波形分析入门
上海交通大学附属第一人民医院 呼吸科 周 新 陈宇清 著
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目 录
1. 引言
2. 流速-时间曲线
2.1 吸气流速波形Fig1
2.1.1吸气流速波形的波型(分类)Fig2 2.1.2 AutoFlow(自动控制流速) Fig3 2.2 呼气流速波形Fig 4 2.3 临床应用
2.3.1吸气流速波形的分析--鉴别呼吸类型Fig 5
2.3.2 在定容型通气(VCV)中识别所选择的吸气流速波型Fig 6 2.3.3 判断指令通气在吸气过程中有自主呼吸Fig 7 2.3.4 吸气时间不足的曲线Fig 8
2.3.5 从吸气流速检查有无泄漏Fig 9
2.3.6 根据吸气流速调节呼气灵敏度(Esens)Fig 10 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Fig 11 2.4.2 判断有无Auto-PEEP 存在Fig 12 2.4.3 评估支气管扩剂的疗效Fig 13
3. 压力-时间曲线
3.1 VCV 的压力-时间曲线(P-Tcurve)Fig 14 3.1.1平均气道压(mean Paw 或Pmean)Fig 15 3.2 PCV 的压力-时间曲线Fig 16
3.2.1 压力上升时间(压力上升斜率或梯度Fig 17 3.3 临床意义 3.3.1 识别呼吸类型
3.3.1a 控制机械通气(CMV)和辅助机械通气的压力-时间曲线Fig 18 3.3.1b 自主呼吸(SPONT/CPAP)和压力支持通气(PSV/ASB)Fig 19 3.3.1c 同步间歇指令通气(SIMV)Fig 20 3.3.1d 双水平正压通气(BIPAP)Fig 21
3.3.1e BIPAP和VCV 在压力-时间曲线上差别图Fig 22,23 3.3.1f BIPAP衍生的其他形式BIPAPFig 24-27 3.3.2 评估吸气触发阈是否适当Fig 28 3.3.3 评估吸气时的作功大小Fig 29
3.3.4 在VCV 中根据压力曲线调节峰流速Fig 30 3.3.5 评估整个呼吸时相Fig 31 3.3.6 评估平台压Fig 32
3.3.7 呼吸机持续气流减少患者呼吸作功Fig 33
4. 容积-时间曲线
容积-时间曲线的分析Fig 34
4.2 临床意义Fig 35
4.2.1气体阻滞或泄漏的容积-时间曲线Fig 36 4.2.2 呼气时间不足导致气体阻滞Fig 37 5. 呼吸环
5.1 压力-容积环(P-V loop)Fig 38
5.1.1气道阻力和插管内径对P-V 环的影响Fig 39 5.1.2 吸气流速大小对P-V 环的影响Fig 40 5.1.3 流速恒定(方波)VCV 的P-V 环Fig 41
5.1.4 递减流速波的P-V 环(VCV或PCV)Fig 42 5.2 P-V 环的临床应用
5.2.1 测定第一、二拐点Fig 43 5.2.2区分呼吸类型 5.2.2a 自主呼吸Fig 44
5.2.2b 辅助呼吸(AMV)Fig 45 5.2.3 顺应性降低的P-V 环Fig 46 5.2.4 阻力改变时的P-V 环Fig 47
5.2.5 P-V环反映肺过复膨张部分Fig 48 5.2.6 插管内径对P-V 环的影响Fig 49
5.2.7 自主呼吸用PS 插管顶端、末端的作用Fig 50 5.2.8 根据P-V 环的斜率可了解肺顺应性Fig 51 5.2.9 单肺插管引起P-V 环偏向横轴Fig 52 5.2.10 呼吸机流速设置不够的P-V 环Fig 53 5.2.11 肌肉松弘不足的P-V 环Fig 54
5.2.12 Sigh呼吸所引起Paw 增加的P-V 环Fig 55 5.2.13 增加PEEP 在P-V 环上的效应Fig 56
5.2.14 严重肺气肿和慢性支气管炎病人的P-V 环Fig 57 5.2.15 中等气管痉挛的P-V 环Fig 58
5.2.16 腹腔镜手术时P-V 和F-V 环Fig 59 5.2.17 左侧卧位所致左上叶肺的P-V 环Fig 60 5.3 流速-容积曲线(F-V curve)Fig 61-62 5.3.1 考核支气管扩张剂的疗效Fig63 5.3.2 VCV/PCV的F-V 环Fig64 5.3.3有助于鉴别诊断Fig65 5.3.3a 肥胖病人F-V 环Fig66 5.3.4 F-V曲线反映有PEEPiFig67 5.3.5 F-V曲线呼气末未封闭Fig68
5.3.6 F-V曲线提示气管插管扭曲Fig69 5.4 压力-流速环(P-F环)Fig70 6. 综合曲线的观察 6.1 定容型通气模式
6.1.1 CMV(IPPV) 模式的波形(图72) 6.1.2 AMV(IPPVassist) 模式的波形(图73)
6.1.3 VCV 时流速在吸/呼比和充气峰压的波形(图74) 6.1.4 气体陷闭(阻滞) 的波形(图75)
6.1.4a 气体陷闭导致基线压力的上升(图76)
6.1.5间歇指令通气(IMV)通气波形(图77)
6.1.6 同步间歇指令通气(SIMV)通气波形(图78) 6.1.7压力限制通气(PLV)的波形(图79)
6.1.8每分钟最小通气量(MMV)的通气波形(图80) 6.2定压型通气波形
6.2.1 PC-CMV/AMV通气波形(图80)
6.2.2 PC-SIMV通气波形(图82)
6.2.3 反比通气(IRV):VCV与PCV 的差别. (图83) 6.2.4 压力支持(PSV)
6.2.4a CPAP+PS的通气波形(图85) 6.2.4b SIMV+PS的通气波形(图87)
6.2.4c PCV:压力上升达标所需时间(即调节吸气流速大小) (图88) 6.2.4d PS: 压力上升达标所需时间(即调节吸气流速大小) (图89) 6.2.5 压力限定容量控制通气(PRVC)的波形(图90) 6.2.5 压力限定容量控制通气(PRVC)的波形(图90) 6.2.6 CPAP的通气波形(图91)
6.3顺应性或阻力的改变的波形
6.3.1 VCV 时顺应性(CL ) 降低丶阻力(Paw)增高的波形(图92) 6.3.2 PCV 时顺应性降低丶阻力增高(图93)
6.4 常见呼吸机故障的波形
6.4.1呼吸回路泄漏的波形(图94)
6.4.2 小泄漏致误触发及泄漏补偿(图95) 6.4.3 呼吸回路部分阻塞(图96)
6.4.4 呼吸管道内有液体的波形(图97)
1. 引 言
近10年来因微理器和有关软件的发展, 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-T curve)
流速定义: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. 流速的单位通常是" 升/分"(L/min或LPM). 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(见图), 目前基本保留方波和递减波, 正弦波流速恒定的波形. 呼气流速的波形均为同一形态, 仅是振幅和时间在病人之间有所差异
.
F G H
A. 指数递减波 B. 方波 C. 线性递增波 D. 线性递减波 E. 正弦波 F.50%递减波 G .50%递增波 H. 调整正弦波
2.1. 吸气流速波形(见图1)
图1是呼吸机输送的流量(速) 是恒定的, 故吸气流速波呈方形, 横轴下虚线部分代表呼气流速(在下述呼气流速波形讨论)
60
←吸气流速
流速
④
⑥
时间(sec)
60
⑤
⑦
←呼气流速
图1. 吸气流速曲线
①代表呼吸机输送气体流量的开始. :决定于a) 预设呼吸周期的时间巳达到, 呼气转换为吸气是" 时间切换" 即控制呼吸(CMV). b)患者开始吸气达到了触发阀而呼吸机开始输送气体是辅助呼吸(AMV).
②吸气峰流速(PIF或PF): 在容量控制通气(VCV)时PIF 是预设的, 直接决定了吸/呼比. 也可设定容量、压力和吸气时间而间接影响PIF.
③代表吸气结束和呼吸机停止输送气体: 这种情况可由设置的的容量(VCV)或压力巳达标(PCV),输送的流速巳完成(流速切换), 或吸气时间已达标(时间切换).
⑤= ①→④为吸气时间: 在VCV 中其长短由预设的潮气量, 峰流速和流速波型所决定, 它尚包含了吸气后摒气时间(VCV中摒气时间内无流量输送,PCV 中无吸气后摒气时间). ④→⑥: 代表整个呼气时间:包括呼气结束后流速为0的时间. ⑦代表一个呼吸周期的时间(TCT): TCT=60秒/频率.
2.1.1 吸气流速的波型(类型)
根据吸气流速的形态有方波, 递减波, 递增波, 和正弦波(自主呼吸的波型), 在定容型通气(VCV)中需预设频率, 潮气量和峰流速, 并选择不同形态的吸气流速波.!(见图2以方波作为对比) 正弦波无从证明在临床的疗效, 巳少用. VCV时雾化吸入或欲使吸气时间相对短多数用方波.
方波: 是呼吸机在整个吸气相所输送的气体流量均是恒定的(设置值), 故吸气开始即达到峰流速, 直至吸气结束才降为0.
递减波: 是呼吸机在吸气开始时输送的气体流量立即达到峰流速(设置值), 然后逐渐递减至0 (吸气结束), 目前定压型通气(PCV)和压力支持(PS=ASB)均采用递减波.
递增波: 与递增波相反, 目前较少使用(视操作者需要).
正弦波: 是吸气时呼吸机达到峰流速稍缓和而吸气结束降至0比方波稍缓慢而比递减波稍快, 是自主呼吸的波形.
呼气流速波除流速幅度和时间有所不同外, 在形态上无差别.
流速
吸气
←时间(sec) 呼气
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
图2中以方波作为对比(以虚线表示), 在流速, 频率和潮气量均不变情况下, 方波由于流速是恒定的故吸气时间最短, 其他由于流速递增, 递减或正弦状它们的流速均非恒定的, 故吸气时间均稍长一点.
2.1.2 AutoFlow(自动控制吸气流速波)
图3. AutoFlow吸气流速示意图
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.(见图3)
2.2 呼气流速波形
呼气流速波形其形态基本是相同的, 其差别在呼气波的振幅和持续时间时长短, 它决定于肺顺应性,
气道阻力(由病变情况决定) 和是主动或被动地呼气.(见图4)
60
流速
吸气流速
图4. 呼气流速波形示意图
O →① 代表吸气时间 ① 代表呼气开始.
② 为呼气峰流速:正压呼气峰流速比自主呼吸的稍大一点. ③ 代表呼气流速的结束时间(即流速回复到0),
④ 即整个呼气时间:包含有效呼气时间③, 至下一次吸气流速的开始即为整个呼气时间, 由此可算
出吸/呼比.
TCT:代表一个呼吸周期=吸气时间+呼气时间
2.3 流速波形(F-T curve)的临床应用
60
←时间(sec) 呼气流速
2.3.1 吸气流速曲线分析--鉴别呼吸类型(图5)
强制通气
自主呼吸
吸气
压力支持通气
流速
图5. 流速波型鉴别呼吸类型
图5左侧为VCV 的强制通气, 由操作者选择吸气流速的波形: 可为方波, 递减波,AutoFlow, 而正弦波极少使用.
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, 形态似递减波但吸气流速并未递减至0, 而是突然下降至0, 这是由于递减波在吸气过程中吸气流速递减至呼气灵敏度的阈值, 而使吸气转换为呼气, 压力支持(PS) 只能在自主呼吸基础上才有作用, 这三种呼吸类型的呼气流速形态相似, 差别仅是呼气流速大小和持续时间长短不一.
2.3.2 在定容型通气(VCV)中识别所选择的吸气流速波型(图6)
递减波
呼气
方波 正弦波
吸气
流速
呼气
图6 识别所选择的流速波型
2.3.3 判断指令通气在吸气过程中有无自主呼吸(图7)
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!
