呼吸力學PPT參考幻燈片

呼吸力學,長治市中醫(yī)研究所肺病科,呼吸力學的概念,一門學科研究對象：呼吸運動研究方法：物理力學從力學的角度來描述和解釋呼吸運動現(xiàn)象呼吸力學三要素：壓力，流速，容積,肺的解剖結構,力物體之間的相互作用使物體獲得加速度和發(fā)生變形功力使物體沿力的方向通過一段距離動力導致作功的力阻力阻礙物體運動的力,與呼吸相關的力學概念,力、功的關系,功=力距離壓力=力/面積力=壓力面積功=壓力面積距離呼吸功=壓力容積正常呼吸做功為2.5-3J/min；最高可達10-15J/min,超過該界限，則需要進行機械通氣。,呼吸運動的機械動力,膈肌、肋間內外肌胸鎖乳突肌、斜角肌、腹壁肌肉、胸背部肌肉等,胸內壓、肺內壓,1.胸內負壓平均大約為-6.7cmH2O,隨呼吸周期變化。安靜吸氣時-10.6cmH2O，安靜呼氣末-2.7cmH2O.臨床上用食管內壓力代表胸內壓。胸內負壓來源：肺組織的彈性回縮力和肺泡壁表面張力。胸內負壓也作用于胸腔內的心臟和大靜脈，降低中心靜脈壓，有助于靜脈回流和右心充盈。,胸內壓、肺內壓,肺內壓：即肺泡內壓，正常人在呼吸暫停，聲帶開放，氣道通暢時，肺內壓與大氣壓相等。吸氣時肺內壓低于大氣壓，呼氣時高于大氣壓。,正常人呼吸器官的壓力、容量關系,1.肺容量在功能殘氣量（FRC）時（占肺總量40%），肺內壓為0。2.肺容量大約等于肺總量的67%時，胸廓在天然位置，不表現(xiàn)彈性力量。3.肺容量超過67%以上時，胸廓與肺的彈性回縮力方向相同，共同構成擴張阻力。4.功能殘氣量時，用力呼氣，則呼吸肌的收縮力完全用于克服胸廓向外張開的彈性力量。,呼吸系統(tǒng)的壓力梯度,胸膜腔內壓肺泡內壓氣道內壓經(jīng)胸壓經(jīng)肺壓經(jīng)胸壁壓經(jīng)氣道壓,呼吸系統(tǒng)的壓力梯度,1.胸膜腔內壓正常時功能殘氣位的胸膜腔內壓為-5cmH2O2.肺泡內壓其大小決定于胸膜腔內壓與肺向內收縮的壓力之差機械通氣時，肺泡內壓直接受吸氣壓力影響，故要注意避免通氣壓力過高而造成的肺損傷及對循環(huán)功能的影響。,呼吸系統(tǒng)的壓力梯度,3.氣道內壓吸氣或呼氣末，氣流停止時，從肺泡到口鼻，氣道內各處壓力相等，吸氣時，從口鼻到肺泡的壓力遞減，呼氣時則遞增。呼吸運動中，氣道內任意二點間的壓力差，決定于其間氣道阻力的大小和氣流的速度。4.經(jīng)胸壓相當于肺泡內壓與胸廓外大氣壓之差，是擴張或壓縮胸廓、肺臟的總壓力。,呼吸系統(tǒng)的壓力梯度,5.經(jīng)肺壓相當于肺泡內壓與胸膜腔內壓之差，是擴張或收縮肺的壓力。6.經(jīng)胸壁壓相當于胸膜腔內壓與胸廓外大氣壓之差，是擴張或收縮胸壁的壓力。7.經(jīng)氣道壓相當于氣道內外壓力之差，胸腔內氣道的經(jīng)氣道壓，也是胸膜腔內壓與氣道內壓之差。,肺順應性,概念物理概念，指單位壓力改變時，所引起的肺容積的變化。是彈性物體的共同特性。