呼吸力學(xué)監(jiān)測(cè)

1、呼吸力學(xué)監(jiān)測(cè) 呼吸運(yùn)動(dòng)引起胸內(nèi)壓的變化，胸內(nèi)壓的變化引起肺內(nèi)壓的變化，肺內(nèi)壓變 化引起肺泡的通氣。 因此肺通氣是通過(guò)呼吸道內(nèi)壓力的變化過(guò)程產(chǎn)生的。 從物理 力學(xué)觀點(diǎn)研究呼吸的運(yùn) 動(dòng)過(guò)程， 不但能更全面地了解呼吸生理， 而且也為呼吸 器官疾患病理生理的探索提供了新的 途徑。吸氣時(shí)， 吸氣肌肉收縮的力量用于克服兩種阻力以使肺的容量擴(kuò)大： 第一是 胸廓壁和肺組織的彈性阻力， 第二是以呼吸道氣流摩擦阻力為主的非彈性阻力。如阻力增大，則實(shí)現(xiàn)一 定的肺泡通氣量所需要的肌肉收縮力量相應(yīng)加大。 相反，如阻力減少， 則所需要的收縮力量 亦可減少。 呼吸系統(tǒng)疾病往往導(dǎo)致 彈性或非彈性阻力增加，加重呼吸肌肉的工作量

2、，成為呼 吸困難原因之一。平靜呼氣之末， 呼吸肌肉完全靜息時(shí)，肺并不完全萎縮，仍存有大約相當(dāng)于 肺總量 40的功能殘氣量。此時(shí)肺組織的向內(nèi)彈性力量與胸廓壁的向外彈性力 量相等， 兩種力量造 成胸膜腔負(fù)壓，保持肺的一定容量。 在此基礎(chǔ)上要吸人 空氣，就必須用吸氣肌肉的收縮力量 擴(kuò)張胸廓，在胸膜腔內(nèi)造成更大的負(fù)壓。 這是負(fù)壓吸氣式的呼吸。 在呼吸肌麻痹時(shí)則用口對(duì) 口人工呼吸方法或人工通 氣機(jī)將空氣壓人肺內(nèi)，使肺擴(kuò)張，吸入空氣。吸氣后除去壓力，借 胸廓和肺 臟彈性力量又使肺內(nèi)空氣流出體外，造成呼氣。 這是間歇性正壓吸氣式呼吸。 正 壓 吸氣與負(fù)壓吸氣的原理是一致的， 都是增加肺內(nèi)外的壓力差： 正壓吸

3、氣時(shí) 是肺內(nèi)壓高于肺外 （胸廓外 ）大氣壓，負(fù)壓吸氣時(shí)是肺外 （胸膜腔 ）壓低于肺內(nèi)壓。（一）呼吸器官的壓力容量曲線肺內(nèi)壓力 （應(yīng)當(dāng)稱為跨肺壓，指肺內(nèi)壓高于肺外壓的壓力差 ）的變化與肺的容 量變化之間有依從關(guān)系，壓力越高， 肺容量越大。 代表兩者之間的數(shù)量關(guān)系的曲 線稱為壓力容量曲線從呼吸器官 （肺+胸廓 ）的壓力容量曲線可以看到，在肺容量為功能殘氣量 （大約等于肺總量的 40）時(shí)，肺內(nèi)壓為“零” ，即肺內(nèi)壓與大氣壓相等。這時(shí)， 肺臟向內(nèi)縮回的彈性力量數(shù)值與胸廓向外張開(kāi)的彈性力量數(shù)值相等，方向相反， 互相抵消 （同時(shí)也造成此時(shí)的胸膜腔負(fù)壓 ）。在肺容量大約等于肺總量的 67時(shí)， 胸廓是在它的天