吸气
流速
呼气
图7 指令通气过程中有自主呼吸
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)
吸气 Insp
吸气
流
速升分
吸气流速未降至0升/分
流速
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) 图9 呼吸回路有泄漏 当呼吸回路中存在泄 吸气 漏,(如气管插管气束泄漏,NIV 面罩漏气, 回路连接有泄漏) 而流 流量触发值又小于泄漏速度, 速 升时间 在吸气流速曲线的基线(即0升分 /分) 和图形之间的距离(即图中 虚形部分) 为实际泄漏速度, 此 呼气 时宜适当加大流量触发值以补
偿泄漏量(升/分) 图9 呼吸回路有泄漏
2.3.6 根据吸气流速调节呼气灵敏度(Esens) 见图10
图10 根据吸气流速调节呼气灵敏度
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.
/ / 呼气
峰流速的25%呼气阀门打开
呼气
呼气 Exp
sec
流
速
sec
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)
流速流速
图11 判断呼气阻力增加与否和呼气是主动或被动
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)
图12 为三种不同的Auto-PEEP 呼气流速波形
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)
治疗前
治疗后
吸气
呼气阻力↑
被动 主动
正常
流速
流速流速
呼气流速
流速
呼气
图13 呼气流速波形对支气扩大剂疗效评估
图13 呼气流速波形对支气扩大剂疗效评估
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 压力-时间曲线
3.1 VCV的压力-时间曲线(P-Tcurve)
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 (1 cmH2O=0.981 mbar), 横轴是时间以秒(sec)为单位,
气道压力
图14 VCV的压力-时间曲线示意图
图14为VCV , 流速恒定(方波) 时气道压力-时间曲线, 气道压力等于肺泡压和所有气道阻力的总和, 并受呼吸机和肺的阻力及顺应性的影响. 当呼吸机阻力和顺应性恒定不变时, 压力-时间曲线却反映了肺部情况的变化.
. A 至B 点反映了吸气开始时所克服的系统的所有阻力,A 至B 的压力差(△P) 等于阻力和流速之乘积(△P=R×V'), 阻力越高或选择的流速越大, 则从A 上升至B 点的压力也越大, 反之亦然.
B 点后呈直线状增加至C 点(峰压), 在C 点时呼吸机完成输送的潮气量. A至C 点为有流速相期, C至E 点为无流速相期(吸气后摒气).
B 至C 点压力曲线的斜率在单位时间内决定于吸气流速和系统的静态顺应性(△P =VT /Cstat).
C 点后压力快速下降至D 点, 其下降速度与从A 上升至B 点速度相等. C至D 点的压差主要由气管插管的内径所决定, 内径越小C--D 压差越大.
D 至E 点即平台压决定于顺应性和潮气量的大小, 是肺泡扩张的压力, D--E 的压若轻微下降可能是吸入气体在不同时间常数的肺泡区再分佈过程或系统有泄漏. 通过静志平台压测定即可计算出气道阻力(R)和顺应性, PCV时只能计算顺应性而无阻力计算.
E 点开始是呼气开始, 依靠胸、肺弹性回缩力迫使肺内气体排出体外, 呼气结束气道压再次回复到基线压力的水平(0或PEEP).
3.1.1平均气道压(mean Paw 或Pmean)( 图15)
气道压力
基 线
图15 平均气道压
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14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.
3.2 PCV的压力-时间曲线
时间
气道压力
←PEEP 时间
图16 PCV的压力-时间曲线
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5 cmH2O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. 见图17.
气道压Paw 力
设定的压力
图17 PCV 和PSV 压力上升时间与吸气流速的关系
图17是PCV 或PSV(ASB)压力上升时间, 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 临床意义 3.3.1 识别呼吸类型
通过压力-时间曲线可识别各种呼吸模式, 如CMV/AMV, SIMV, SPONT(CPAP), BIPAP等.
3.3.1.a 控制机械通气(CMV)和辅助机械通气的压力-时间曲线, 图18.
气道压力
CMV
时间(s)
时间(s)
气道压力
AMV
图18 CMV(左侧) 和AMV(右侧) 的压力-时间曲线
图18
的基线压力未回复到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 自主呼吸和压力支持通气的压力-时间曲线
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
气道压力
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.
气道压力
↓同步指令
↑同步指令
↑自主呼吸
↑指令通气
图20 同步间歇指令通气(SIMV)
图20中黑影部分是SIMV 每个呼吸周期起始段的触发窗, 它的持续时间各呼吸机设计不一, 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21
气道压力
图21 PCV和BIPAP 在压力-时间曲线上的差别
BIPAP 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.
3.3.1e BIPAP 和VCV 在压力-时间曲线上差别图22
BIPAP 只采用递减波流速, VCV可选用不同流速波. 在压力曲线上有峰压, 而BIPAP 只有平台样压力波, 且压升上升呈直线状, 其设置基本类同, 详见图22. 在呼吸机由高, 低压互相转换时为了和患者的自主呼吸同步, 也存在着一个短暂触发窗见图23.
时间
VCV
气道压力
BIPAP
图22 BIPAP与VCV 在压力曲线的差别和设置 图23 高, 低压互相转换时与自主呼吸的同步
3.3.1f BIPAP 衍生的其他形式BIPAP
通过调节BIPAP 四个参数可衍生出多种形式BIPAP:(1)Phigh＞Plow 且Thigh ＜Tlow, 即是CMV/AMV-BIPAP(IPPV-BIPAP)或SIMV-BIPAP 见图24 和25. (2)Phigh＞Plow, 且Thigh ＞Tlow 时, 即是IRV-BIPAP 或APRV 见图26. (3)Phigh=Plow
时即为CPAP
见图27.
图24 CMV/AMV-BIPAP压力-时间曲线 图25 SIMV-BIPAP压力-时间曲线 IRV-BIPAP=APRV
图26 APRV压力-时间曲线 图27 CPAP压力-时间曲线
除IPPV-BIPAP 病人无自主呼吸外, 其他所衍生的BIPAP 病人均有自主呼吸.
3.3.2 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
↑触发阈
图28 吸气触发阈设置不当
3.3.3 评估吸气时的作功大小(图29)
气道压力
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 触发阈大作功亦大
吸气负压大, 持续时间长 触发阈大作功亦大
图29 评估吸气作功大小
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.
气道压力
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, 压力下降未达到基钱处, 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.
图30 调节峰流速
气道压力
图31 评估呼吸时相
3.3.6 评估平台压(图32)
气道压力
图32 评估平台压
在PCV 或PSV 时, 若压力曲线显示无法达到平台压力, 如图32 A 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速不够大, 有时也会出现这种情况.
3.3.7 呼吸机持续气流减少患者呼吸作功 (图33)
持续气流
潮气量→
病人流速
Paw 气道压力
图33中, 呼吸机提供的持续气流增加时, Paw在自主呼吸中基线压力下是降低的, 同时呼气压力增加(因呼气时的阻力增加). 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, 呼气压力稍有增加, 故最为理想.
持续气流增至30LPM 则呼气作功明显增加. 本图是患者自主呼吸(CPAP=5cmH2O), 流速波形为正弦波, 图中的病人呼吸流速和潮气量均无变化.
4.1 容积-时间曲线的分析(图34)
图34 容积-时间曲线
容积是单位时间内积分而测定的, 是气体以升为单位的量, A 上升肢为吸入潮气量, B 下降肢为呼出潮气量. I- Time=吸气时间为吸气开始到呼气开始这段时间, E-Time=呼气时间是从呼气开始到下一个吸气开始时这段时间. 一般说容积-时间曲线需与其他曲线结合一起分析更有意义.
在VCV 时, 吸气期的有流速相是容积持续增加, 而在平台期无流速相期因无气体进入肺内, 但吸入气体在肺内重新分布(即吸气后摒气), 故容积保持恒定. 在PCV 时整个吸气期均为有流速相期, 潮气量大小决定于吸气时间和吸入气峰压.
4.2 临床意义
在恒定流速(方波) 的容积是呈线性增加, 而以递减流速的容积则呈指数增长. 两者的呼气时容积均呈指数下降至基线, 见图35.
4 容积-时间曲线
潮气量
时间
方波
图35 因方波, 递减波而在容积、压力曲线上的差别
4.2.1气体阻滞或泄漏的容积-时间曲线(图36)
图36所示呼气末曲线不能回复到基线0, (A)处顿挫是上一次呼气未呼完, 稍仃顿继续呼出(较少见), 然后是下一次吸气的潮气量. 若是气体阻滞同时在流速或压力曲线和测定Auto-PEEP 即可知悉. 若是泄漏如图36所示为呼气阻滞. 若吸、呼气均有泄漏则整个潮气量均减少.
潮气量
4.2.2
呼气时间不足导致气阻滞(图37)
足够的呼气时间, 无气
增加平台时间未相应增加T E , 引起气体阻滞, 在IRV 更多见
体阻滞
图36 气体阻滞或泄漏的容积-时间曲线
潮气量
图37 呼气时间不足在容积-时间曲线上表现
图37 呼气时间不足在容积-时间曲线上表现
呼气时间不足在容积曲线上表现为呼气结未紧跟为下一次吸气.
见图右侧.
5. 呼吸环
5.1 压力-容积环(P-V loop)
容积
CMV
↓B
④
③
②
①
←A
压力
― 压力 +
图38 P-V 环(指令通气)
图38 横铀为压力有正压(机械通气) 、负压(自主呼吸) 之分, 纵轴是容积(潮气量Vt), 单位为 升/次. A 代表吸气过程从0(或PEEP) 起始上升至预设的吸气峰压(PCV)或预设的潮气量(VCV) 后即切换为呼气. B代表呼气过程, 呼气结束理论上应回复至起始点0(或PEEP), 但实际上偏离0点, 可能是氧耗量或测量误差所致. 若使用PEEP 如5 cmH2O则以正压5 cmH2O为起始和回复点(即纵轴右移至5cmH2O). 此环说明压力与容积的关系. ①=PEEP, ②=气道峰压, ③=平台压, ④=潮气量.
通常在机械通气时所获得的P-V 环要求(1)要求通气时各参数具有同一性以便对照. (2)肺充气越缓慢则A 的吸气肢反映顺应性的进展越好.
5.1.1 气道阻力和插管内径对P-V 环的影响(图39)
呼吸机端的压力因插管内径大小而增加/减少, 而在插管末端(近隆突) 压力因插管内径小阻力大反而使隆突压相对地减少, 若气道病变而阻力增加则隆突压也增加. 见图39.
图39 气道阻力和插管内径对P-V 吸气肢的影响
呼吸机端的压力(通常以Paw 表示) 增加有三种因素 (1) 因插管内径小于总气管内径 阻力必然增加如图38中←→表示隆突压的增减与插管内径有关. (2)由于气道本身病变阻力增加(虚线部分) 故隆突压增加, 以致呼吸机端压力也增加, (3) 吸气流速的大小(另见图40). P-V环的上升肢的水平左丶右移位反映气道阻力减少或增加.
5.1.2 吸气流速大小对P-V 环的影响(图40)
图40吸气流速对P-V 环的影响
同一容积由于气道阻力增加, 要求吸气流速增加, 以致气道压力也增加, 吸气上升肢右移. 反之亦然.
图40吸气流速对P-V 环的影响
5.1.3 流速恒定(方波)VCV 的P-V 环 图41 容积
呼气
↓平台压
吸气
压力
图41 流速恒定VCV 的P-V 环
VCV 时, P-V环呈逆时钟方向描绘, 在吸气中肺被恒定的流速耒充气, 呼吸系统的压力逐步增加至预设潮气量(即气道峰压), 至吸气末肺内压力达到与呼吸系统压力一样水平即平台压. 然后开始呼气回复至基线压力(0或PEEP).
图41 流速恒定VCV 的P-V 环
5.1.4 递减流速波的P-V 环(VCV或PCV) 图42
图42 递减流速波的P-V 环(VCV或PCV)
吸气开始压力迅速增至气道峰压水平并在吸气相保持恒定, 呼气起始压力快速下降至起始点, 环的形态似方盒状.
P-V 环受吸，呼气流速, Vt, 频率和患者肌松状态, 系统弹性与粘性阻力变化的影响, 可从吸气肢和呼气肢耒观察.
