心肺交互作用

關(guān)于心肺交互作用第一頁(yè)，共六十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一Basicphysiologyofheart–lunginteractionPumpfunction:PreloadatagivenHRPraorCVPAfterloadContractility.Returnfunction:Bloodvolume(vein)stressedandunstressedComplianceResistanceCO第二頁(yè)，共六十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一

Preload—Transmuralpressure

跨壁壓（Ptm）艙或血管內(nèi)外壓力差=血管內(nèi)收縮壓?Ppl非胸腔內(nèi)血管外壓=大氣壓（傳感器的零點(diǎn)）胸腔內(nèi)血管被胸膜腔內(nèi)壓包圍胸膜腔內(nèi)壓隨通氣周期變化Ppl↑→RV前負(fù)荷↓自主呼吸或負(fù)壓呼吸時(shí)Ppl和血管內(nèi)主動(dòng)脈壓力均下降Ppl下降幅度大于主動(dòng)脈壓力下降幅度Ptm實(shí)際增加→LV后負(fù)荷↑、SV↓第三頁(yè)，共六十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一FourmechanismsparticipateinthecyclicchangesofSVobservedduringmechanicalventilation.First,duringinsufflation,venousreturndecreasesduetoanincreaseinpleuralpressure.ThisdecreaseinRVpreloadleadstoadecreaseinRVoutputthatsubsequentlyleadstoadecreaseinleftventricularoutput.Second,RVafterloadincreasesduringinspirationbecausetheincreaseinalveolarpressureisgreaterthantheincreaseinpleuralpressure.However,leftventricularpreloadin-creasesduringinsufflationbecausebloodisexpelledfromthecapillariestowardtheleftatrium.Finally,leftventricularafterloaddecreasesduringinspirationbecausepositivepleuralpressuredecreasestheintracardiacsystolicpressureandthetransmuralpressureoftheintrathoracicpartoftheaortaCCM.2009第四頁(yè)，共六十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一

Ventricularafterload

Definition:theforceopposingejectionVentricularafterloadisrepresentedbytheleveloftransmuralpressure,inthecourseofsystole,withineithertheaorticroot(LVafterload)orthepulmonaryarterytrunk(RVafter-load)Thetransmuralratherthantheintraluminalpressuremustbeconsideredbecausethesegreatvesselsaswellastheventriclesareexposedtoanextramuralpressure(i.e.,ITP)whichisusuallynonatmospheric.ThemechanismswherebyrespirationinteractswithLVandRVafterloadaredifferent.第五頁(yè)，共六十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一

LVafterload

Attheonsetofspontaneousinspiration,theintraluminalpressureintheaorticrootdecreaseslessthandoesITP,duetotheconnectionofthisvesselwithextrathoracicarteries.Asaresult,aortictransmuralpressureincreases.Withspontaneousbreathingtherefore,LVafterloadisgreaterininspirationthaninexpiration.AsymmetricalchainofeventsleadstoareducedLVafterloadinthecourseofatransientincreaseinITP,suchaswithpositivepressureinflationofthelungs.SteadyincreasesinITP,aseffectedwithPEEP,similarlyunloadtheLVwithpotentiallybeneficialconsequencesinpresenceofleftheartfailure,asdescribedingreaterdetailbelow(Sect.‘‘EffectsofPEEPoncardiacoutput’’inPartII).Conversely,patientswithobstructivesleepapneahaveboutsofgreatlynegativeITPwhichincreaseLVafter-load,thuscontributingtoLVhypertrophy第六頁(yè)，共六十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一

RVafterload

AseminalpaperbyPermuttshowsthatRVafterloadishighlydependentonandincreaseswiththeproportionoflungtissueinWestzone1or2,asopposedtozone3conditions.Zones1or2existwhenevertheextraluminalpressureofalveolarcapillaries(whichisclosetoalveolarpressure,PA)exceedstheintraluminalvalue,leadingtovesselcompression.Inzone3bycontrast,intraluminalcapillarypressureexceedsPAForhydrostaticreasons,zones1and2aremorelikelytooccurinnondependentpartsofthelung.Furthermore,respiratorychangesintheintraluminalpressureofalveolarcapillariestendtotrackchangesinITPandthustodecreasemorethandoesPAduringaspontaneousinspirationandtoincreaselessthandoesPAoninflationofthelungwithpositivepressure.Thus,anyincreaseinlungvolume,whetherinthecontextofspontaneousormechanicallyassistedbreathing,hasthepotentialtopromotetheformationofzones1and2attheexpenseofzone3,andthustoincreaseRVafterload.Theseconsiderationsareofhighclinicalrelevance,notablyconcerningthepossibleinductionoraggravationofacutecorpulmonalebymechanicalventilation,asdescribedbelow(Sect.‘‘Mechanicalven-tilationandacutecorpulmonale’’inPartII).IntensiveCareMed(2009)35:45–54第七頁(yè)，共六十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一Afterload：effectoflunginflation肺膨脹影響CO肺膨脹擠壓肺泡內(nèi)血管肺膨脹必須增加胸膜腔內(nèi)壓Pv＞PA時(shí)影響很小第八頁(yè)，共六十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一