4、然位置上，不表現(xiàn)彈性力量 （此時(shí)的胸內(nèi)負(fù)壓僅反映肺臟的回縮 力 ）在肺容量超過(guò)肺總量的 67以上時(shí)，胸廓與肺臟的彈性回縮力都向內(nèi)，方向 相同，共同構(gòu)成肺擴(kuò)張的阻力。在功能殘氣量基礎(chǔ)上用力呼氣， 使肺容量小于肺 總量的大約 40以下時(shí)，呼氣肌肉的收縮力量完全用于克服胸廓向外張開(kāi)的彈 性力量。（二）呼吸系統(tǒng)的壓力梯度 肺臟是一個(gè)“相對(duì)”被動(dòng)運(yùn)動(dòng)的器官，當(dāng)呼吸系統(tǒng)內(nèi)有一定壓力梯度 （Pao Ppi）存在時(shí)，肺臟就擴(kuò)張。胸膜腔負(fù)壓的存在，使氣體進(jìn)入肺臟；正壓機(jī)械通氣 時(shí)氣道內(nèi)壓高于大氣壓，能把氣體送人肺部， 故胸膜腔、 肺泡和呼吸道內(nèi)所產(chǎn)生 的壓力變化，成為呼吸運(yùn)動(dòng)時(shí)影響和促進(jìn)通氣的動(dòng)力因素。1胸膜腔

5、內(nèi)壓 （Ppi） 胸膜腔內(nèi)壓直接受呼吸肌活動(dòng)的影響，正常時(shí)功能殘氣位的胸膜腔內(nèi)壓為一0. 49肋（一5cmH20），吸氣時(shí)負(fù)壓增加，呼氣時(shí)減少。胸 膜腔負(fù)壓作用于胸腔內(nèi)大靜脈，有利于靜脈血液回流。因重力的作用， 直立位時(shí) 胸膜腔負(fù)壓從肺尖部到肺底部逐漸減少。2. 肺泡內(nèi)壓（Pa）肺泡內(nèi)壓決定于胸膜腔內(nèi)壓與肺向內(nèi)收縮壓力之差。吸氣時(shí)，因胸膜腔負(fù)壓的增加， 超過(guò)了肺彈性收縮壓的增加， 使肺泡內(nèi)壓低于大氣壓， 氣體進(jìn)入肺內(nèi)，直至肺泡壓與大氣壓相平衡，氣流停止。呼氣時(shí)，吸氣肌松弛， 胸膜腔內(nèi)負(fù)壓減少至低于肺彈性收縮壓， 肺泡壓上升超過(guò)大氣壓， 氣體流向肺外。 肺泡壓力也直接作用于肺泡周圍毛細(xì)血管，引起

6、局部血流的改變。機(jī)械通氣時(shí)， 肺泡內(nèi)壓直接受吸氣壓力的影響， 應(yīng)注意避免通氣壓力過(guò)高而造成的肺損傷及對(duì) 循環(huán)功能的影響3氣道內(nèi)壓 （Pao） 當(dāng)吸氣或呼氣末，氣流停止時(shí)，從肺泡到鼻、口腔，氣 道各處的壓力相等。吸氣時(shí)從口、鼻腔到肺泡的壓力遞減，呼氣時(shí)則遞增。在呼 吸運(yùn)動(dòng)中， 氣道內(nèi)任意二點(diǎn)間的壓力差， 決定于其間氣道阻力的大小及氣流的速 度。4 經(jīng)胸壓（Prs）相當(dāng)于肺泡與胸廓外大氣壓之差（Pa Pbs），是擴(kuò)張或壓縮 胸廓、肺臟的總壓力。機(jī)械通氣時(shí)的經(jīng)胸壓為通氣機(jī)驅(qū)動(dòng)呼吸的壓力。5經(jīng)肺壓（PI）相當(dāng)于肺泡內(nèi)壓與胸膜腔內(nèi)壓之差（PA-Ppl），是擴(kuò)張或收縮 肺的壓力。經(jīng)肺壓的大小，主要與肺順應(yīng)

