.2 ml/kg 呼吸困难方式：吸气困难
呼气困难
内容
• 临床呼吸生理基础 • 呼吸机简要工作原理 • 呼吸机波形详解 • 临床应用常见问题
呼吸机结构与基本工作原理：减压阀
呼吸周期：受多因素干预
1、控制呼吸
调整减压阀用不同压力2、送辅气助，呼吸达到设
3、自主呼吸
定控制目标，就是4、呼同吸步模呼吸式
5、不同步呼吸 6、触发方法
…
容量控制通气模式
理想图形与真实图形
容量控制的辅助通气模式
需要自主呼吸的吸气努力 达到预设条件才能送气
同步间歇指令通气（SIMV）
自主呼吸的气道压力是负压
• 顺应性（compliance）: 在外力作用下弹性组织的可扩张性 • 顺应性=1/弹性阻力 =容积的变化/单位压力变化
顺应性 临床可以理解为肺的含水量/（或重量）
呼吸节律：自我调节
机械通气：控制还是自主？
动脉 PCO2, PO2, pH
化学感应器 呼吸中枢
呼吸肌肉 通气
通气功能评估的关键参数
5bar氧气 5bar空气
显示
呼气端
监测 Pinsp
监测Flow
和VTi
O2传感器
100mbar安全阀
压力传感器 湿化器
温度传感器
吸气
设置
流量传感器
呼气阀
呼气
压力传感器
Paw< 40 cmH2O
监测VTe
监测PEEP
机械通气四大要素
FLOW
流量
PRESSURE 压力
TIME
时间
VOLUME 容量
机械通气的基本原理
• 限制变量 Limit：（呼吸机以什么样的方式进行送气） 压力限制，流速限制
• 转换方式 Cycle：（呼吸机怎么辨别吸气结束呼气开始） 时间转换，容量转换，流速转换，压力转换，混合
• 基线流量base line：（呼吸机呼气期处于什么样的压力） • 条件变量：（呼吸吸机达到什么样的条件就会更改通气方式）
Pres
Ppeak Pres
Pplat
Normal
time
气道峰压增加全部由气道阻力增加所致.
异常的压力时间曲线
平台压正常
方案# 2
e.g. ET tube
堵管
time
‘方波’
气道阻力增加的压力－时间曲线
‘Square wave’ flow
pattern Ppeak
Pplat
Pres
高流速导致高气道压
Expiration
TI
TE
}
PEEP
Time (sec)
呼吸力学 – 压力时间曲线
• 平台压：与肺泡损伤关系密切 • 平均压：与氧合及循环关系密切 • 峰 压：结合平台压判断气道阻力 • 基线压：PEEP 或 最小压力
在吸气相所记录的测量值 图2. 在吸气相和呼气相中所评估的变量
方波---流量时间曲线
容量改变
肺通气的阻力
弹 胸廓弹性阻力：与胸廓所处的位置有关
性
阻 肺力 通
肺泡表面张力：2/3 肺弹性阻力 肺弹性回缩力: 1/3
气
阻 非 气道阻力：与气体流动形式+气道半径有关
力弹
性 粘滞阻力
阻
常态下可忽略不计
力 惯性阻力
弹性阻力和顺应性
• 弹性阻力: 弹性组织在外力作用下变形时，有对抗变形和弹性回 位的倾向
现代通气模式的命名结构
前缀
模式名称
扩展
呼吸机基础气路图
本质上机械通气气路图
可气分呼管为吸这如导呼机两同吸管提个一机和…供部和个…呼病气分活吸人源通塞机两供过缸个管气部路. 分 遵循呼连吸接周起期来往复运动
病人自己的呼吸系统是第二套气路.
横膈如同第二个活塞 收缩运动引导气体吸入肺内.