Zonesofthelung

Zone1:PA>Pa>PvZone2:Pa>PA>PvZone3:Pa>Pv>PAThezonesofthelungdividethelungintothreeverticalregions,basedupontherelationshipbetweenthepressureinthealveoli(PA),inthearteries(Pa),andtheveins(Pv):第九頁(yè)，共六十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一Zonesofthelung肺動(dòng)脈和靜脈壓力與肺部區(qū)域有關(guān)肺尖最低肺底最高直立位肺頂部Pa很可能低于PAWestJ,DolleryC,NaimarkA(1964)."Distributionofbloodflowinisolatedlung;relationtovascularandalveolarpressures".JApplPhysiol

19:713–24.第十頁(yè)，共六十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一Zonesofthelung

全肺PA=0±2cmH2O直立位肺尖與肺底動(dòng)脈壓差=20mmHg受重力影響全肺靜脈壓=5mmHg肺尖部靜脈壓=-5mmHg肺底部靜脈壓=+15mmHgPAP=25/10mmHg（Mean=15mmHg）

肺尖部mPAP=5mmHg

肺底部mPAP=25mmHg第十一頁(yè)，共六十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一Zonesofthelung正常人群全部肺區(qū)Pa>PAZone1正常情況下不存在正壓通氣時(shí)可以存在PA>Pa受肺泡壓力影響區(qū)域血管徹底塌陷血流消失死腔通氣第十二頁(yè)，共六十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一ZonesofthelungZone2位于心臟上方3cm以上肺區(qū)

區(qū)域血流呈搏動(dòng)狀毛細(xì)血管床靜脈端阻塞→無(wú)血流動(dòng)脈端壓力超過(guò)PA時(shí)產(chǎn)生血流如此反復(fù)循環(huán)正常肺大部分位于Zone3存在連續(xù)血流zone1通氣/血流比＞zone3第十三頁(yè)，共六十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一ZonesofthelungPA>Pv(WestzoneII肺區(qū))右室后負(fù)荷隨肺膨脹增加隨肺泡壓1:1增加肺血管血流淤滯→肺水↑第十四頁(yè)，共六十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一TherelationbetweenlungvolumeandthepulmonaryvascularresistanceAslungvolumeincreasesfromresidualvolume(RV)tototallungcapacity(TLC),thealveolarvesselsbecomeincreasinglycompressedbythedistendingalveoli,andsotheirresistanceincreases,whereastheresistanceoftheextra-alveolarvessels(whichbecomelesstortuousaslungvolumeincreases)falls.Thecombinedeffectofincreasinglungvolumeonthepulmonaryvasculatureproducesthetypical“Ushaped”curveasshown,withitsnadir,oroptimum,ataroundnormalfunctionalresidualcapacity(FRC).WhittenbergerJL,etal.JApplPhysiol1960;15:878–82.第十五頁(yè)，共六十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一Frank–StarlingrelationshipsbetweenventricularpreloadandstrokevolumeAgivenchangeinpreloadinducesalargerchangeinstrokevolumewhentheventricleoperatesontheascendingportionoftherelationship(A,conditionofpreloaddependence)thanwhenitoperatesontheflatportionofthecurve(B,conditionofpreloadindependence).第十六頁(yè)，共六十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一Frank–StarlingrelationshipsbetweenventricularpreloadandstrokevolumeSchematicrepresentationofFrank–Starlingrelationshipsbetweenventricularpreloadandstrokevolumeinanormalheart(A)andinafailingheart(B).Agivenvalueofpreloadcanbeassociatedwithpreloaddependenceinanormalheartorwithpreloadindependenceinafailingheart.第十七頁(yè)，共六十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一ReturnfunctionHeartstressedvolumeUnstressedvolumeHeight:TotalBVEmptyingBVResistanceCompliance:Surface/HeightrelationshipReturnfunction:Bloodvolume(veins/venules)stressedandunstressedComplianceResistance第十八頁(yè)，共六十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一Returnfunction正常靜脈回心反流梯度=4–8mmHgPpl小量增加可顯著改變靜脈回心反流梯度Ppl＞0時(shí)的兩種代償過(guò)程增加血容量補(bǔ)液一段時(shí)間后腎臟鹽潴留代償機(jī)制發(fā)揮作用靜脈容量血管收縮Unstressedstressedvolume→stressedvolume迅速增加stressedvolume10–15ml/kg第十九頁(yè)，共六十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一ReturnfunctionUnstressedvolumeStressedvolumeStressedvolumeUnstressedvolumeContractionofsmoothmuscleinvascularwallsReturntoheart↑第二十頁(yè)，共六十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一theinteractionofvenousreturncurve(upperleft)andcardiacfunctioncurve(upperright)definethe‘working’cardiacoutput,venousreturnandrightatrialpressure(Pra)valuesGuytonAC.Determinationofcardiacoutputbyequatingvenousreturncurveswithcardiacresponsecurves.PhysiolRev1955;35:123–129.第二十一頁(yè)，共六十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一Forexample患者：中度肺疾病，PEEP=20cmH2OPpl可能增加8cmH2O（