7、性有關(guān)，肺順應(yīng)性減低時(shí)經(jīng)肺壓增大。6. 經(jīng)胸壁壓（Pw）相當(dāng)于胸膜腔內(nèi)壓與胸廓外大氣壓之差（Ppi Pbs）,是擴(kuò) 張或壓縮胸壁的壓力，其大小決定于胸壁的順應(yīng)性。7. 經(jīng)氣道壓 相當(dāng)于氣道內(nèi)外壓力之差，胸腔內(nèi)氣道的經(jīng)氣道壓，也是胸 膜腔內(nèi)壓與氣道內(nèi)壓之差。 機(jī)械通氣時(shí)， 有時(shí)可通過(guò)增加呼氣阻力或呼氣末壓力 的方法，來(lái)增加呼氣時(shí)或呼氣末的氣道內(nèi)壓，減少經(jīng)氣道壓以防止氣道陷閉。（三）順應(yīng)性1 .順應(yīng)性的基本概念 順應(yīng)性（complia nee）是一個(gè)物理學(xué)概念，是彈性物體 的共同特性， 指單位壓力改變時(shí)所引起的肺容積的變化。 呼吸系統(tǒng)順應(yīng)性的研究 是呼吸力學(xué)中的一個(gè)重要問(wèn)題。 肺臟是一個(gè)具有彈性的

8、器官， 肺順應(yīng)性與肺臟的 物理學(xué)特性密切相關(guān)。肺彈性除與肺的彈性組織有關(guān)外，還受表面張力的影響。 此外，肺血容積等因素也影響肺組織的彈性。在呼吸生理中表達(dá)肺的彈性（E）和壓力（P）、體積（V）的關(guān)系時(shí)，則肺的彈性可 用下列方程式來(lái)表示：E=A P/A V呼吸器官的彈性阻力在呼吸功能測(cè)定中以順應(yīng)性（C）表示，順應(yīng)性為彈性阻力的倒數(shù)，二者的關(guān)系是：C=1E順應(yīng)性通常以單位壓力改變所產(chǎn)生的體積改變來(lái)表示：肺順應(yīng)性（CL）=潮氣量（L） /壓力差kPa（cmH20）順應(yīng)性必須在靜力條件下，即無(wú)氣流條件下測(cè)定，以排除氣道阻力的影響。 壓力差系指胸腔與呼吸道口壓差， 通常以食管壓力代替。 正常時(shí)肺的順應(yīng)性

9、甚好， 就是說(shuō)較小的壓力可引起較大的體積改變。呼吸器官的總順應(yīng)性約1. 1L/kPa（0. 11L/cmH20）,它包括胸廓的順應(yīng)性 與肺組織的順應(yīng)性，三者的關(guān)系是：1/總順應(yīng)性 =1/肺順應(yīng)性 +1/胸廓順應(yīng)性胸廓順應(yīng)性與肋骨骨架、 肋間肌和胸壁組織有關(guān), 肺順應(yīng)性部分與表面張力 有關(guān) （低肺容量時(shí) ）,部分與肺組織 （肺泡、呼吸道、血管、肺間質(zhì)等 ）有關(guān)?？傢槕?yīng)性受胸廓和呼吸肌的影響, 只能在一定程度上反映肺病變情況, 但由 于測(cè)定方法比較簡(jiǎn)單 （壓力差為作用于胸廓的壓力改變,應(yīng)用通氣機(jī)的病人可用 氣道壓代替 ）,便于在應(yīng)用通氣機(jī)的病人測(cè)量,在呼吸衰竭監(jiān)測(cè)中有一定實(shí)用價(jià) 值。臨床上,總順應(yīng)

10、性有三種不同表示方法：1、靜態(tài)順應(yīng)性：指氣體進(jìn)入肺內(nèi)后氣流暫時(shí)阻斷,即在流速為零的間歇內(nèi), 肺同部分壓力趨于相對(duì)平衡時(shí)測(cè)得的順應(yīng)性,它反映肺和 胸廓的彈性。2、效動(dòng)態(tài)順應(yīng)性：在應(yīng)用通氣機(jī)過(guò)程中測(cè)得的順應(yīng)性,由于測(cè)定不是在流 速 為零時(shí)進(jìn)行的, 除了反映肺和胸廓彈性外,還包括克服氣道阻力成分,通常 有效動(dòng)態(tài)順應(yīng)性 比靜態(tài)順應(yīng)性小 10-20。3、順應(yīng)性 （specific compliance）：Marshall 首先提出肺的順應(yīng) 性與肺容量大 小有關(guān),在肺容量不變時(shí),同樣壓力改變引起肺體積變化較小,即肺順應(yīng)性較 差。同樣的壓力改變對(duì)成人肺引起的體積變化要比嬰兒為大, 這顯然是嬰兒肺臟 較小所致

