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第二节 机械通气的基本概念
本节要点:
自主呼吸与正压机械通气时的呼吸力学。
跨肺压,肺顺应性,呼吸系统顺应性,动态顺应性,静态顺应性。时间常数,正压机械通气时的峰压、平台压、呼气末压力。
一、机械通气相关的生理学名词和概念
为了更好地帮助学生了解机械通气的主要功能及如何给患者使用机械通气,本章将回顾呼吸生理学的一些基本概念。另外,这章也将回顾与机械通气压力、肺的特性(如顺应性和阻力)相关的术语和重要的机械通气的概念(如时间常数)。
(一)自主呼吸机制
1. 通气和呼吸
自主呼吸或者自主通气是一种气体进出肺的简单运动。通气的主要目的是吸入外界新鲜的空气以交换肺内的二氧化碳。呼吸的定义是指气体分子穿过一层呼吸膜的运动。外呼吸——氧气从肺内进入流动的血液中,二氧化碳从流动的血液中进入肺泡中;内呼吸——在细胞的层面上二氧化碳从细胞进入血液,氧气从血液进入细胞内。
正常吸气的完成需要借助胸腔或者胸膜腔的扩张。当吸气肌收缩时,就会产生吸气动作。在吸气肌收缩时,膈肌会下降并增加胸膜腔的垂直距离。肋间内肌的收缩使肋骨轻微的上移,将会增加胸膜腔的周径。这些肌肉的活动被称为吸气。
正常的呼气是被动的,是不需要任何肌肉做功的。正常呼气时,肌肉处于放松状态,膈肌上升处于平衡位置,肋骨也回到正常位置,胸膜腔容积减少,气体从肺泡中被压缩出来。
2. 通气中的气体流动和压力梯度
通气中最重要的一点就是理解气体流动的基本概念。空气从一个管道或者气道流过,起点的压力总是高于终点的压力,换句话说,气体总是从高压点流向低压点(压力梯度)
由于压力改变产生的气流最终会导致肺容积的改变。从口腔端和鼻腔端的气道到肺泡小气道都是传导性的气道。因此当肺泡内压低于口腔端或鼻腔端压力时,气体进入肺内。相反地,当肺泡内压高于口腔端或鼻腔端压力时,气体从肺内呼出。在呼气末或吸气末,肺泡内压和口腔、鼻腔端压力相同,没有气体流过(没有压力梯度存在)。
3. 压力单位
通气压力测量的结果通常用cmH 2O表示。这一压力是以大气压为参考并以0作为基线值。换言之,尽管在海平面上大气压是760mmHg或1034cmH 2O (1mmHg=1.36cmH 2O),压力差仍旧被定义为0cmH 2O。例如:呼吸时气道压力增加20cmH 2O,气压实际上从1034cmH 2O增加到1054cmH 2O。还有一个更常用的压力单位,例如氧分压是千帕(1kPa=7.5mmHg)。千帕是国际单位。
4. 压力的定义及其在肺内的梯度
气道开放压或者口腔内压一般称为气道压。口腔内压或气道压这一术语经常被使用,尽管这些压力也被称为上气道压力或面罩压力或邻近气道压力。压力除了应用于口腔或鼻腔,一般气道压力通常为0(也就是大气压)。
这一测量与测体表压力是一个道理。人的体表压力为0(大气压),除非这个人位于密闭的加压舱内(高压氧舱)或负压通气(铁肺)的环境下。
胸膜腔内的压力指的是脏层胸膜和壁层胸膜之间潜在间隙的压力。自主呼吸时正常胸膜腔内的压力,呼气末为-5cmH 2O,吸气末为-10cmH 2O。因为在一个患者身上很难测量胸膜腔内压力,这是一个相对测量值。在食管内放置气囊来测量食管压力,通过气囊内压力的改变可以近似估算胸膜腔内压和压力的变化。
另一个经常被测量的压力为肺泡内压。这一压力也通常称为肺内压或肺压。肺泡内的压力通常随着胸膜腔内的压力变化而变化。在吸气末肺泡内的压力大约为-1cmH 20,呼气末为+1cmH 2O。
跨气道压、跨胸廓压、跨肺压、跨呼吸压——这四个基本的气压梯度常用来描述正常的通气。