約7mmHg）相對(duì)于大氣壓CVP=15mmHg

室壁膨脹壓=8mmHg第二十二頁(yè)，共六十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一Forexample心臟水平外周毛細(xì)血管壓=15mmHg

正常外周靜脈回心阻力=4–8mmHg

外周靜脈靜水壓=19–23mmHg凈液體濾過(guò)到組織間隙背側(cè)毛細(xì)血管額外靜水壓平均值=7cm該部位外周靜脈靜水壓=26–30mmHg高的心臟充盈壓可能增加高PEEP患者CO代價(jià)：血管內(nèi)血漿液體滲出增加第二十三頁(yè)，共六十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一ModelofthecirculationshowingfactorsthatinfluencesystemicvenousdrainageRH和胸腔內(nèi)大靜脈受Ppl影響，并隨呼吸周期變化吸氣時(shí)膈肌下降→IAP↑呼氣時(shí)IAP正常（接近大氣壓）外周靜脈壓不受呼吸周期影響全身性靜脈回流(brokenarrow)取決于驅(qū)動(dòng)壓（胸腔外大靜脈[EGV]壓-RAP）自主吸氣時(shí)Ppl(RAP)↓，IAP(EGV)↑第二十四頁(yè)，共六十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一EffectsofincreaseinairwaypressureandvolumeRightventricleDecreasedpreloadIncreasedafterloadReducedcontractilityCompressionofheartincardiacfossaLeftventricleDecreasedpreloadDecreasedcomplianceVariableeffectson(autonomousnervoussystemcontrolof)contractilityDecreasedafterloadCompressionofheartincardiacfossaMechanicalventilationaltersintrathoracicpressuresandtherebyaffectsthecardiovascularsystem,mainlytherightventricle第二十五頁(yè)，共六十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一CardiovasculareffectsofmechanicalventilationandapplicationofPEEP第二十六頁(yè)，共六十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一Effectsofincreaseinairwaypressureandvolume氣道壓力和容量對(duì)心臟負(fù)荷和功能的影響很復(fù)雜對(duì)CO的影響取決于心臟和肺血管的基礎(chǔ)功能Paw↑對(duì)前負(fù)荷的影響通常占優(yōu)右室后負(fù)荷損害性增加難以預(yù)測(cè)血液動(dòng)力學(xué)嚴(yán)重受損時(shí)應(yīng)考慮缺乏液體反應(yīng)時(shí)應(yīng)考慮Echocardiography可指導(dǎo)治療

應(yīng)考慮心肺交互作用對(duì)臨床表現(xiàn)和治療的影響第二十七頁(yè)，共六十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一

Hemodynamicmonitoring—Bloodpressure

BP↓（隨呼吸機(jī)設(shè)置變化）意味著CO↓、組織氧合↓需要恢復(fù)先前通氣設(shè)置呼吸正壓↑而BP沒有下降并不意味著CO沒有下降CO↓時(shí)神經(jīng)-體液反射能迅速增加SRV以維持或增加BPBP↓檢測(cè)CO變化特異性高，敏感性低第二十八頁(yè)，共六十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一Hemodynamicmonitoring—CVPCVP不表示血容量CVP不能表示容量反應(yīng)性一個(gè)特定的CVP值不表明患者是否具有容量反應(yīng)性高CVP表明患者不太可能具有容量反應(yīng)性CVP＞10–12mmHg第二十九頁(yè)，共六十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一Hemodynamicmonitoring—CVP應(yīng)用CVP時(shí)首先要基于臨床和生化檢查來(lái)判斷患者是否需要優(yōu)化血液動(dòng)力學(xué)其次是快速補(bǔ)液是否改善血液動(dòng)力學(xué)最后是當(dāng)CVP隨擴(kuò)容增加時(shí)是否能增加COCVP應(yīng)在一定的安全范圍內(nèi)第三十頁(yè)，共六十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一