肺的彈性E和壓力P、體積V的關系：E=PV以“順應性（C）”表示C=1/EC=潮氣量（L)/壓力差（kPa)反映呼吸系統(tǒng)的“軟”、“硬”彈性阻力正常時占總阻力的70%,主要影響因素肺膠原纖維肺泡表面活性物質肺容量（P-V曲線）,肺順應性,呼吸器官總順應性正常人體總順應性約：0.1L/cmH2O,=,1,肺順應性,+,1,胸廓順應性,肺順應性,臨床上，總順應性有三種不同表示方法：靜態(tài)順應性反映肺與胸廓的彈性動態(tài)順應性反映肺與胸廓的彈性外，還包括克服阻力成分比順應性順應性（C）/功能殘氣量（FRC）（此值在不同性別和年齡之間大致相同）,影響肺順應性的主要因素,生理因素：肺容積、性別、年齡、身高、體位、運動。病理因素：肺彈性阻力減低時順應性增加：如肺氣腫肺彈性阻力增加時順應性減?。喝绶嗡[、炎癥、肺不張，肺間質纖維化。肺外疾患：胸膜疾病、胸壁肌肉疾病、膈肌抬高、肥胖等。心臟疾患：如二尖瓣狹窄、間隔缺損等。,順應性下降對病人的影響,增加呼吸功造成通氣血流比失調，引起低氧血癥病人的呼吸表現(xiàn)為淺而快,順應性增加對病人的影響,病人在潮氣量呼吸時所需的跨肺壓較小，呼吸功也較小。但同時也可使小氣道狹窄閉鎖，增加氣道阻力導致肺內氣體分布不均，嚴重限制呼氣流速。,氣道阻力(Raw),呼吸道阻力通常以每秒內1升通氣量所產(chǎn)生的壓力來表示R氣道=壓力差為口腔與肺泡的壓差正常時占總阻力的近30%鼻和聲門占R氣道的75%小氣道占R氣道的10%機械通氣時R氣道=,氣道阻力(Raw),Hagen-Poiseuille(哈根-泊肅葉定律）Raw=（為流體黏度；r為管的半徑；l為管道長度）氣道直徑是影響阻力的重要因素。呼吸道阻力的正常值在成人：1-3cmH2O/L/S.發(fā)生于直徑2mm的細支氣管以上部位。,8l,影響氣道阻力升高的因素,1.氣道分泌物增多、積聚。2.氣道粘膜的腫脹。3.支氣管痙攣。4.肺氣腫。5.異物。6.腫瘤性狹窄。,等壓點理論,等壓點理論,等壓點的位置對于正常人，等壓點的位置主要取決于肺容積。80-70%的肺活量的肺容積水平時，等壓點處于肺葉支氣管；40%肺活量的肺容積水平后等壓點迅速向上游氣道移動。25%肺活量水平時，等壓點位于細支氣管水平。,時間常數(shù)（）,任一呼吸系統(tǒng)，其容積變化(V)與壓力變化(P)呈指數(shù)函數(shù)的關系，其函數(shù)特征可以用時間常數(shù)來表示：RC即容積變化(V)與壓力變化(P)的相互關系取決于阻力和順應性,時間常數(shù)（）,正常肺的時間常數(shù)為0.2秒。時間常數(shù)決定氣體在肺內的充盈和排空速度。假定潮氣量為1000ml,則在呼氣的0.2秒末，有630ml氣體呼出；在0.4秒末，共有865ml氣體呼出；0.6秒末，共有950ml氣體呼出，幾乎完成了呼氣相。順應性和阻力發(fā)生變化，勢必影響到。,100%,37%,正常,COPD,VT,=0.2,=0.9,正常肺和COPD患者呼氣相,時間常數(shù)（）,由于肺部病變的影響，使不同肺區(qū)的充盈和排空速度有所不同?？旆螀^(qū)-充盈和排空速度較快的區(qū)域慢肺區(qū)充盈和排空速度較慢的區(qū)域,機械通氣時的呼吸力學監(jiān)測,監(jiān)測動力監(jiān)測阻力監(jiān)測功,對動力的監(jiān)測,呼吸機所提供的正壓既要保證正壓通氣的療效，又要防止其負面影響,對阻力的監(jiān)測,C=R彈=平臺壓可以更好地反映肺泡內壓R氣道=,t,t,P,F,氣道峰壓,氣道平臺壓,吸氣相,呼氣相,用以克服氣道阻力（P1）,用以克服彈性阻力（P2）,對功的監(jiān)測,W吸氣