P-V 环斜率代表系统动态顺应性. (A至B 的虚线即斜率)
5.2 P-V 环的临床应用
5.2.1 测定第一拐点(LIP)、二拐点(UIP(图43)
潮气量
气道压力
图43 VCV时静态测定第一、二拐点
VCV 时静态测定第一、二拐点, 以便设置最佳PEEP 和设定避免气压伤或高容积伤, 方法a) 使用肌松剂, b)频率 6-8次/分, 吸/比=1:2, c)潮气量为0.8升/次. 发现B 点(即笫一拐点LIP) 呈似平坦状, 是压力增加但潮气量增加甚少或基本未增加, 此为内源性PEEP(PEEPi), 在B 点处压力再加上2-4 cmH2O 为最佳PEEP 值. 然后观察A 点(即笫二拐点UIP), 在此点压力再增加但潮气量增加甚少, 即为肺过度扩张点, 故各通气参数应选择低于A 点(UIP)时的理想气道压力, 潮气量等参数.
5.2.2区分呼吸类型
上述的P-V 环均为机械控制呼吸(CMV)以下不再叙述. 5.2.2a 自主呼吸(图44)
潮气量
图44为自主呼吸, 吸气时是负压达到吸入潮气量时即转换为呼气, 呼气时为正压直至呼气完毕压力回复至0. P-V 环呈顺时钟方向.
气道压力
图44 自主呼吸的P-V 环
5.2.2b 辅助呼吸(AMV)的P-V 环(图45)
潮气量
图45显示的是自主呼吸负压触发(纵轴左侧为负压), 然后呼吸机给予一次正压通气达到目标后(压力或潮气量), 即转换为呼气回复至0. 纵轴左侧的吸气启动这部分面积相当触发吸气所作之功, 左小三角区及上升肢上内区为吸气相, 吸气相面积代表克服气道阻力之功, 图中大三角形区为呼气相, 呼气相面积代表克服顺应性所作之功.
5.2.3 顺应性改变的P-V 环 (图46)
容积
压力
图46 顺应性变化上升肢的改变
5.2.4 阻力改变时的P-V 环 (图47)
容积
压力图47 阻力改变的P-V 环
5.2.5 P-V环反映肺过复膨张部分(图48)
容积
第二拐点
第一拐点→
压力
图46 顺应性变化上升肢的改变
上升肢向横轴或纵轴倾斜说明顺应性的变化, 图中实线的P-V 环向横轴倾斜说明顺应性降低(呼吸机设置不变), 在VCV 中增加了平坦部分, 虚线部分向纵轴偏斜说明顺应性增加, 因为容积未变但压力有所减少.
图47 阻力改变的P-V 环
流速恒定的通气在设置不变情况下, 若阻力改变, P-V 环右侧肢(即上升肢) 徒直度不变, 而吸气肢呈水平移位, 向右移位即阻力增加, 向左移位即阻力降低.
图48 肺过度膨张的P-V 环
流速恒定的通气, P-V 环右侧肢在上部变为平坦, 即压力之增加潮气量未引起相应的增加(此转折点即第二拐点), 此即提示肺某些区域有过度膨张.
5.2.6 插管内径对P-V 环的影响 (图49)
容积
图49 插管内经8mm 的P-V 环小于内径6.5mm 是由于阻力减低作功小所致, 实线的P-V 环是由于使用了呼吸机(CMV)克服阻力故P-V 环无变化.
压力
图49 不同内径的插管所形成的P-V 环
5.2.7 自主呼吸用PS 插管顶端、末端的作用(图50)
在自主呼吸基础上(CPAP)使用PS 即是克服插管阻力减少作功, 假如CPAP 的P-V 环其吸气肢位于设置的CPAP 纵轴处, 说明管子的阻力巳完全补偿, 若在CPAP 线的右侧, 说明PS 的补偿正好在管子阻力之上或超过. 说明有气管病理性阻力, 补偿的是在下呼吸道的阻力. 若压力支持不恰当而病人用力吸气, 则在插管管子的末端仍将发生负压, 增加了病人吸气作功. (见图50)
容积
压力
图50 CPAP用PS 在插管顶端、末端的作用
5.2.8 根据P-V 环的斜率可了解肺顺应性(图51)
容积
斜率
容积
斜率
压力 压力
图51 P-V环的斜率反映顺应性
P-V 环从吸气起点到吸气肢终点(即呼气开始) 之间连接线即斜率, 右侧图向横轴偏移即吸气肢偏向横轴, 说明顺应性下降, 需要更大的压力才能将预置潮气量充满肺.
5.2.9 单肺插管引起P-V 环偏向横轴(图52)
容积
图52 单肺插管的P-V 环
1为气管插管意外地下滑至右总支气管以致只有右肺单侧通气, P-V 环偏向横轴.
2为经纠正后即偏向纵轴.
压力
图52 单肺插管的P-V 环
5.2.10 呼吸机流速设置不够的P-V 环(53)
容积
图53病人自主呼吸(在纵轴左侧负压启动), 其吸气流速大于呼吸机设置的流速, 提示有人机对抗, 说明患者吸气有力, 多见于麻醉结束或镇静剂巳无效. 在一般通气过程中需立即调整吸气流速.
压力
图53 呼吸机流速设置不足
5.2.11 肌肉松弘不足的P-V 环(图54)
容积
图54 肌松效果差的P-V 环
在肌松剂效果巳消失或麻醉结束时可见及吸气肢在上升过程中有短暂气道压力下降(潮气量仍增加) 而呈S 型, 这是患者自主呼吸横膈活动所致.
压力
图54 肌松效果差的
P-V
环
5.2.12 Sigh呼吸所引起Paw 增加的P-V 环(图55)
容积
图55 Sigh引起Paw 增加的P-V 环
Sigh 呼吸习惯是Vt ×2, 容积增加一倍, 但气道压力呈指数样增加, 易导致高气道压力. 另外因疾病所致的阻力增加亦可产生类似的环.
压力
图55 Sigh引起Paw 增加的P-V 环
5.2.13 增加PEEP 在P-V 环上的效应(图56)
容积
容积
压力
压力
图56 在P-V 环上监测PEEP 效应
图56中虚线图为PEEP=0时P-V 环, 左侧图PEEP=4 cmH2O时P-V 环, 监测参数请特别注意顺应性(Compl)和气道阻力(Raw).
右侧图为PEEP 增至8 cmH2O, 顺应性增加, 阻力减低. 注意与左图比较P-V 环的第一拐点右移而消
失说明陷闭的细小支气管, 肺泡巳开放, 而笫二拐点也消失说明肺无过度充气.
容积
P-V Loop
前述同一病例当PEEP 增至15 cmH2O 时顺应性无进一步改善, 潮气量亦未增加而气道阻力即增至18 cmH2O/L/S, P-V 环结合其他参数监测是选择最佳PEEP 理想工具.
压力
5.2.14 严重肺气肿和慢性支气管炎病人的P-V 环(图57)
容积
P-V Loop
图57 肺气肿患者的P-V 环
肺气肿患者因弹性纤维的丧失, 故肺是高顺从性的, 且阻力增加, P-V 环有点类似PCV 时的P-V 环, 即使在VCV 时肺气肿患者也会出现这种形式的环, 因此一般PEEP 以不大于6-8 cmH2O为宜.
压力
5.2.15 中等气管痉挛的P-V 环(图58)
容积
P-V Loop
压力
5.2.16 腹腔镜手术时P-V 和F-V 环(图59)
图58中等气管痉挛的P-V 环
气管痉挛在不同场所其严重程度也不一, 在急诊室丶ICU 丶手术室均可遇及这类问题, 甚至在插管或拔管过程中也能发生, 治疗前后通过P-V 或F-V 环前后对比可立即评估疗效. 图57中①为治疗前气管痉挛, ②为治疗后P-V 环偏向纵轴
容积
压力
图59 腹腔镜手术时的P-V 环和F-V 环
图59中①为手术前②为手术时注入CO2过程中, 左为P-V 环, 右为F-V 环. 腹腔镜手术时由于CO2的注入会增加腹腔内压力, 以致顺应性下降, 气流阻力增加. 输送相同的潮气量需要稍高的吸气压力. 在本例中P-V 环②明显偏向横轴, 而在F-V 环中②的峰流速也明显增加是由于气流阻力增加所致.
5.2.17 左侧卧位所致左上叶肺的P-V 环(图60)
容积
P-V Loop
压力
图60中病人在左侧卧位时不慎插管滑入左总支气管, 气囊将左上叶开口堵塞, ①为堵塞后P-V 环. 吸气上升肢向右水平移位. ②为经纤支镜检查纠正了插管位置的P-V 环, 吸气上升肢呈水平左移.
5.3 流速-容积曲线(F-V curve)
流速-容积曲线(F-V曲线) 也可获得气道阻力的信息, 主要用于机械通气病人支气管扩大剂的疗效考核. 纵轴是吸气和呼气时流速, 横铀是容积, 横轴上为吸气, 横轴下为呼气(见图61). 也有以横轴以上为呼气, 横轴下为吸气(视各厂软件而定). F-V 曲线是由肺功能引进非绝对正确, 故至今无多大进展.( 见图62.)
流速
流速
流速
CMV
吸气
AMV
吸气
SPONT
吸气
容积
容积 容积
呼气 呼气
图61 流速-容积曲线(环)
呼气
流速升分
容积
图62 流速-容积曲线(环)
图61和图62 吸气、呼气形态基本类同, 关键是呼气峰流速的大小及某回复至0的呼气肢是否发生凹陷状, 凹陷状越厉害说明小气道有阻塞.
5.3.1方波和递减波的流速-容积曲线(F-V曲线)(图63)
流
速
图63 方形波和递减波的F-V 曲线
图63中左侧为VCV 的吸气流速选方形波, 流速在吸气开始快速增至设置值并保持恒定, 在吸气末降至0, 呼气开始时流速最大, 随后逐步降至基线0点处. 右侧为吸气流速为递减形, 与方形波差别在于吸气开始快速升至设置值, 在吸气结速时降至流速为0, 呼气流速无差别.
5.3.1 考核支气管扩张剂的疗效(图64)
图64以左侧为正常的F-V 环, 中间图呼气峰流速降低, 呼气曲线呈凹陷. 提示小气道有阻塞或治疗后效果不佳, 右侧图经治疗后呼气峰流速增加, 呼气曲线由凹陷转为平坦说明疗效好.
正常
治疗后
/
流
容积
速容积
治疗前
流
速
容积
图64 考核支气管扩张剂的疗效
5.3.2 VCV/PCV的F-V 环(图65)
流速
容积
5.3.3有助于鉴别诊断(图66)
流速
吸气
图65 VCV, PCV时F-V 环 1为吸气流速恒定的方型波(虚线), 此为VCV 的F-V 环
2为吸气流速是递减的呈递减型为PCV 的F-V 环(实线) 与图63相同, 不同处只是横轴上丶下代表吸气或呼气之不同.
图66 呼气肢呈严重凹陷状说明气道阻塞严重, 此病例为严重肺气肿. 使用支气管扩张剂呼气肢可稍好转(即凹陷不很深).
容积
呼气
5.3.4 肥胖病人的F-V 环
流速
容积
图67肥胖病人的F-V 环.
肥胖病人因胸壁过多脂肪和腹内压的增加, 导致肺容积减少顺应性降低, 阻力增加. F-V 环的特点为峰流速低, 呼气时间长, 但呼气下降肢未呈凹陷状.
5.3.4 F-V曲线反映有PEEPi(图呼气末流速未回复到0
吸气
流速
容积 呼气
图68 的F-V 曲线的呼气肢在呼气末突然垂直回复0说明有PEEPi 存在
5.3.5 F-V曲线呼气末未封闭(图69)
吸气
流容积
速
呼气
图69 F-V曲线呼气末呼气肢容积未回复0, 呈开环状说明呼气末有漏气.
5.3.6 F-V流
速
图70: 可看到高峰压, 低潮气量(指比预置的), 低顺应性和高阻力.