Hemodynamicmonitoring—CVP

Forexample患者：中度肺疾病，PEEP=20cmH2OPpl可能增加8cmH2O（

約7mmHg）相對(duì)于大氣壓CVP=15mmHg

室壁膨脹壓=8mmHg第三十一頁(yè)，共六十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一Hemodynamicmonitoring—CVP心臟水平外周毛細(xì)血管壓=15mmHg

外周靜脈回心阻力=4–8mmHg

外周靜脈靜水壓=19–23mmHg凈液體濾過(guò)到組織間隙背側(cè)毛細(xì)血管額外靜水壓平均值=7cm該部位外周靜脈靜水壓=26–30mmHg高的心臟充盈壓可能增加高PEEP患者CO代價(jià)：血管內(nèi)血漿液體滲出增加第三十二頁(yè)，共六十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一存在較大肺分流時(shí)，低CO影響PaO2CO↓→SvO2↓→CaO2↓監(jiān)測(cè)SvO2orScvO2有用SvO2orScvO2很低表明增加CO將增加PaO2第三十三頁(yè)，共六十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一Diagnosticusesofventilatoryvariationinvascularpressurewaves-Respiratoryvariationsincentralvenouspressure

Interactionofvenousreturnandcardiacfunctioncurveswithrespiratoryvariation第三十四頁(yè)，共六十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一Interactionofvenousreturnandcardiacfunctioncurveswithrespiratoryvariations第三十五頁(yè)，共六十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一Evaluationofrespiratoryfunction

CVP與PAOP可用來(lái)評(píng)價(jià)通氣功能PAOP通氣變異度可表明Ppl的變化[27].自主負(fù)壓吸氣時(shí)，PAOP下降輕度低估了Ppl的下降大多數(shù)病人肺充氣時(shí)左室充盈增加正壓呼吸時(shí)，PAOP增加輕度高估了Ppl的增加第三十六頁(yè)，共六十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一EvaluationofrespiratoryfunctionCVP的變化基本不反應(yīng)Ppl的變化右心容量來(lái)源于胸腔外基本不隨Ppl而變化吸氣觸發(fā)時(shí)CVPorPAOP出現(xiàn)大的負(fù)向變化trigger設(shè)置不當(dāng)Raw↑肺順應(yīng)性↓吸氣驅(qū)動(dòng)增強(qiáng)需調(diào)整通氣設(shè)置或增強(qiáng)鎮(zhèn)靜第三十七頁(yè)，共六十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一EvaluationofrespiratoryfunctionCVP隨MV顯著增加表明Ppl顯著增加胸壁順應(yīng)性↓胸壁水腫胸腔積液量大IAP增加第三十八頁(yè)，共六十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一Evaluationofrespiratoryfunction用力呼氣使CVP增高需觀察多個(gè)呼吸周期取呼氣末獲得值（最長(zhǎng)和最低值）(Fig.3b)呼氣階段患者增加收縮呼氣肌時(shí)，整個(gè)呼氣階段心臟充盈壓增加(Fig.3c)這些患者CVP呼氣末值誤導(dǎo)前負(fù)荷的估價(jià)取呼氣開始時(shí)的CVP值可能更有效患者試圖談話時(shí)消失氣管插管降低呼氣肌收縮后消失第三十九頁(yè)，共六十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一Exampleofpulmonaryarteryocclusionpressure(Ppao),areflectionofleftatrialpressure,andCVPinapatientonapressuresupportof6cmH2O第四十頁(yè)，共六十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一Conclusion對(duì)于簡(jiǎn)單的MV患者間斷觀察BP和SpO2足夠了通氣管理很困難時(shí)監(jiān)測(cè)血液動(dòng)力學(xué)試圖增加PaO2時(shí)需評(píng)價(jià)CO以保證MV不降低DO2從CVP和BP波形可獲得很多信息指導(dǎo)治療第四十一頁(yè)，共六十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一Usingheart–lunginteractionstoassessfluidresponsivenessduringmechanicalventilation第四十二頁(yè)，共六十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一Respiratoryvariationsinarterialpressureandstrokevolume控制通氣吸氣段Ppl↑→靜脈回心梯度↓→RV充盈和CO↓BP↑肺充氣→肺靜脈排空→LV充盈增加→LVCO↑Ppl↑→LV后負(fù)荷↓控制通氣呼氣段BP↓SV↓第四十三頁(yè)，共六十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一RespiratorychangesinairwayandarterialpressuresinamechanicallyventilatedpatientThepulsepressure(systolicminusdiastolicpressure)ismaximal(PPmax)attheendoftheinspiratoryperiodandminimal(PPmin)threeheartbeatslater(ieduringtheexpiratoryperiod).SVRI=CI/(MAP-CVP)MAP=CI/SVRI+CVP第四十四頁(yè)，共六十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一Usingheart–lunginteractionstoassessfluidresponsivenessduringmechanicalventilationRelationshipbetweentherespiratorychangesinpulsepressurebeforevolumeexpansion(Baseline；△PP)andthevolumeexpansion-inducedchangesincardiacindex(y-axis)in40septicpatientswithacutecirculatoryfailure.Thehigher△PPisbeforevolumeexpansion,themoremarkedtheincreaseincardiacindexinducedbyvolumeexpansion.MichardF.AmJRespirCritCareMed2000,162:134–138第四十五頁(yè)，共六十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一Usingheart–lunginteractionstoassessfluidresponsivenessduringmechanicalventilationRelationshipbetweentherespiratorychangesinpulsepressureonZEEP(y-axis)andthePEEP-inducedchangesincardiacindex(x-axis)in14ventilatedpatientswithacutelunginjury.Thehigher△PPisonZEEP,themoremarkedthedecreaseincardiacindexinducedbyPEEP.MichardF.AmJRespirCritCareMed1999,159:935–939.第四十六頁(yè)，共六十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一第四十七頁(yè)，共六十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一Usingheart–lunginteractionstoassessfluidresponsivenessduringmechanicalventilation第四十八頁(yè)，共六十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一Usingheart–lunginteractionstoassessfluidresponsivenessduringmechanicalventilation第四十九頁(yè)，共六十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一第五十頁(yè)，共六十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一Usingheart–lunginteractionstoassessfluidresponsivenessduringmechanicalventilationMichardF.AmJRespairCritCareMed1999;159:935–939.第五十一頁(yè)，共六十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一Determinantsofpulsevariation第五十二頁(yè)，共六十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一Ventilatoryvariationsinarterialpressureorstrokevolumehavealsobeenshownnottobepredictiveinpatientswithsmallertidalvolumes,increasedWestzoneIIconditionsandinpatientswithpulmonaryhypertension[24,25,26]第五十三頁(yè)，共六十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一Hemodynamicchangesduringdiscontinuationofmachanicalventilationinmedicalintensivecareunitpatients