11、。 同理，肺葉切除后肺順應(yīng)性亦減小。為確切了解肺的彈性特點(diǎn)，順 應(yīng)性的改變要以單位肺容 量表示。測(cè)量時(shí)潮氣量的水平亦應(yīng)控制。 為校正肺容 量大小對(duì)順應(yīng)性影響，用單位功能殘氣 量來(lái)表示順應(yīng)性稱比順應(yīng)性：即： CL /FRC。此值在不同性別與不同年齡之間基本相同。2順應(yīng)性的影響因素(1) 生理因素：肺容積：肺順應(yīng)性與肺容積相關(guān)。性別：肺順應(yīng)性的測(cè) 定顯示男性比女性高 40，但男性的肺總量、功能殘氣量等也較女性高 30 40%。因此，實(shí)質(zhì)上不同性別之間肺組織的彈性無(wú)內(nèi)在的差異。年齡：自兒童 至成人期，肺順應(yīng)性逐漸增加，這與肺彈性纖維網(wǎng)的增加有關(guān)；另外，胸廓與肺 臟生長(zhǎng)不平行，胸廓增長(zhǎng)較肺臟快，因此對(duì)

12、肺組織的牽拉作用也增加。身高： 動(dòng)態(tài)、靜態(tài)肺順應(yīng)性與身高呈明顯的正相關(guān)關(guān)系。肺順應(yīng)性隨身高增長(zhǎng)而增加。體位：肺順應(yīng)性在坐位最高，俯臥位次之，仰臥位最低。運(yùn)動(dòng)：運(yùn)動(dòng)時(shí)較平 靜呼吸時(shí)，肺順應(yīng)性有明顯的增加。(2) 病理因素：肺彈性阻力減低時(shí)順應(yīng)性增加，如肺氣腫；肺彈性阻力增加時(shí) 順應(yīng)性減 小，如肺水腫、炎癥、肺不張及間質(zhì)纖維化等。1 肺氣腫： 肺氣腫病人的靜態(tài)肺順應(yīng)性增加，這與肺彈性阻力下降有關(guān)。 肺 彈性阻力的異常是由于肺膠原纖維和彈力纖維排列和結(jié)構(gòu)的變化； 另與肺泡氣腔 體積的增大相關(guān)。2 支氣管哮喘：支氣管哮喘病人也可發(fā)生上述類似改變。3 肢端肥大癥：因有肺容積的增加，靜態(tài)肺順應(yīng)性成比例的增

13、加，而肺彈性 阻力正常。 4 彌漫性肺間質(zhì)纖維化：動(dòng)態(tài)和靜態(tài)肺順應(yīng)性均減低，最大靜態(tài) 肺彈性阻力通常是增加 的。這與肺容積的減少和肺泡的“硬化”有關(guān)。5 肺外疾患：肺外的許多疾病，如脊髓灰質(zhì)炎、胸廓成形術(shù)、胸膜疾病、膈 肌抬高、肥胖和胸壁肌肉疾病等，肺和胸壁的順應(yīng)性均可降低。6 心臟疾?。涸S多心臟疾病如二尖瓣狹窄、間隔缺損等，均有肺順應(yīng)性的下 降。這與心臟擴(kuò)大、 胸腔積液和肝臟腫大所致的功能肺單元的數(shù)量減少有關(guān)， 間 質(zhì)性肺水腫可影響肺組 織的彈性，肺動(dòng)脈高壓也參與了作用。7 急性呼吸窘迫綜合征 (ARDS) 、肺水腫和肺炎等： 正常肺泡氣腔的減少， 使 肺順應(yīng)性下降。3順應(yīng)性下降對(duì)病人的影響