5.4 压力-流速环(P-FLOW环) 图71
(流速) CMV
吸气
压力-流速环(P-V'Loop)说明流速与压力关系. 纵轴为流速, 横轴之上为吸气, 以下为呼气, 横轴为压力有正、负压之分, 负压代表吸气负压, 正压代表正压通气. 通气压力-流速环可了解患者和呼吸机各自工作情况, 作功大小, 人机协调情沅, 尤其对PPS 更有助益. 图右侧为CMV , 中间为AMV , 左测为自主呼吸.
(流速)
AMV
Spont/CPAP
(流速)
压力
呼气
压力
7. 综合曲线的观察
通气显示屏上同时显示数种曲线或环, 可以鉴别许多临床状态, 这些曲线的横轴(即时间轴) 是取同一时间段便于对照. 一般说容积曲线使用较少, 以下将分别对各种通气模式加以叙述.
6.1 定容型通气模式
6.1.1 CMV(IPPV) 模式的波形(图
72)
图72定容型CMV 的波形
CMV 是呼吸机完全控制了病人呼吸(包括所有通气参数), 呼吸所作功全由呼吸机承担. 在压力曲线横轴上未见有向下折返的负压波, 本例吸气流速为方形波(流速恒定). 无平台时间, 在压力峰压后和容积曲线上均未出现平台, 吸气流速回复到0后无持续0的时间. CMV多数需使用镇静剂或肌松剂.
图72定容型CMV 的波形
6.1.2 AMV(IPPVassist) 模式的波形(图73)
图73 容定型AMV 通气的波形
AMV 是患者通过自主呼吸以负压或流量方式耒触发呼吸机按各参数预置值耒输送气体. 本图在压力曲线上有向下折返的小负压波, 其他与CMV 通气波形无差别. 触发阈不能太小以免发生误触发.
6.1.3 VCV 时流速在吸/呼比和充气峰压的波形(图74)
6.1.4 气体陷闭(阻滞) 的波形(图75)
6.1.4a 气体陷闭导致基线压力的上升(图76)
图74 VCV 时吸气峰流速大小对吸/呼比的影响
图中潮气量恒定, 因吸气峰流速的改变而使吸/呼比和气道峰压也随之发生改变, 流速越大气道峰压也越大, 吸气时间减少. 与左侧比较, 中间流速最大吸气时间短, 气道峰压亦最大, 吸/呼比=1:4. 右侧最小吸/呼比=!:!.
图75 气体阻滞在各曲线上的表现
本图VCV , 左侧呼气时间足够, 在三种曲线均无阻滞迹象, 在右侧由于增加了平台时间使吸气时间延长, 在呼气流速突然下降至0, 呼气时间缩短引起了气体阻滞(陷闭), 由于气体阻滞在肺泡内引起肺泡压和气道压力均增加. 此情况在反比通气(IRV)更多见.
图76 气体陷闭导致基线压力↑和呼吸周期延长
过短的呼气时间导致基线压力的上升, 有的呼吸机在下一次吸气前为使呼吸基线压力恢复正常水平而出现一次较长的呼气时间, 呼出气量超过本次吸入气量, 此增加的容积即是气体陷闭气量. 见第三个波形.
6.1.5间歇指令通气(IMV)通气波形(图77)
↓自主呼吸↓
图77 间歇指令通气(IMV)通气波形
IMV 是呼吸机以预设频率输送预置潮气量, 两次机械呼吸周期之间允许患者自主呼吸. 指令通气频率增加或减少决定于患者自主呼吸力的大小.
6.1.6 同步间歇指令通气(SIMV)通气波形(图
78)
气道压力
图78 SIMV通气波形
SIMV 是在IMV 基础上的改进, 在SIMV 的触发窗内指令通气图76上的黑影部分与患者的自主呼吸同步, 指令通气各参数是预置的, 触发窗期后允许自主呼吸并可给于压力支持(PS). 触发窗期若无自主呼吸, 呼吸机即自动给予一次指令通气.
6.1.7压力限制通气(PLV)的波形(图79)
图79压力限制通气(PLV)的波形
与PCV 不同, PLV 是压力限制容积切换, 压力限制以平台压+3cmH2O为佳, 当吸气压达到设置的压力限制值, 呼吸机自动减慢吸气流速, 在预设的吸气时间内输送剩余的潮气量. PLV 尚需预设平台时间.
图79压力限制通气(PLV)的波形
6.1.8每分钟最小通气量(MMV)的通气波形(图80)
潮气量
流速
压力
图80 MMV的通气波形
MMV 多数用于自主呼吸基础上, 只要患者每分钟呼出通气量小于预设的每分钟最小通气量, 呼吸机自动增加呼吸次数以达到MMV 目标. 图中最初三次自主呼吸的潮气量在下降, 次数有增如趋势. 在①处呼吸机自动输送二次时间切换的机械呼吸. 在②处患者自主呼吸有力启动了一次辅助呼吸, 在此点上平均每分钟呼出气量巳超过MMV , 故对下一次患者有力吸气, 呼吸机未作出响应. 由于各种呼吸机MMV 设计不一, 其控 制方法也不同.
图80 MMV的通气波形
6.2定压型通气波形
6.2.1 PC-CMV/AMV通气波形(图80)
6.2.2 PC-SIMV通气波形(图82)
图81 PC-A/C的通气波形
气道压力波形均呈平台形, 而流速均为递减形①为指令通气②为吸气触发.
图82 PC-SIMV的通气波形 压力呈平台形, 流速为递减波, 指令通气之间有自主呼吸.
6.2.3 反比通气
(IRV):VCV与PCV 的差别. (图83)
VCV
PCV
A 为VCV , 压力曲线有峰压和平台压(须有摒气时间), 流速可以是方波, 递减波或正弦波. B 为PCV 压力波均呈平台形, 流速均为递减波. 图83中吸气时间大于呼气时间此即为IRV . 注意IRV 易发生Auto-PEEP 或每分钟通气量不足.
6.2.4 压力支持(PSV)
PSV 只能在自主呼吸基础上才能启动, 须预置吸气触发灵敏度和压力支持水平, 尚须预设和调节压力上升时间(以压力为目标的通气均须调节压力上升时间丶斜率或梯度图84,85) 和呼气灵敏度( 以便与自主呼吸匹配), 减少患者呼吸作功.
图84 对自主吸气能力强的患者结合病情可给予较高的起始流速使达标时间短, 而整个吸气时间不变, 但潮气量即增加.
6.2.4a CPAP+PS的通气波形(图85)
潮气量
①
②
图85 对自主呼吸能力较弱者的患者给予较小的起始流速, 事实上使达标时间和整个吸气时间均稍增加, 结果使潮气量增加.
流速
压力
预设PS 水平
图86中在同等预设PS 水平情况下, ①为顺应性下降, 吸气流速和潮气量均下降. ②为患者吸气力增加, 吸气流速增加以致潮气量增加
图83 CPAP+PS通气波形
6.2.4b SIMV+PS的通气波形(图87)
潮气量
流速
压力
图87 SIMV+PS
图中在压力曲线可见及触发窗内是自主呼吸触发同步指令通气, 其后自主呼吸达到触发阈引起压力支持(预设值). 以压力为目标的呼吸尚需设定压力上升时间和呼气灵敏度(均系通过吸气流速增加或减少耒调节).
6.2.4c PCV:压力上升达标所需时间(即调节吸气流速大小) (图88)
潮气量
流速
时间切换
压力
时间切换
图88 压力上升时间示意图 图88中右侧图吸气峰流速大于左侧图, 故在压力曲线上右侧达到目标压(即平台压) 所需时间小于左侧, 由于PCV 的吸呼是时间切换, 吸气流速递减到0后才切换为呼气, 因此相对而言右侧有效吸气时间大于左侧, 以致潮气量亦稍大于左侧.
6.2.4d PS: 压力上升达标所需时间(即调节吸气流速大小) (图89)
潮气量
流速
流速切换 流速切换
压力
预置压力
6.2.5 压力限定容量控制通气(PRVC)的波形(图90)
图89 PS:压力上升达标所需时间
PS 的基础是自主呼吸, 呼吸的切换决定吸气峰流速递减的标准大小, 而与吸气时间无关(并非递减到0, 即呼气灵敏度). 图中右侧吸气峰流速大于左侧, 且峰流速的递减标准也大于左侧, 故此是PS 的压力上升时间.
I E
图90 PRVC的通气波形
PRVC 时笫一次吸气的压力为 5cmH2O, 在吸气过程中自动测定胸-肺顺应性并计算出下一次吸气达到预设潮气量所需吸气压力, 第二次吸气压力即为上一次计算值的75%, 以此类推直至第五次吸气时巳能达到预设潮气量, 若实际潮气量与预设潮气量有增加或减少, 则吸气压力相应相反地减少或增
加. 而压力的增加或减少事实上即是流速的增加或减少所致. 一般相邻两次吸气压力差小于3cmH2O, 吸气压力在预置的压力上限水平以下5cmH2O 范围内自动调节. 适应性压力通气("Galileo"的APV) 或容积支持通气(VS)原理基本与PRVC 相同.
6.2.6 CPAP的通气波形(图91)
图91 CPAP的通气波形
CPAP 是患者通过按需活瓣或持续正压气流系统进行自主呼吸, 正压气流>吸气气流, 呼气活瓣对呼气气流给予一定阻力, 使吸丶呼气相的气道压力均高于大气压. 由于吸气相时恒定正压气流>吸气气流, 使吸入潮气量有所增加, 若加用PS 效果更理想. 此时需将压力曲线与容积曲线结合一起观察, 以便更好地调节压力上升时间和呼气灵敏度.
图91CPAP 的通气波形
6.3顺应性或阻力的改变的波形
6.3.1 VCV 时顺应性(CL ) 降低丶阻力(Paw)增高的波形(图92)
图92 VCV:顺应性降低丶阻力增高的波形
肺顺应性减退(CL ↓) 和气道阻力(Raw)增高时会引起气道压力增高(Paw↑), 并可触发高压报警引起此次吸气过早终止, 吸气时间缩短而使输送的潮气量不足, 相应低呼出潮气量和低每分钟通气量也报警.
图91 VCV:顺应性降低丶阻力增高的波形
6.3.2 PCV 时顺应性降低丶阻力增高(图
93)
图93 PCV 时流速和潮气量降低的波形
在PCV 中, 由于顺应性降低(CL↓), 阻力增高(Raw↑) 可引起在相同的气道压力情况下, 其呼丶吸气的峰流速均下降, 故潮气量也下降, 如图中笫二丶三呼吸波形所显示.
6.4 常见呼吸机故障的波形 6.4.1呼吸回路泄漏的波形(图94)
图94 呼吸回路泄漏的波形
图中容积曲线可见及呼出潮气量明显少于吸入潮气量.
流速曲线呼出气峰流速亦明显降低.
压力曲线峰稍降低.
在监测参数方面有低吸气峰压, 低气道平均压, 低呼出潮气量和低分钟通气量的报警.
图93 呼吸回路泄漏的波形
6.4.2 小泄漏致误触发及泄漏补偿(图95)
A 呼吸后发生小泄漏以致引起 B 呼吸机发生误触发.
C 为降低了触发灵敏度而避免了误触发.
D 为呼吸机给予泄漏补偿, 使触发灵敏度回复到正常水平.
图95 小泄漏致误触发及泄漏补偿波形
6.4.3 呼吸回路部分阻塞(图96)
图96 呼吸回路部分阻塞
这种情况多见于呼吸回路管道有冷凝水积聚, 会引起 a. 呼气峰流速降低. b. 呼气时间延长.
c. 在压力曲线上可发现吸气终
止后呼气压力回复到基线的时间延长.
图96呼吸回路部分阻塞
6.4.4 呼吸管道内有液体的波形(图
97)
图97 呼吸管道积聚水份的波形
图97 呼吸管道积聚水份的波形
在两次指令通气之间的基线上会出现小的锯齿状小波, 在流速曲线上更易见及. 此多数是由于呼吸回路的管道中有冷凝水或分泌物积聚之故, 因此将积水杯垂直处于最低位并及时清除冷凝水至关重要, 因此会引起呼吸阻力增加或发生误触发.