Chest wall
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机械通气模式
什么叫呼吸机模式Mode？
病人与呼吸机之间的相互作用，通过控制减压阀 以完成一个呼吸循环 (ventilator cycle) 的方法
没 有 最
Cycle
条件变量
好 的
限
变量
制
变
呼 吸
量
基线变量
机
触 发wenku.baidu.com
模 式
方
式
阶段变量基本要素
• 触发方式 Trigger：（呼吸机开始送气的参数） 时间触发 ，流速触发，压力触发，混合触 发
(弹性阻力)
PPL
Pleural pressure
Chest wall
Flow resisVtaonluceme compliance
Diaphragm
Palv
Alveolar pressure
了解基础呼吸力学
由此得出经典的呼吸运动方程式 P applied (t) = Pres (t) + P (t) el REElTuntugbse
Paw = Flow Resistance + Volume + PEEP Compliance
方案 # 3
pressure
flow
Pres
Ppeak Pres
Pplat
time
Normal
过高的气注异道意常压：的是过因短压气吸力流气－增时加间时导伴间致随曲阻高力流线增速加所致
e.G高流速
正常气流
time
RaEwrs
ERcahierwstawysall
足够通在克呼过一病服吸呼定人肺由满机由气吸时内呼弹c足提病呼总h管总吸机间在e性L人呼供吸s弹u机内气t的内固(n气系吸实w和P性导道g压充有a道统e病系时管l阻E阻ll力盈((人了的Et统压(力lR)力Ru)两形部c气弹nh的(力a和E(R方geiTr分E式体sw性satt需(r面w气auPsw累yb表))到与sa提e求)道)l加al达肺供阻p.阻p出脏l力ie力d来(t)()P,. aw)
气道阻力×流速
容量/顺应性
+
基础压力 PEEP
P总=气道阻力×气体流速+潮气量/顺应性+PEEP
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呼吸运动方程
P总=R× Flow + VT/C+PEEP
• 只需知道其中的两个参数，就可得出其他参数
✓ 压力、容量、流速
P总=R× Flow + VT/C+PEEP+自主呼吸干扰
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运动方程的应用：计算气道阻力和肺顺应性
‘方波’
肺顺应性降低的波形
Paw = Flow Resistance + Volume + PEEP Compliance
方案# 4
pressure
flow
Ppeak Pres
Normal
e.g. ARDS
Pres
Pplat time
气道压增加是由于降低了肺顺应性所致
异常的压力－时间曲线
time
‘方波’
气道压力为零，肺向内回缩力与胸壁向外扩张力的平衡点 此时肺内气体含量就是FRC
FRC 减少： 意味着肺实变、不张...
肺含气量与肺膨胀程度评估
• 不同疾病的 FRC不同
• 机械通气期 FRC可变化
• PEEP 对FRC影 响最大
自主吸气
容量变化（呼吸肌） 压力改变（胸腔内压）
气流
机械通气
压力变化（呼吸机） 气流
Compliance
Paw
Airway pressure
ET Tube airways
Airways
Lungs + Chest wall
弹(性re气s阻i道s力ti阻v(elu力enlg贡esm献+ecn的ht)e压st力wa值ll) 贡献 气肺流膨胀速气程度道度取和压和决气数胸值于道肺取直自决径身于大顺应小性
吸气期内吸气流速
保持不变
吸气
flow
呼气流速随气道阻力
和肺弹性回缩力变化
time
而被动变化
Ti（吸气时间）= Tidal volume Flow rate
呼气
减速波---流量时间曲线
吸气流速递减到零
是调控吸气时间的 一种功能
吸气
flow
相对于方波
达到目标潮气量
需要更多吸气时间
time
Ti（吸气时间） = Tidal volume Flow rate
Normal values: Ppeak < 40 cm H2O Pplat < 30 cm H2O Pres < 10 cm H2O
time
‘Square wave’ flow pattern
pressure
flow
气道阻力增加的波形
Paw = Flow Resistance + Volume + PEEP Compliance
ventilator
ET Tube airways
Diaphragm
内容
• 临床呼吸生理基础 • 呼吸机简要工作原理 • 呼吸机波形详解 • 临床应用常见问题
风吹草低见牛羊…时间曲线的直接观感
压力时间曲线
Peak Inspiratory Pressure PIP
Paw (cm H2O)
Inspiration
Vt = 750ml，RR=15次/分，流速=30L/min，顺应性=50ml/cmH2O，阻力=10cmH2O/（L.S），AC/CMV
RR 从15增加到20，呼吸周期从4秒减少到3秒
15
20
20
15 20 15
RR 从15下降到12，呼吸周期从4秒增加到5秒
15
15
15 12
12
无自主呼吸干扰时，呼吸机的呼吸周期时间由预设频率决定
RET tube Rairways
ventilator Diaphragm
不同参数条件下的压力时间曲线
Paw = Flow Resistance + Volume
Compliance
方案 # 1
pressure
flow
Pres
Ppeak Pres
Pplat
time 正常的压力时间曲线：
峰压( Ppeak) ; 平台压(Pplat )and 气道阻力压(Pres)