=PV,壓力,容量,壓力,容量,壓力,容量,正常,R氣道,C,機械通氣時呼吸力學指標的監(jiān)測及臨床應用,呼吸力學監(jiān)測的三要素壓力（pressure，）氣道開口壓，食道壓，隆突壓流速（flow，）容積（volume）計算流量對時間的積分,0,50,100,-50,-100,Flow(L/min),Time,常用壓力指標,氣道峰壓（PD）氣道平臺壓（Ps）氣道平均壓（Pmean)內源性呼氣末正壓（PEEPi）呼氣末正壓（PEEP）,t,P,氣道峰壓,氣道平臺壓,用以克服氣道阻力（P1）,用以克服彈性阻力（P2）,呼氣末正壓,氣道峰壓（PIP）,作用：用于克服胸肺粘滯阻力和彈性阻力氣道峰壓（PIP）的影響因素順應性潮氣量PEEP氣道和氣管內導管阻力吸氣流速,氣道峰壓的臨床意義,氣道峰壓是設置壓力報警限的根據(jù)設置值約實際氣道峰壓之上5-10cmH2O以不高于45cmH2O為宜氣道峰壓與氣壓傷的關系,氣道峰壓增加的臨床意義,不伴有平臺壓的增加氣道問題伴有平臺壓的增加肺實質或間質問題或肺含氣狀態(tài)變化,平臺壓（PS）,作用:用于克服胸肺彈性阻力。平臺壓（PS）的影響因素順應性PEEP潮氣量,平臺壓的臨床意義,計算靜態(tài)順應性可近似代表肺泡壓的大小肺損傷的關系較氣道峰壓更為密切臨床嚴格限制平臺壓不超過35cmH2O,平均氣道壓(Pmean),數(shù)個周期中氣道壓的平均值與影響PIP的因素及吸氣時間長短有關近似于平均肺泡壓其大小與對心血管系統(tǒng)的影響直接相關,內源性呼氣末正壓（PEEPi）,在肺的彈性回縮下導致呼氣末肺泡內呈正壓，稱為PEEPi。PEEPi的存在說明存在動態(tài)肺過度充氣（DPH）。,PEEPi的影響因素,氣道阻力增加呼吸系統(tǒng)彈性下降氣道動態(tài)塌陷通氣量過大呼氣時間不足呼氣肌的作用,PEEPi的類型,伴有氣流受限的PEEPi不伴有氣流受限的PEEPi,PEEPi的直接生理學作用,肺泡內正壓增加肺容積,PEEPi的臨床意義,增加呼吸功,導致呼吸肌疲勞，肺泡通氣量降低對循環(huán)系統(tǒng)的影響增加肺損傷的危險性對臨床所測呼吸系統(tǒng)順應性的影響,PEEPi的監(jiān)測方法:間接觀察,胸圍增大患者呼吸費力心血管功能惡化呼氣末有持續(xù)呼氣氣流壓力控制通氣時潮氣量或每分通氣量下降容量控制通氣時氣道壓力升高胸片顯示局部肺過度充氣,PEEPi的監(jiān)測方法:直接測量,呼氣末氣道阻斷法同步記錄食道壓力與流速法,PEEPi的臨床應用,降低PEEPi：COPD，哮喘降低氣道阻力減少分鐘通氣量延長呼氣時間消除呼氣肌的作用增加PEEPi：ARDS，間質性肺病延長吸氣時間,呼氣末正壓（PEEP）,PEEP與CPAP的概念在呼氣末期將氣道壓力維持在高于大氣壓的水平，稱為呼氣末正壓（positiveendexpiratorypressure,PEEP)機械通氣時的呼氣末正壓稱為PEEP自主呼吸時應用呼氣末正壓稱為CPAP,呼氣末正壓（PEEP）,PEEP的生理學效應1.COPD：減少呼吸功，防止氣道動態(tài)塌陷2.