波形分析入门
上海交通大学附属第一人民医院 呼吸科 周 新 陈宇清 著
内部学习资料非卖品
伟康医疗(中国) 有限公司
目 录
1. 引言
2. 流速-时间曲线
2.1 吸气流速波形Fig1
2.1.1吸气流速波形的波型(分类)Fig2 2.1.2 AutoFlow(自动控制流速) Fig3 2.2 呼气流速波形Fig 4 2.3 临床应用
2.3.1吸气流速波形的分析--鉴别呼吸类型Fig 5
2.3.2 在定容型通气(VCV)中识别所选择的吸气流速波型Fig 6 2.3.3 判断指令通气在吸气过程中有自主呼吸Fig 7 2.3.4 吸气时间不足的曲线Fig 8
2.3.5 从吸气流速检查有无泄漏Fig 9
2.3.6 根据吸气流速调节呼气灵敏度(Esens)Fig 10 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Fig 11 2.4.2 判断有无Auto-PEEP 存在Fig 12 2.4.3 评估支气管扩剂的疗效Fig 13
3. 压力-时间曲线
3.1 VCV 的压力-时间曲线(P-Tcurve)Fig 14 3.1.1平均气道压(mean Paw 或Pmean)Fig 15 3.2 PCV 的压力-时间曲线Fig 16
3.2.1 压力上升时间(压力上升斜率或梯度Fig 17 3.3 临床意义 3.3.1 识别呼吸类型
3.3.1a 控制机械通气(CMV)和辅助机械通气的压力-时间曲线Fig 18 3.3.1b 自主呼吸(SPONT/CPAP)和压力支持通气(PSV/ASB)Fig 19 3.3.1c 同步间歇指令通气(SIMV)Fig 20 3.3.1d 双水平正压通气(BIPAP)Fig 21
3.3.1e BIPAP和VCV 在压力-时间曲线上差别图Fig 22,23 3.3.1f BIPAP衍生的其他形式BIPAPFig 24-27 3.3.2 评估吸气触发阈是否适当Fig 28 3.3.3 评估吸气时的作功大小Fig 29
3.3.4 在VCV 中根据压力曲线调节峰流速Fig 30 3.3.5 评估整个呼吸时相Fig 31 3.3.6 评估平台压Fig 32
3.3.7 呼吸机持续气流减少患者呼吸作功Fig 33
4. 容积-时间曲线
容积-时间曲线的分析Fig 34
4.2 临床意义Fig 35
4.2.1气体阻滞或泄漏的容积-时间曲线Fig 36 4.2.2 呼气时间不足导致气体阻滞Fig 37 5. 呼吸环
5.1 压力-容积环(P-V loop)Fig 38
5.1.1气道阻力和插管内径对P-V 环的影响Fig 39 5.1.2 吸气流速大小对P-V 环的影响Fig 40 5.1.3 流速恒定(方波)VCV 的P-V 环Fig 41
5.1.4 递减流速波的P-V 环(VCV或PCV)Fig 42 5.2 P-V 环的临床应用
5.2.1 测定第一、二拐点Fig 43 5.2.2区分呼吸类型 5.2.2a 自主呼吸Fig 44
5.2.2b 辅助呼吸(AMV)Fig 45 5.2.3 顺应性降低的P-V 环Fig 46 5.2.4 阻力改变时的P-V 环Fig 47
5.2.5 P-V环反映肺过复膨张部分Fig 48 5.2.6 插管内径对P-V 环的影响Fig 49
5.2.7 自主呼吸用PS 插管顶端、末端的作用Fig 50 5.2.8 根据P-V 环的斜率可了解肺顺应性Fig 51 5.2.9 单肺插管引起P-V 环偏向横轴Fig 52 5.2.10 呼吸机流速设置不够的P-V 环Fig 53 5.2.11 肌肉松弘不足的P-V 环Fig 54
5.2.12 Sigh呼吸所引起Paw 增加的P-V 环Fig 55 5.2.13 增加PEEP 在P-V 环上的效应Fig 56
5.2.14 严重肺气肿和慢性支气管炎病人的P-V 环Fig 57 5.2.15 中等气管痉挛的P-V 环Fig 58
5.2.16 腹腔镜手术时P-V 和F-V 环Fig 59 5.2.17 左侧卧位所致左上叶肺的P-V 环Fig 60 5.3 流速-容积曲线(F-V curve)Fig 61-62 5.3.1 考核支气管扩张剂的疗效Fig63 5.3.2 VCV/PCV的F-V 环Fig64 5.3.3有助于鉴别诊断Fig65 5.3.3a 肥胖病人F-V 环Fig66 5.3.4 F-V曲线反映有PEEPiFig67 5.3.5 F-V曲线呼气末未封闭Fig68
5.3.6 F-V曲线提示气管插管扭曲Fig69 5.4 压力-流速环(P-F环)Fig70 6. 综合曲线的观察 6.1 定容型通气模式
6.1.1 CMV(IPPV) 模式的波形(图72) 6.1.2 AMV(IPPVassist) 模式的波形(图73)
6.1.3 VCV 时流速在吸/呼比和充气峰压的波形(图74) 6.1.4 气体陷闭(阻滞) 的波形(图75)
6.1.4a 气体陷闭导致基线压力的上升(图76)
6.1.5间歇指令通气(IMV)通气波形(图77)
6.1.6 同步间歇指令通气(SIMV)通气波形(图78) 6.1.7压力限制通气(PLV)的波形(图79)
6.1.8每分钟最小通气量(MMV)的通气波形(图80) 6.2定压型通气波形
6.2.1 PC-CMV/AMV通气波形(图80)
6.2.2 PC-SIMV通气波形(图82)
6.2.3 反比通气(IRV):VCV与PCV 的差别. (图83) 6.2.4 压力支持(PSV)
6.2.4a CPAP+PS的通气波形(图85) 6.2.4b SIMV+PS的通气波形(图87)
6.2.4c PCV:压力上升达标所需时间(即调节吸气流速大小) (图88) 6.2.4d PS: 压力上升达标所需时间(即调节吸气流速大小) (图89) 6.2.5 压力限定容量控制通气(PRVC)的波形(图90) 6.2.5 压力限定容量控制通气(PRVC)的波形(图90) 6.2.6 CPAP的通气波形(图91)
6.3顺应性或阻力的改变的波形
6.3.1 VCV 时顺应性(CL ) 降低丶阻力(Paw)增高的波形(图92) 6.3.2 PCV 时顺应性降低丶阻力增高(图93)
6.4 常见呼吸机故障的波形
6.4.1呼吸回路泄漏的波形(图94)
6.4.2 小泄漏致误触发及泄漏补偿(图95) 6.4.3 呼吸回路部分阻塞(图96)
6.4.4 呼吸管道内有液体的波形(图97)
1. 引 言
近10年来因微理器和有关软件的发展, 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-T curve)
流速定义: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. 流速的单位通常是" 升/分"(L/min或LPM). 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(见图), 目前基本保留方波和递减波, 正弦波流速恒定的波形. 呼气流速的波形均为同一形态, 仅是振幅和时间在病人之间有所差异
.
F G H
A. 指数递减波 B. 方波 C. 线性递增波 D. 线性递减波 E. 正弦波 F.50%递减波 G .50%递增波 H. 调整正弦波
2.1. 吸气流速波形(见图1)
图1是呼吸机输送的流量(速) 是恒定的, 故吸气流速波呈方形, 横轴下虚线部分代表呼气流速(在下述呼气流速波形讨论)
60
←吸气流速
流速
④
⑥
时间(sec)
60
⑤
⑦
←呼气流速
图1. 吸气流速曲线
①代表呼吸机输送气体流量的开始. :决定于a) 预设呼吸周期的时间巳达到, 呼气转换为吸气是" 时间切换" 即控制呼吸(CMV). b)患者开始吸气达到了触发阀而呼吸机开始输送气体是辅助呼吸(AMV).
②吸气峰流速(PIF或PF): 在容量控制通气(VCV)时PIF 是预设的, 直接决定了吸/呼比. 也可设定容量、压力和吸气时间而间接影响PIF.
③代表吸气结束和呼吸机停止输送气体: 这种情况可由设置的的容量(VCV)或压力巳达标(PCV),输送的流速巳完成(流速切换), 或吸气时间已达标(时间切换).
⑤= ①→④为吸气时间: 在VCV 中其长短由预设的潮气量, 峰流速和流速波型所决定, 它尚包含了吸气后摒气时间(VCV中摒气时间内无流量输送,PCV 中无吸气后摒气时间). ④→⑥: 代表整个呼气时间:包括呼气结束后流速为0的时间. ⑦代表一个呼吸周期的时间(TCT): TCT=60秒/频率.
2.1.1 吸气流速的波型(类型)
根据吸气流速的形态有方波, 递减波, 递增波, 和正弦波(自主呼吸的波型), 在定容型通气(VCV)中需预设频率, 潮气量和峰流速, 并选择不同形态的吸气流速波.!(见图2以方波作为对比) 正弦波无从证明在临床的疗效, 巳少用. VCV时雾化吸入或欲使吸气时间相对短多数用方波.
方波: 是呼吸机在整个吸气相所输送的气体流量均是恒定的(设置值), 故吸气开始即达到峰流速, 直至吸气结束才降为0.
递减波: 是呼吸机在吸气开始时输送的气体流量立即达到峰流速(设置值), 然后逐渐递减至0 (吸气结束), 目前定压型通气(PCV)和压力支持(PS=ASB)均采用递减波.
递增波: 与递增波相反, 目前较少使用(视操作者需要).
正弦波: 是吸气时呼吸机达到峰流速稍缓和而吸气结束降至0比方波稍缓慢而比递减波稍快, 是自主呼吸的波形.
呼气流速波除流速幅度和时间有所不同外, 在形态上无差别.
流速
吸气
←时间(sec) 呼气
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
图2中以方波作为对比(以虚线表示), 在流速, 频率和潮气量均不变情况下, 方波由于流速是恒定的故吸气时间最短, 其他由于流速递增, 递减或正弦状它们的流速均非恒定的, 故吸气时间均稍长一点.
2.1.2 AutoFlow(自动控制吸气流速波)
图3. AutoFlow吸气流速示意图
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.(见图3)
2.2 呼气流速波形
呼气流速波形其形态基本是相同的, 其差别在呼气波的振幅和持续时间时长短, 它决定于肺顺应性,
气道阻力(由病变情况决定) 和是主动或被动地呼气.(见图4)
60
流速
吸气流速
图4. 呼气流速波形示意图
O →① 代表吸气时间 ① 代表呼气开始.
② 为呼气峰流速:正压呼气峰流速比自主呼吸的稍大一点. ③ 代表呼气流速的结束时间(即流速回复到0),
④ 即整个呼气时间:包含有效呼气时间③, 至下一次吸气流速的开始即为整个呼气时间, 由此可算
出吸/呼比.
TCT:代表一个呼吸周期=吸气时间+呼气时间
2.3 流速波形(F-T curve)的临床应用
60
←时间(sec) 呼气流速
2.3.1 吸气流速曲线分析--鉴别呼吸类型(图5)
强制通气
自主呼吸
吸气
压力支持通气
流速
图5. 流速波型鉴别呼吸类型
图5左侧为VCV 的强制通气, 由操作者选择吸气流速的波形: 可为方波, 递减波,AutoFlow, 而正弦波极少使用.
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, 形态似递减波但吸气流速并未递减至0, 而是突然下降至0, 这是由于递减波在吸气过程中吸气流速递减至呼气灵敏度的阈值, 而使吸气转换为呼气, 压力支持(PS) 只能在自主呼吸基础上才有作用, 这三种呼吸类型的呼气流速形态相似, 差别仅是呼气流速大小和持续时间长短不一.
2.3.2 在定容型通气(VCV)中识别所选择的吸气流速波型(图6)
递减波
呼气
方波 正弦波
吸气
流速
呼气
图6 识别所选择的流速波型
2.3.3 判断指令通气在吸气过程中有无自主呼吸(图7)
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!