14、 肺順應(yīng)性下降后， 為了維持原有的潮氣量， 就必須增 加跨肺壓， 因而使吸氣力增加，呼吸肌作功也增加，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致呼 吸衰竭。 肺部疾病所 致的順應(yīng)性下降，在肺內(nèi)各部分的變化并不一致。 不同 的順應(yīng)性可影響肺內(nèi)氣體分布，造成 V/Q比例失調(diào)，引起低氧血癥。肺水腫 時(shí)，肺順應(yīng)性下降， 吸氣時(shí)血管周圍組織的壓力變負(fù)， 致使流體自血管內(nèi)流向血 管周圍組織。順應(yīng)性下降后，肺泡擴(kuò)張受限，為了維持每分鐘通氣量，病人的 呼吸表現(xiàn)為淺而快。4順應(yīng)性增加對(duì)病人的影響順應(yīng)性增加后，病人在潮氣量呼吸時(shí)所需的跨肺壓較小， 呼吸功也較小。由于跨肺壓對(duì)維持小氣道的通暢具有重要作用， 跨肺壓的下降可使小氣道狹 窄閉鎖， 增

15、加氣道阻力導(dǎo)致肺內(nèi)氣體分布不均， 嚴(yán) 重限制呼氣流速。如肺氣腫病人的肺順應(yīng)性增加，功能殘氣量也增加，病人在肺 過(guò)度充氣的情況下進(jìn)行呼吸。 殘氣量和肺總量之比為正常的 2 倍，嚴(yán)重影響肺功 能，最后可導(dǎo)致呼吸衰竭。5順應(yīng)性在機(jī)械通氣和呼吸監(jiān)護(hù)中的應(yīng)用確定最佳 PEEP 水平：產(chǎn)生最大順應(yīng)性 的PEEP為最佳PEEP,并與心肺功能相一致，也就是產(chǎn)生最大的 氧運(yùn)輸和最小的死腔。肺順應(yīng)性可作為選擇產(chǎn)生最佳氣體交換的 PEEP水平的指 標(biāo)。判斷PEEP的治療反應(yīng)和ARDS 的時(shí)期。輔助診斷機(jī)械通氣的并發(fā)癥， 肺順應(yīng)性的變化可發(fā)現(xiàn)機(jī)械通氣的病人臨床情況的 突然惡化，并提供某些支持 性依據(jù)?？陀^評(píng)價(jià)胸部物理

16、治療的效果，胸部物理治療后肺順應(yīng)性的增加， 這與小氣道分泌物的清除與功能肺單元的增加有關(guān)。(四) 氣道阻力氣道阻力 rway resista nee Raw)是非彈性阻力的主要成分，占呼吸功的 30，次要成分為組織阻力，占 5。在胸廓畸形、肺內(nèi)腫物、胸膜炎、大量腹 水等情況下組織阻力增加。 呼吸道阻力是氣體在流動(dòng)過(guò)程中與呼吸道內(nèi)壁之間發(fā) 生摩擦所造成。流速愈快，管徑愈細(xì)，阻力愈大。呼吸道阻力通常以每秒 (see) 內(nèi) 1L 通氣量所產(chǎn)生的壓力差來(lái)表示：氣道阻力(Raw)=壓力差(kPa) / 流速(L/S)(注：壓力差為口腔與肺泡的壓差 )在機(jī)械通氣機(jī)的流速儀上，可測(cè)定氣體流量，從而計(jì)算出Ra

17、w：(峰壓力一平臺(tái)壓力 )氣體流量。由上述可知， 當(dāng)呼吸道阻力增大時(shí)， 為了維持流速不變， 需要更大的壓力差， 在自主呼 吸病人需增加吸氣力量， 應(yīng)用通氣機(jī)時(shí)要加大驅(qū)動(dòng)壓力。 呼吸道阻力 的正常值在成人吸氣時(shí)為0. 17kPa/L/s(1. 7cmH20/ L/s),呼氣時(shí)為019kPaLs(19emH20L/S)， 支氣管阻塞時(shí)可增至 1kPaL s(10cmH2O/L/S),支氣管平滑肌痙攣、粘膜水腫、充血和分泌物的阻塞，導(dǎo)致管 徑變窄，產(chǎn)生紊流，均可使氣道阻力明顯增加。肺容量對(duì)呼吸道阻力有重要影響， 肺容量減少時(shí)，由于氣道內(nèi)徑偏小，阻力 增大，在很 低肺容量時(shí)，特別是在肺底，由于肺擴(kuò)張不