第五十四頁(yè)，共六十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一Hemodynamicchangesduringdiscontinuationofmachanicalventilationinmedicalintensivecareunitpatients第五十五頁(yè)，共六十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一Hemodynamicchangesduringdiscontinuationofmachanicalventilationinmedicalintensivecareunitpatients第五十六頁(yè)，共六十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一Hemodynamicchangesduringdiscontinuationofmachanicalventilationinmedicalintensivecareunitpatients第五十七頁(yè)，共六十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一Patternsofcardiacfunctionandplasmacatecholaminelevelsdifferedbetweenpatientswhodidordidnotachievespontaneousventilationwithatrialofcontinuouspositiveairwaypressure.Cardiacfunctionmustbesystematicallyconsideredbeforeandduringthereturntospontaneousventilationtooptimizethelikelihoodofsuccess.SusanKF.AmericanJournalofCriticalCare.2006;15:580-594第五十八頁(yè)，共六十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一summaryEffectsofincreaseinairwaypressureandvolumeonrightandleftventricleHeart-lunginteractionsmayplayaroleinthemanifestationsandtreatmentofavarietyofdisordersUsingheart–lunginteractions(PPV)canassessfluidresponsivenessduringmechanicalventilationCardiacfunctionmustbesystematicallyconsideredbeforeandduringthereturntospontaneousventilationtooptimizethelikelihoodofsuccess第五十九頁(yè)，共六十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一謝謝第六十頁(yè)，共六十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一HypoxicpulmonaryvasoconstrictioninhumanlungsAnaesthesiology1997,86:308-315第六十一頁(yè)，共六十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一Hypoxicpulmonaryvasoconstrictioninhumanlungs第六十二頁(yè)，共六十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一ModelofthecirculationshowingfactorsthatinfluencesystemicvenousdrainageRHandintrathoracicgreatveinsaresubjectedtopleuralpressure(PPl),whichvariesthroughouttherespiratorycycle.IAPincreaseswithinspir