吸气
流速
呼气
图7 指令通气过程中有自主呼吸
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)
吸气 Insp
吸气
流
速升分
吸气流速未降至0升/分
流速
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) 图9 呼吸回路有泄漏 当呼吸回路中存在泄 吸气 漏,(如气管插管气束泄漏,NIV 面罩漏气, 回路连接有泄漏) 而流 流量触发值又小于泄漏速度, 速 升时间 在吸气流速曲线的基线(即0升分 /分) 和图形之间的距离(即图中 虚形部分) 为实际泄漏速度, 此 呼气 时宜适当加大流量触发值以补
偿泄漏量(升/分) 图9 呼吸回路有泄漏
2.3.6 根据吸气流速调节呼气灵敏度(Esens) 见图10
图10 根据吸气流速调节呼气灵敏度
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.
/ / 呼气
峰流速的25%呼气阀门打开
呼气
呼气 Exp
sec
流
速
sec
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)
流速流速
图11 判断呼气阻力增加与否和呼气是主动或被动
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)
图12 为三种不同的Auto-PEEP 呼气流速波形
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)
治疗前
治疗后
吸气
呼气阻力↑
被动 主动
正常
流速
流速流速
呼气流速
流速
呼气
图13 呼气流速波形对支气扩大剂疗效评估
图13 呼气流速波形对支气扩大剂疗效评估
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 压力-时间曲线
3.1 VCV的压力-时间曲线(P-Tcurve)
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 (1 cmH2O=0.981 mbar), 横轴是时间以秒(sec)为单位,
气道压力
图14 VCV的压力-时间曲线示意图
图14为VCV , 流速恒定(方波) 时气道压力-时间曲线, 气道压力等于肺泡压和所有气道阻力的总和, 并受呼吸机和肺的阻力及顺应性的影响. 当呼吸机阻力和顺应性恒定不变时, 压力-时间曲线却反映了肺部情况的变化.
. A 至B 点反映了吸气开始时所克服的系统的所有阻力,A 至B 的压力差(△P) 等于阻力和流速之乘积(△P=R×V'), 阻力越高或选择的流速越大, 则从A 上升至B 点的压力也越大, 反之亦然.
B 点后呈直线状增加至C 点(峰压), 在C 点时呼吸机完成输送的潮气量. A至C 点为有流速相期, C至E 点为无流速相期(吸气后摒气).
B 至C 点压力曲线的斜率在单位时间内决定于吸气流速和系统的静态顺应性(△P =VT /Cstat).
C 点后压力快速下降至D 点, 其下降速度与从A 上升至B 点速度相等. C至D 点的压差主要由气管插管的内径所决定, 内径越小C--D 压差越大.
D 至E 点即平台压决定于顺应性和潮气量的大小, 是肺泡扩张的压力, D--E 的压若轻微下降可能是吸入气体在不同时间常数的肺泡区再分佈过程或系统有泄漏. 通过静志平台压测定即可计算出气道阻力(R)和顺应性, PCV时只能计算顺应性而无阻力计算.
E 点开始是呼气开始, 依靠胸、肺弹性回缩力迫使肺内气体排出体外, 呼气结束气道压再次回复到基线压力的水平(0或PEEP).
3.1.1平均气道压(mean Paw 或Pmean)( 图15)
气道压力
基 线
图15 平均气道压
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14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.
3.2 PCV的压力-时间曲线
时间
气道压力
←PEEP 时间
图16 PCV的压力-时间曲线
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5 cmH2O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. 见图17.
气道压Paw 力
设定的压力
图17 PCV 和PSV 压力上升时间与吸气流速的关系
图17是PCV 或PSV(ASB)压力上升时间, 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 临床意义 3.3.1 识别呼吸类型
通过压力-时间曲线可识别各种呼吸模式, 如CMV/AMV, SIMV, SPONT(CPAP), BIPAP等.
3.3.1.a 控制机械通气(CMV)和辅助机械通气的压力-时间曲线, 图18.
气道压力
CMV
时间(s)
时间(s)
气道压力
AMV
图18 CMV(左侧) 和AMV(右侧) 的压力-时间曲线
图18
的基线压力未回复到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 自主呼吸和压力支持通气的压力-时间曲线
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
气道压力
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.
气道压力
↓同步指令
↑同步指令
↑自主呼吸
↑指令通气
图20 同步间歇指令通气(SIMV)
图20中黑影部分是SIMV 每个呼吸周期起始段的触发窗, 它的持续时间各呼吸机设计不一, 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21
气道压力
图21 PCV和BIPAP 在压力-时间曲线上的差别
BIPAP 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.
3.3.1e BIPAP 和VCV 在压力-时间曲线上差别图22
BIPAP 只采用递减波流速, VCV可选用不同流速波. 在压力曲线上有峰压, 而BIPAP 只有平台样压力波, 且压升上升呈直线状, 其设置基本类同, 详见图22. 在呼吸机由高, 低压互相转换时为了和患者的自主呼吸同步, 也存在着一个短暂触发窗见图23.
时间
VCV
气道压力
BIPAP
图22 BIPAP与VCV 在压力曲线的差别和设置 图23 高, 低压互相转换时与自主呼吸的同步
3.3.1f BIPAP 衍生的其他形式BIPAP
通过调节BIPAP 四个参数可衍生出多种形式BIPAP:(1)Phigh＞Plow 且Thigh ＜Tlow, 即是CMV/AMV-BIPAP(IPPV-BIPAP)或SIMV-BIPAP 见图24 和25. (2)Phigh＞Plow, 且Thigh ＞Tlow 时, 即是IRV-BIPAP 或APRV 见图26. (3)Phigh=Plow
时即为CPAP
见图27.
图24 CMV/AMV-BIPAP压力-时间曲线 图25 SIMV-BIPAP压力-时间曲线 IRV-BIPAP=APRV
图26 APRV压力-时间曲线 图27 CPAP压力-时间曲线
除IPPV-BIPAP 病人无自主呼吸外, 其他所衍生的BIPAP 病人均有自主呼吸.
3.3.2 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
↑触发阈
图28 吸气触发阈设置不当
3.3.3 评估吸气时的作功大小(图29)
气道压力
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 触发阈大作功亦大
吸气负压大, 持续时间长 触发阈大作功亦大
图29 评估吸气作功大小
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.
气道压力
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, 压力下降未达到基钱处, 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.
图30 调节峰流速
气道压力
图31 评估呼吸时相
3.3.6 评估平台压(图32)
气道压力
图32 评估平台压
在PCV 或PSV 时, 若压力曲线显示无法达到平台压力, 如图32 A 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速不够大, 有时也会出现这种情况.
3.3.7 呼吸机持续气流减少患者呼吸作功 (图33)
持续气流
潮气量→
病人流速
Paw 气道压力
图33中, 呼吸机提供的持续气流增加时, Paw在自主呼吸中基线压力下是降低的, 同时呼气压力增加(因呼气时的阻力增加). 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, 呼气压力稍有增加, 故最为理想.
持续气流增至30LPM 则呼气作功明显增加. 本图是患者自主呼吸(CPAP=5cmH2O), 流速波形为正弦波, 图中的病人呼吸流速和潮气量均无变化.
4.1 容积-时间曲线的分析(图34)
图34 容积-时间曲线
容积是单位时间内积分而测定的, 是气体以升为单位的量, A 上升肢为吸入潮气量, B 下降肢为呼出潮气量. I- Time=吸气时间为吸气开始到呼气开始这段时间, E-Time=呼气时间是从呼气开始到下一个吸气开始时这段时间. 一般说容积-时间曲线需与其他曲线结合一起分析更有意义.
在VCV 时, 吸气期的有流速相是容积持续增加, 而在平台期无流速相期因无气体进入肺内, 但吸入气体在肺内重新分布(即吸气后摒气), 故容积保持恒定. 在PCV 时整个吸气期均为有流速相期, 潮气量大小决定于吸气时间和吸入气峰压.
4.2 临床意义
在恒定流速(方波) 的容积是呈线性增加, 而以递减流速的容积则呈指数增长. 两者的呼气时容积均呈指数下降至基线, 见图35.
4 容积-时间曲线
潮气量
时间
方波
图35 因方波, 递减波而在容积、压力曲线上的差别
4.2.1气体阻滞或泄漏的容积-时间曲线(图36)
图36所示呼气末曲线不能回复到基线0, (A)处顿挫是上一次呼气未呼完, 稍仃顿继续呼出(较少见), 然后是下一次吸气的潮气量. 若是气体阻滞同时在流速或压力曲线和测定Auto-PEEP 即可知悉. 若是泄漏如图36所示为呼气阻滞. 若吸、呼气均有泄漏则整个潮气量均减少.
潮气量
4.2.2
呼气时间不足导致气阻滞(图37)
足够的呼气时间, 无气
增加平台时间未相应增加T E , 引起气体阻滞, 在IRV 更多见
体阻滞
图36 气体阻滞或泄漏的容积-时间曲线
潮气量
图37 呼气时间不足在容积-时间曲线上表现
图37 呼气时间不足在容积-时间曲线上表现
呼气时间不足在容积曲线上表现为呼气结未紧跟为下一次吸气.
见图右侧.
5. 呼吸环
5.1 压力-容积环(P-V loop)
容积
CMV
↓B
④
③
②
①
←A
压力
― 压力 +
图38 P-V 环(指令通气)
图38 横铀为压力有正压(机械通气) 、负压(自主呼吸) 之分, 纵轴是容积(潮气量Vt), 单位为 升/次. A 代表吸气过程从0(或PEEP) 起始上升至预设的吸气峰压(PCV)或预设的潮气量(VCV) 后即切换为呼气. B代表呼气过程, 呼气结束理论上应回复至起始点0(或PEEP), 但实际上偏离0点, 可能是氧耗量或测量误差所致. 若使用PEEP 如5 cmH2O则以正压5 cmH2O为起始和回复点(即纵轴右移至5cmH2O). 此环说明压力与容积的关系. ①=PEEP, ②=气道峰压, ③=平台压, ④=潮气量.
通常在机械通气时所获得的P-V 环要求(1)要求通气时各参数具有同一性以便对照. (2)肺充气越缓慢则A 的吸气肢反映顺应性的进展越好.
5.1.1 气道阻力和插管内径对P-V 环的影响(图39)
呼吸机端的压力因插管内径大小而增加/减少, 而在插管末端(近隆突) 压力因插管内径小阻力大反而使隆突压相对地减少, 若气道病变而阻力增加则隆突压也增加. 见图39.
图39 气道阻力和插管内径对P-V 吸气肢的影响
呼吸机端的压力(通常以Paw 表示) 增加有三种因素 (1) 因插管内径小于总气管内径 阻力必然增加如图38中←→表示隆突压的增减与插管内径有关. (2)由于气道本身病变阻力增加(虚线部分) 故隆突压增加, 以致呼吸机端压力也增加, (3) 吸气流速的大小(另见图40). P-V环的上升肢的水平左丶右移位反映气道阻力减少或增加.
5.1.2 吸气流速大小对P-V 环的影响(图40)
图40吸气流速对P-V 环的影响
同一容积由于气道阻力增加, 要求吸气流速增加, 以致气道压力也增加, 吸气上升肢右移. 反之亦然.
图40吸气流速对P-V 环的影响
5.1.3 流速恒定(方波)VCV 的P-V 环 图41 容积
呼气
↓平台压
吸气
压力
图41 流速恒定VCV 的P-V 环
VCV 时, P-V环呈逆时钟方向描绘, 在吸气中肺被恒定的流速耒充气, 呼吸系统的压力逐步增加至预设潮气量(即气道峰压), 至吸气末肺内压力达到与呼吸系统压力一样水平即平台压. 然后开始呼气回复至基线压力(0或PEEP).
图41 流速恒定VCV 的P-V 环
5.1.4 递减流速波的P-V 环(VCV或PCV) 图42
图42 递减流速波的P-V 环(VCV或PCV)
吸气开始压力迅速增至气道峰压水平并在吸气相保持恒定, 呼气起始压力快速下降至起始点, 环的形态似方盒状.
P-V 环受吸，呼气流速, Vt, 频率和患者肌松状态, 系统弹性与粘性阻力变化的影响, 可从吸气肢和呼气肢耒观察.