18、夠，呼氣時(shí)小氣道可完 全閉合，使部分氣體滯留 于肺泡內(nèi)， 影響氣體交換。 高肺容量時(shí)， 由于肺擴(kuò)張， 支氣管內(nèi)徑增加，阻力減小，故 COPD 病人，殘氣量增加，在較高肺容量進(jìn)行 呼吸，以節(jié)省體力。下列情況時(shí)氣道阻力可增加：(1) 支氣管哮喘： 哮喘發(fā)作時(shí)氣道阻力增加， 而且在緩解期氣道阻力也可 較正常人高 2 -3 倍。呼氣時(shí)氣道阻力較吸氣時(shí)為高。 支氣管哮喘時(shí)的阻力增加可 被支氣管擴(kuò)張劑所緩 解。(2) 肺氣腫：氣道阻力常常增加，但受支氣管擴(kuò)張劑的影響并不明顯。肺氣 腫時(shí)氣道阻 力的增加主要是呼氣時(shí)氣道萎陷所致。 其次，用力呼氣時(shí)胸腔內(nèi)形 成正壓，增加了對(duì)支氣管 的壓迫。第三，由于肺氣腫時(shí)肺

19、泡排空并不一致，增 大的肺泡可壓迫周圍肺泡管，引起肺泡 管阻塞。(3) 其他阻塞性通氣障礙：由于慢性支氣管炎、腫瘤、瘢痕組織等原因引起 的阻塞性通 氣障礙，均可引起氣道阻力的增加。(4) 醫(yī)源性氣道阻力的增加：氣管插管或氣管切開(kāi)管的過(guò)長(zhǎng)或過(guò)細(xì)，或管道 內(nèi)有阻塞 時(shí)，均可引起氣道阻力的增加。機(jī)械通氣時(shí)機(jī)械力學(xué)監(jiān)測(cè)在通氣機(jī)吸氣及呼氣管道內(nèi)分別安置流量傳感器和壓力傳感器，并接受吸、 呼氣時(shí)間信息，經(jīng)電子計(jì)算器自動(dòng)計(jì)算并將肺機(jī)械力學(xué)各參數(shù)迅速顯示于視屏。 利用肺機(jī)械力學(xué)的各項(xiàng)指標(biāo)， 可更好判斷機(jī)械通氣的療效， 及時(shí)發(fā)現(xiàn)各種問(wèn)題以 避免嚴(yán)重并發(fā)癥的發(fā)生。(1)峰壓力 (peak pressure：) 即

20、氣道峰壓，是整個(gè)呼吸周期中氣道的最高壓力， 在吸氣末測(cè)得。正常值0. 91. 6kPa(916cmH20)。機(jī)械通氣過(guò)程中應(yīng)努力保 持峰壓3. 9kPa (40cmH20),若高于此值，氣壓傷的發(fā)生率即顯著增加。測(cè)定時(shí) 手按吸氣末屏氣(inspiratory hold)鈕，才能使測(cè)出值準(zhǔn)確。(2)暫停壓(pause pressure)又稱吸氣平臺(tái)壓，是吸氣后屏氣時(shí)的壓力，如屏 氣時(shí)間足 夠長(zhǎng)(占呼吸周期的 1 0或以上) ，平臺(tái)壓可反映吸氣時(shí)肺泡壓，正常 值 0. 491. 27kPa(5 13cmH20)。 機(jī)械通氣期間應(yīng)努力保持平臺(tái)壓 3. 43kPa(35cmH20),若高于此值，氣壓傷 的發(fā)生率顯著增高。近年認(rèn)為：監(jiān) 測(cè)平臺(tái)壓比氣道峰壓更能反映氣壓傷的危險(xiǎn)性。 過(guò)高的平臺(tái)壓和過(guò)長(zhǎng)的吸氣時(shí)間 也增加肺內(nèi)血循環(huán)的負(fù)荷。吸氣阻力(in spiratory resista nee)表示吸氣末肺和氣道對(duì)吸人氣流的阻力。 吸氣阻力的計(jì)算為：(峰壓一平臺(tái)壓)/吸氣末流量。正常值為0. 51. 5kPa/L /s(5-1