哮喘：有爭議3.ARDS：使萎陷肺泡復張/防止肺泡再萎陷,減少分流，改善V/Q比值和順應性,呼氣末正壓（PEEP）,PEEP=0,PEEP=12,低位拐點、高位拐點,PEEP高于低位拐點2-3cmH2OPIP不超過高位拐點,傳統(tǒng)通氣,保護性通氣,胸內壓（Ppl）/食道壓（Pes）,胸內壓與食道壓的關系食道內壓能較好地反映胸內壓絕對值有一定的差別兩者的變化幅度和趨勢一致測量方法：食道球囊法,食道壓測定的臨床應用,反映胸內壓反映自主呼吸努力計算跨膈壓,阻力和順應性的測定方法：阻斷法,吸氣末阻斷法呼氣末阻斷法,氣道阻力計算公式,Raw=(PIP-Ps)/F,氣道阻力增加的原因,與氣管內導管有關管腔狹小，扭曲，牙齒咬合，痰痂形成與氣道有關氣道痙攣，分泌物增加,順應性計算公式,總靜態(tài)順應性（Cst）=VT/(Ps-PEEP-PEEPi)總動態(tài)順應性（Cdyn)=VT/(PD-PEEP-PEEPi)肺靜態(tài)順應性（Clst）=VT/(Ps-Ppl-PEEP-PEEPi)胸壁順應性總順應性肺順應性,順應性改變原因,肺僵硬：肺水腫，實變，纖維化，肺不張胸壁僵硬：脊柱側彎或其他胸壁畸形，肥胖，腹水或腹脹肺受壓：氣胸、胸腔積液動態(tài)肺充氣,呼吸力學曲線（環(huán)）,推算指標：順應性、呼吸功氣流受限和肺過度充氣的判斷確定潮氣量和最佳PEEP判斷觸發(fā)靈敏度是否合適人機協(xié)調的監(jiān)測氣道分泌物過多的判斷支擴藥物效果的判斷呼吸機管道系統(tǒng)密閉性的判斷,壓力容積環(huán)（P-V環(huán)）,靜態(tài)PV環(huán)壓力導致的容積變化只與彈性阻力有關動態(tài)PV環(huán)壓力導致的容積變化與彈性及氣道阻力有關,臨床應用,調節(jié)PEEP：LIP+23cmH2O計算呼吸系統(tǒng)順應性（Crs）調節(jié)潮氣量：使氣道壓低于UIP判斷肺泡復張的潛在可能性測定肺泡復張容積,呼吸功能不全或衰竭的病理生理改變呼吸力學改變,模式,參數(shù),通氣策略,有創(chuàng)通氣,無創(chuàng)通氣,以呼吸力學為核心的機械通氣,以呼吸力學為核心的機械通氣COPD急性加重合并呼吸衰竭,COPD的病理改變（1）,內徑2mm的中央氣道內徑2mm的外周氣道氣道纖維化和膠原沉積氣道狹窄、氣流受限肺實質（呼吸性細支氣管、肺泡和毛細血管）結構破壞、含氣量肺氣腫、肺彈性回縮力肺血管,COPD的病理改變（2）,COPD的病理生理改變,氣道分泌物，纖毛功能氣流受限，肺過度充盈（hyperinflation）內徑2mm的外周氣道狹窄肺實質改變氣體交換障礙V/Q失調,肺動脈高壓導致肺心病全身影響,COPD病理生理改變的臨床表現(xiàn),幾個相關概念,肺過度充盈（pulmonaryhyperinflation）FRC較預計值升高松弛容量（Vr，relaxationvolume）呼氣末，肺的彈性回縮力與胸廓的彈性牽拉力相等時的肺容量有時，規(guī)定FRC=Vr肺動態(tài)過度充盈（pulmonarydynamichyperinflation）呼氣末肺容量高于Vr“動態(tài)過度充盈”與“過度充盈”的關系,從呼吸力學角度認識COPD所致呼吸衰竭,呼吸系統(tǒng)阻力氣道阻力彈性阻力？過度充盈的作用過度充盈的影響因素肺彈性回縮力氣道阻力呼氣時間動態(tài)過度充盈的作用PEEPi吸氣功增加其他不利影響,P,V,PEEPi,呼氣相氣道動態(tài)萎陷,