P-V 环斜率代表系统动态顺应性. (A至B 的虚线即斜率)
5.2 P-V 环的临床应用
5.2.1 测定第一拐点(LIP)、二拐点(UIP(图43)
潮气量
气道压力
图43 VCV时静态测定第一、二拐点
VCV 时静态测定第一、二拐点, 以便设置最佳PEEP 和设定避免气压伤或高容积伤, 方法a) 使用肌松剂, b)频率 6-8次/分, 吸/比=1:2, c)潮气量为0.8升/次. 发现B 点(即笫一拐点LIP) 呈似平坦状, 是压力增加但潮气量增加甚少或基本未增加, 此为内源性PEEP(PEEPi), 在B 点处压力再加上2-4 cmH2O 为最佳PEEP 值. 然后观察A 点(即笫二拐点UIP), 在此点压力再增加但潮气量增加甚少, 即为肺过度扩张点, 故各通气参数应选择低于A 点(UIP)时的理想气道压力, 潮气量等参数.
5.2.2区分呼吸类型
上述的P-V 环均为机械控制呼吸(CMV)以下不再叙述. 5.2.2a 自主呼吸(图44)
潮气量
图44为自主呼吸, 吸气时是负压达到吸入潮气量时即转换为呼气, 呼气时为正压直至呼气完毕压力回复至0. P-V 环呈顺时钟方向.
气道压力
图44 自主呼吸的P-V 环
5.2.2b 辅助呼吸(AMV)的P-V 环(图45)
潮气量
图45显示的是自主呼吸负压触发(纵轴左侧为负压), 然后呼吸机给予一次正压通气达到目标后(压力或潮气量), 即转换为呼气回复至0. 纵轴左侧的吸气启动这部分面积相当触发吸气所作之功, 左小三角区及上升肢上内区为吸气相, 吸气相面积代表克服气道阻力之功, 图中大三角形区为呼气相, 呼气相面积代表克服顺应性所作之功.
5.2.3 顺应性改变的P-V 环 (图46)
容积
压力
图46 顺应性变化上升肢的改变
5.2.4 阻力改变时的P-V 环 (图47)
容积
压力图47 阻力改变的P-V 环
5.2.5 P-V环反映肺过复膨张部分(图48)
容积
第二拐点
第一拐点→
压力
图46 顺应性变化上升肢的改变
上升肢向横轴或纵轴倾斜说明顺应性的变化, 图中实线的P-V 环向横轴倾斜说明顺应性降低(呼吸机设置不变), 在VCV 中增加了平坦部分, 虚线部分向纵轴偏斜说明顺应性增加, 因为容积未变但压力有所减少.
图47 阻力改变的P-V 环
流速恒定的通气在设置不变情况下, 若阻力改变, P-V 环右侧肢(即上升肢) 徒直度不变, 而吸气肢呈水平移位, 向右移位即阻力增加, 向左移位即阻力降低.
图48 肺过度膨张的P-V 环
流速恒定的通气, P-V 环右侧肢在上部变为平坦, 即压力之增加潮气量未引起相应的增加(此转折点即第二拐点), 此即提示肺某些区域有过度膨张.
5.2.6 插管内径对P-V 环的影响 (图49)
容积
图49 插管内经8mm 的P-V 环小于内径6.5mm 是由于阻力减低作功小所致, 实线的P-V 环是由于使用了呼吸机(CMV)克服阻力故P-V 环无变化.
压力
图49 不同内径的插管所形成的P-V 环
5.2.7 自主呼吸用PS 插管顶端、末端的作用(图50)
在自主呼吸基础上(CPAP)使用PS 即是克服插管阻力减少作功, 假如CPAP 的P-V 环其吸气肢位于设置的CPAP 纵轴处, 说明管子的阻力巳完全补偿, 若在CPAP 线的右侧, 说明PS 的补偿正好在管子阻力之上或超过. 说明有气管病理性阻力, 补偿的是在下呼吸道的阻力. 若压力支持不恰当而病人用力吸气, 则在插管管子的末端仍将发生负压, 增加了病人吸气作功. (见图50)
容积
压力
图50 CPAP用PS 在插管顶端、末端的作用
5.2.8 根据P-V 环的斜率可了解肺顺应性(图51)
容积
斜率
容积
斜率
压力 压力
图51 P-V环的斜率反映顺应性
P-V 环从吸气起点到吸气肢终点(即呼气开始) 之间连接线即斜率, 右侧图向横轴偏移即吸气肢偏向横轴, 说明顺应性下降, 需要更大的压力才能将预置潮气量充满肺.
5.2.9 单肺插管引起P-V 环偏向横轴(图52)
容积
图52 单肺插管的P-V 环
1为气管插管意外地下滑至右总支气管以致只有右肺单侧通气, P-V 环偏向横轴.
2为经纠正后即偏向纵轴.
压力
图52 单肺插管的P-V 环
5.2.10 呼吸机流速设置不够的P-V 环(53)
容积
图53病人自主呼吸(在纵轴左侧负压启动), 其吸气流速大于呼吸机设置的流速, 提示有人机对抗, 说明患者吸气有力, 多见于麻醉结束或镇静剂巳无效. 在一般通气过程中需立即调整吸气流速.
压力
图53 呼吸机流速设置不足
5.2.11 肌肉松弘不足的P-V 环(图54)
容积
图54 肌松效果差的P-V 环
在肌松剂效果巳消失或麻醉结束时可见及吸气肢在上升过程中有短暂气道压力下降(潮气量仍增加) 而呈S 型, 这是患者自主呼吸横膈活动所致.
压力
图54 肌松效果差的
P-V
环
5.2.12 Sigh呼吸所引起Paw 增加的P-V 环(图55)
容积
图55 Sigh引起Paw 增加的P-V 环
Sigh 呼吸习惯是Vt ×2, 容积增加一倍, 但气道压力呈指数样增加, 易导致高气道压力. 另外因疾病所致的阻力增加亦可产生类似的环.
压力
图55 Sigh引起Paw 增加的P-V 环
5.2.13 增加PEEP 在P-V 环上的效应(图56)
容积
容积
压力
压力
图56 在P-V 环上监测PEEP 效应
图56中虚线图为PEEP=0时P-V 环, 左侧图PEEP=4 cmH2O时P-V 环, 监测参数请特别注意顺应性(Compl)和气道阻力(Raw).
右侧图为PEEP 增至8 cmH2O, 顺应性增加, 阻力减低. 注意与左图比较P-V 环的第一拐点右移而消
失说明陷闭的细小支气管, 肺泡巳开放, 而笫二拐点也消失说明肺无过度充气.
容积
P-V Loop
前述同一病例当PEEP 增至15 cmH2O 时顺应性无进一步改善, 潮气量亦未增加而气道阻力即增至18 cmH2O/L/S, P-V 环结合其他参数监测是选择最佳PEEP 理想工具.
压力
5.2.14 严重肺气肿和慢性支气管炎病人的P-V 环(图57)
容积
P-V Loop
图57 肺气肿患者的P-V 环
肺气肿患者因弹性纤维的丧失, 故肺是高顺从性的, 且阻力增加, P-V 环有点类似PCV 时的P-V 环, 即使在VCV 时肺气肿患者也会出现这种形式的环, 因此一般PEEP 以不大于6-8 cmH2O为宜.
压力
5.2.15 中等气管痉挛的P-V 环(图58)
容积
P-V Loop
压力
5.2.16 腹腔镜手术时P-V 和F-V 环(图59)
图58中等气管痉挛的P-V 环
气管痉挛在不同场所其严重程度也不一, 在急诊室丶ICU 丶手术室均可遇及这类问题, 甚至在插管或拔管过程中也能发生, 治疗前后通过P-V 或F-V 环前后对比可立即评估疗效. 图57中①为治疗前气管痉挛, ②为治疗后P-V 环偏向纵轴
容积
压力
图59 腹腔镜手术时的P-V 环和F-V 环
图59中①为手术前②为手术时注入CO2过程中, 左为P-V 环, 右为F-V 环. 腹腔镜手术时由于CO2的注入会增加腹腔内压力, 以致顺应性下降, 气流阻力增加. 输送相同的潮气量需要稍高的吸气压力. 在本例中P-V 环②明显偏向横轴, 而在F-V 环中②的峰流速也明显增加是由于气流阻力增加所致.
5.2.17 左侧卧位所致左上叶肺的P-V 环(图60)
容积
P-V Loop
压力
图60中病人在左侧卧位时不慎插管滑入左总支气管, 气囊将左上叶开口堵塞, ①为堵塞后P-V 环. 吸气上升肢向右水平移位. ②为经纤支镜检查纠正了插管位置的P-V 环, 吸气上升肢呈水平左移.
5.3 流速-容积曲线(F-V curve)
流速-容积曲线(F-V曲线) 也可获得气道阻力的信息, 主要用于机械通气病人支气管扩大剂的疗效考核. 纵轴是吸气和呼气时流速, 横铀是容积, 横轴上为吸气, 横轴下为呼气(见图61). 也有以横轴以上为呼气, 横轴下为吸气(视各厂软件而定). F-V 曲线是由肺功能引进非绝对正确, 故至今无多大进展.( 见图62.)
流速
流速
流速
CMV
吸气
AMV
吸气
SPONT
吸气
容积
容积 容积
呼气 呼气
图61 流速-容积曲线(环)
呼气
流速升分
容积
图62 流速-容积曲线(环)
图61和图62 吸气、呼气形态基本类同, 关键是呼气峰流速的大小及某回复至0的呼气肢是否发生凹陷状, 凹陷状越厉害说明小气道有阻塞.
5.3.1方波和递减波的流速-容积曲线(F-V曲线)(图63)
流
速
图63 方形波和递减波的F-V 曲线
图63中左侧为VCV 的吸气流速选方形波, 流速在吸气开始快速增至设置值并保持恒定, 在吸气末降至0, 呼气开始时流速最大, 随后逐步降至基线0点处. 右侧为吸气流速为递减形, 与方形波差别在于吸气开始快速升至设置值, 在吸气结速时降至流速为0, 呼气流速无差别.
5.3.1 考核支气管扩张剂的疗效(图64)
图64以左侧为正常的F-V 环, 中间图呼气峰流速降低, 呼气曲线呈凹陷. 提示小气道有阻塞或治疗后效果不佳, 右侧图经治疗后呼气峰流速增加, 呼气曲线由凹陷转为平坦说明疗效好.
正常
治疗后
/
流
容积
速容积
治疗前
流
速
容积
图64 考核支气管扩张剂的疗效
5.3.2 VCV/PCV的F-V 环(图65)
流速
容积
5.3.3有助于鉴别诊断(图66)
流速
吸气
图65 VCV, PCV时F-V 环 1为吸气流速恒定的方型波(虚线), 此为VCV 的F-V 环
2为吸气流速是递减的呈递减型为PCV 的F-V 环(实线) 与图63相同, 不同处只是横轴上丶下代表吸气或呼气之不同.
图66 呼气肢呈严重凹陷状说明气道阻塞严重, 此病例为严重肺气肿. 使用支气管扩张剂呼气肢可稍好转(即凹陷不很深).
容积
呼气
5.3.4 肥胖病人的F-V 环
流速
容积
图67肥胖病人的F-V 环.
肥胖病人因胸壁过多脂肪和腹内压的增加, 导致肺容积减少顺应性降低, 阻力增加. F-V 环的特点为峰流速低, 呼气时间长, 但呼气下降肢未呈凹陷状.
5.3.4 F-V曲线反映有PEEPi(图呼气末流速未回复到0
吸气
流速
容积 呼气
图68 的F-V 曲线的呼气肢在呼气末突然垂直回复0说明有PEEPi 存在
5.3.5 F-V曲线呼气末未封闭(图69)
吸气
流容积
速
呼气
图69 F-V曲线呼气末呼气肢容积未回复0, 呈开环状说明呼气末有漏气.
5.3.6 F-V流
速
图70: 可看到高峰压, 低潮气量(指比预置的), 低顺应性和高阻力.
5.4 压力-流速环(P-FLOW环) 图71
(流速) CMV
吸气
压力-流速环(P-V'Loop)说明流速与压力关系. 纵轴为流速, 横轴之上为吸气, 以下为呼气, 横轴为压力有正、负压之分, 负压代表吸气负压, 正压代表正压通气. 通气压力-流速环可了解患者和呼吸机各自工作情况, 作功大小, 人机协调情沅, 尤其对PPS 更有助益. 图右侧为CMV , 中间为AMV , 左测为自主呼吸.
(流速)
AMV
Spont/CPAP
(流速)
压力
呼气
压力
7. 综合曲线的观察
通气显示屏上同时显示数种曲线或环, 可以鉴别许多临床状态, 这些曲线的横轴(即时间轴) 是取同一时间段便于对照. 一般说容积曲线使用较少, 以下将分别对各种通气模式加以叙述.
6.1 定容型通气模式
6.1.1 CMV(IPPV) 模式的波形(图
72)
图72定容型CMV 的波形
CMV 是呼吸机完全控制了病人呼吸(包括所有通气参数), 呼吸所作功全由呼吸机承担. 在压力曲线横轴上未见有向下折返的负压波, 本例吸气流速为方形波(流速恒定). 无平台时间, 在压力峰压后和容积曲线上均未出现平台, 吸气流速回复到0后无持续0的时间. CMV多数需使用镇静剂或肌松剂.
图72定容型CMV 的波形
6.1.2 AMV(IPPVassist) 模式的波形(图73)
图73 容定型AMV 通气的波形
AMV 是患者通过自主呼吸以负压或流量方式耒触发呼吸机按各参数预置值耒输送气体. 本图在压力曲线上有向下折返的小负压波, 其他与CMV 通气波形无差别. 触发阈不能太小以免发生误触发.
6.1.3 VCV 时流速在吸/呼比和充气峰压的波形(图74)
6.1.4 气体陷闭(阻滞) 的波形(图75)
6.1.4a 气体陷闭导致基线压力的上升(图76)
图74 VCV 时吸气峰流速大小对吸/呼比的影响
图中潮气量恒定, 因吸气峰流速的改变而使吸/呼比和气道峰压也随之发生改变, 流速越大气道峰压也越大, 吸气时间减少. 与左侧比较, 中间流速最大吸气时间短, 气道峰压亦最大, 吸/呼比=1:4. 右侧最小吸/呼比=!:!.
图75 气体阻滞在各曲线上的表现
本图VCV , 左侧呼气时间足够, 在三种曲线均无阻滞迹象, 在右侧由于增加了平台时间使吸气时间延长, 在呼气流速突然下降至0, 呼气时间缩短引起了气体阻滞(陷闭), 由于气体阻滞在肺泡内引起肺泡压和气道压力均增加. 此情况在反比通气(IRV)更多见.
图76 气体陷闭导致基线压力↑和呼吸周期延长
过短的呼气时间导致基线压力的上升, 有的呼吸机在下一次吸气前为使呼吸基线压力恢复正常水平而出现一次较长的呼气时间, 呼出气量超过本次吸入气量, 此增加的容积即是气体陷闭气量. 见第三个波形.
6.1.5间歇指令通气(IMV)通气波形(图77)
↓自主呼吸↓
图77 间歇指令通气(IMV)通气波形
IMV 是呼吸机以预设频率输送预置潮气量, 两次机械呼吸周期之间允许患者自主呼吸. 指令通气频率增加或减少决定于患者自主呼吸力的大小.
6.1.6 同步间歇指令通气(SIMV)通气波形(图
78)
气道压力
图78 SIMV通气波形
SIMV 是在IMV 基础上的改进, 在SIMV 的触发窗内指令通气图76上的黑影部分与患者的自主呼吸同步, 指令通气各参数是预置的, 触发窗期后允许自主呼吸并可给于压力支持(PS). 触发窗期若无自主呼吸, 呼吸机即自动给予一次指令通气.
6.1.7压力限制通气(PLV)的波形(图79)
图79压力限制通气(PLV)的波形
与PCV 不同, PLV 是压力限制容积切换, 压力限制以平台压+3cmH2O为佳, 当吸气压达到设置的压力限制值, 呼吸机自动减慢吸气流速, 在预设的吸气时间内输送剩余的潮气量. PLV 尚需预设平台时间.
图79压力限制通气(PLV)的波形
6.1.8每分钟最小通气量(MMV)的通气波形(图80)
潮气量
流速
压力
图80 MMV的通气波形
MMV 多数用于自主呼吸基础上, 只要患者每分钟呼出通气量小于预设的每分钟最小通气量, 呼吸机自动增加呼吸次数以达到MMV 目标. 图中最初三次自主呼吸的潮气量在下降, 次数有增如趋势. 在①处呼吸机自动输送二次时间切换的机械呼吸. 在②处患者自主呼吸有力启动了一次辅助呼吸, 在此点上平均每分钟呼出气量巳超过MMV , 故对下一次患者有力吸气, 呼吸机未作出响应. 由于各种呼吸机MMV 设计不一, 其控 制方法也不同.
图80 MMV的通气波形
6.2定压型通气波形
6.2.1 PC-CMV/AMV通气波形(图80)
6.2.2 PC-SIMV通气波形(图82)
图81 PC-A/C的通气波形
气道压力波形均呈平台形, 而流速均为递减形①为指令通气②为吸气触发.
图82 PC-SIMV的通气波形 压力呈平台形, 流速为递减波, 指令通气之间有自主呼吸.
6.2.3 反比通气
(IRV):VCV与PCV 的差别. (图83)
VCV
PCV
A 为VCV , 压力曲线有峰压和平台压(须有摒气时间), 流速可以是方波, 递减波或正弦波. B 为PCV 压力波均呈平台形, 流速均为递减波. 图83中吸气时间大于呼气时间此即为IRV . 注意IRV 易发生Auto-PEEP 或每分钟通气量不足.
6.2.4 压力支持(PSV)
PSV 只能在自主呼吸基础上才能启动, 须预置吸气触发灵敏度和压力支持水平, 尚须预设和调节压力上升时间(以压力为目标的通气均须调节压力上升时间丶斜率或梯度图84,85) 和呼气灵敏度( 以便与自主呼吸匹配), 减少患者呼吸作功.
图84 对自主吸气能力强的患者结合病情可给予较高的起始流速使达标时间短, 而整个吸气时间不变, 但潮气量即增加.
6.2.4a CPAP+PS的通气波形(图85)
潮气量
①
②
图85 对自主呼吸能力较弱者的患者给予较小的起始流速, 事实上使达标时间和整个吸气时间均稍增加, 结果使潮气量增加.
流速
压力
预设PS 水平
图86中在同等预设PS 水平情况下, ①为顺应性下降, 吸气流速和潮气量均下降. ②为患者吸气力增加, 吸气流速增加以致潮气量增加
图83 CPAP+PS通气波形
6.2.4b SIMV+PS的通气波形(图87)
潮气量
流速
压力
图87 SIMV+PS
图中在压力曲线可见及触发窗内是自主呼吸触发同步指令通气, 其后自主呼吸达到触发阈引起压力支持(预设值). 以压力为目标的呼吸尚需设定压力上升时间和呼气灵敏度(均系通过吸气流速增加或减少耒调节).
6.2.4c PCV:压力上升达标所需时间(即调节吸气流速大小) (图88)
潮气量
流速
时间切换
压力
时间切换
图88 压力上升时间示意图 图88中右侧图吸气峰流速大于左侧图, 故在压力曲线上右侧达到目标压(即平台压) 所需时间小于左侧, 由于PCV 的吸呼是时间切换, 吸气流速递减到0后才切换为呼气, 因此相对而言右侧有效吸气时间大于左侧, 以致潮气量亦稍大于左侧.
6.2.4d PS: 压力上升达标所需时间(即调节吸气流速大小) (图89)
潮气量
流速
流速切换 流速切换
压力
预置压力
6.2.5 压力限定容量控制通气(PRVC)的波形(图90)
图89 PS:压力上升达标所需时间
PS 的基础是自主呼吸, 呼吸的切换决定吸气峰流速递减的标准大小, 而与吸气时间无关(并非递减到0, 即呼气灵敏度). 图中右侧吸气峰流速大于左侧, 且峰流速的递减标准也大于左侧, 故此是PS 的压力上升时间.
I E
图90 PRVC的通气波形
PRVC 时笫一次吸气的压力为 5cmH2O, 在吸气过程中自动测定胸-肺顺应性并计算出下一次吸气达到预设潮气量所需吸气压力, 第二次吸气压力即为上一次计算值的75%, 以此类推直至第五次吸气时巳能达到预设潮气量, 若实际潮气量与预设潮气量有增加或减少, 则吸气压力相应相反地减少或增
加. 而压力的增加或减少事实上即是流速的增加或减少所致. 一般相邻两次吸气压力差小于3cmH2O, 吸气压力在预置的压力上限水平以下5cmH2O 范围内自动调节. 适应性压力通气("Galileo"的APV) 或容积支持通气(VS)原理基本与PRVC 相同.
6.2.6 CPAP的通气波形(图91)
图91 CPAP的通气波形
CPAP 是患者通过按需活瓣或持续正压气流系统进行自主呼吸, 正压气流>吸气气流, 呼气活瓣对呼气气流给予一定阻力, 使吸丶呼气相的气道压力均高于大气压. 由于吸气相时恒定正压气流>吸气气流, 使吸入潮气量有所增加, 若加用PS 效果更理想. 此时需将压力曲线与容积曲线结合一起观察, 以便更好地调节压力上升时间和呼气灵敏度.
图91CPAP 的通气波形
6.3顺应性或阻力的改变的波形
6.3.1 VCV 时顺应性(CL ) 降低丶阻力(Paw)增高的波形(图92)
图92 VCV:顺应性降低丶阻力增高的波形
肺顺应性减退(CL ↓) 和气道阻力(Raw)增高时会引起气道压力增高(Paw↑), 并可触发高压报警引起此次吸气过早终止, 吸气时间缩短而使输送的潮气量不足, 相应低呼出潮气量和低每分钟通气量也报警.
图91 VCV:顺应性降低丶阻力增高的波形
6.3.2 PCV 时顺应性降低丶阻力增高(图
93)
图93 PCV 时流速和潮气量降低的波形
在PCV 中, 由于顺应性降低(CL↓), 阻力增高(Raw↑) 可引起在相同的气道压力情况下, 其呼丶吸气的峰流速均下降, 故潮气量也下降, 如图中笫二丶三呼吸波形所显示.
6.4 常见呼吸机故障的波形 6.4.1呼吸回路泄漏的波形(图94)
图94 呼吸回路泄漏的波形
图中容积曲线可见及呼出潮气量明显少于吸入潮气量.
流速曲线呼出气峰流速亦明显降低.
压力曲线峰稍降低.
在监测参数方面有低吸气峰压, 低气道平均压, 低呼出潮气量和低分钟通气量的报警.
图93 呼吸回路泄漏的波形
6.4.2 小泄漏致误触发及泄漏补偿(图95)
A 呼吸后发生小泄漏以致引起 B 呼吸机发生误触发.
C 为降低了触发灵敏度而避免了误触发.
D 为呼吸机给予泄漏补偿, 使触发灵敏度回复到正常水平.
图95 小泄漏致误触发及泄漏补偿波形
6.4.3 呼吸回路部分阻塞(图96)
图96 呼吸回路部分阻塞
这种情况多见于呼吸回路管道有冷凝水积聚, 会引起 a. 呼气峰流速降低. b. 呼气时间延长.
c. 在压力曲线上可发现吸气终
止后呼气压力回复到基线的时间延长.
图96呼吸回路部分阻塞
6.4.4 呼吸管道内有液体的波形(图
97)
图97 呼吸管道积聚水份的波形
图97 呼吸管道积聚水份的波形
在两次指令通气之间的基线上会出现小的锯齿状小波, 在流速曲线上更易见及. 此多数是由于呼吸回路的管道中有冷凝水或分泌物积聚之故, 因此将积水杯垂直处于最低位并及时清除冷凝水至关重要, 因此会引起呼吸阻力增加或发生误触发.