跨气道压(P TA)是指开放气道压(P awo)和肺泡内压(P A)的压力差:P TA=P awo-P A,在这一等式中,P o通常称为气道压(P aw),因此P TA=P aw-P A。P TA在传导性气道中使气道运动,代表着气流在气道中由于阻力产生的压力(例如气流阻力)。
跨胸廓压(P w)是指肺泡内压(P A)与肺和体表之间的压力差(P bs):P w=P A-P bs。它代表着在同一时间内扩张和收缩肺和胸壁需要的压力。有时可简写为P TT或P tt。
跨肺压(P L)亦或跨肺泡压力代表着肺泡(P A)和胸膜腔(P pl)之间的压力差:P L=P A-P pl。跨肺压维持着肺泡的膨胀,有时也称为肺泡膨胀压。所有的机械通气的模式都会增加跨肺压,或者降低胸膜腔内压(负压通气)或者通过增加上气道的压力(正压通气)来增加肺泡内压。有时跨肺泡压和跨肺压这一名词同义。跨壁压有时也被用来描述胸膜腔压力减去体表压力。在临床应用中,直接检测胸腔内压经常没有可行性,通常用食管导管检测食管内压,并通过气道压相减来间接代表跨肺压。但这种方法需要专门的食管导管,并要求该导管气囊放置的位置准确。
注:有时候气道压力(平台压)的测量替代肺泡压,因为肺泡压通常是在屏气情况下估测的,这个数据可通过呼吸机压力计的测量获得。这一内容会在之后的章节讲述。
当负压通气时,体表压力变成负压,这一压力被传递到胸膜腔,跨肺压增加。在正压通气时,体表压力仍然是大气压,但是当上气道的压力在传导气管内变成正压时,肺泡压这时成为正压,跨肺压增加。
跨肺压的定义在最近的文献中有所改变。有些作者将它定义为气道和胸膜腔的压力差。这一定义意味着在屏气时气道压是适用于肺部压力的而且是静态的。
跨呼吸压(P TR)是开放气道压力和体表压力的压力梯度:P TR=P awo-P bs。跨呼吸压是指在正压通气时使肺和气道同时扩张的压力。此时体表压力是大气压,通常被认为是0,因此开放气道压力可通过呼吸机压力计读取。
跨呼吸压由两部分组成,分别是跨胸廓压(这一压力需要克服弹性阻力)和跨气道压(这一压力需要克服气流阻力)。这可写成等式P TR=P TT+P TA,因此,P awo-P BS=(P AP BS)+(P aw-P A)。
在正常情况下自主呼吸时,由于胸膜腔的体积增加,胸膜腔的压力(P pl)相对于大气压变得更负,这是根据波义耳式定律得到的预期结果。在恒温条件下,随着体积的增加,压力就会下降。胸膜腔内负压会从呼气末-5cmH 2O降至吸气末-10cmH 2O。胸膜腔内的负压被传导至肺泡。肺内或肺泡内压(P A),相对于大气压变得更负。跨肺压(P L)或通过肺的压力梯度变宽。因此,在自主呼吸时肺泡内是负压。
口腔端或体表的压力仍然是大气压。这在口腔端(0)和肺泡内(-5~3cmH 2O)形成了一个压力梯度。跨气道压(P TA)力差接近[0-(-5)]cmH 2O或5cmH 2O。气体从口腔端进入到肺泡内,肺泡扩张。当肺泡内的气体容积增加,压力变成0,气流停止,这标志着吸气结束,气体不再进入肺内。口腔端的压力和肺泡内的压力均为0(也就是大气压)。
在呼气时肌肉处于放松状态。胸腔容积回到平衡位,胸膜腔内的压力回到大约-5cmH 2O。呼气时肺泡内压力增加并且变成少许正压(+5cmH 2O)。此时口腔端压力比肺泡内压力低。跨气道压力梯度使气体从肺中排出。当肺泡内压力和口腔端压力相同时,呼气停止。
(二)肺的生理特征
肺有两个主要特性:顺应性和阻力。机械通气时需要评估患者肺脏这两个重要的参数。一般情况下,两种阻力阻止肺脏的膨胀:弹性阻力和摩擦阻力。弹性阻力来自于肺脏和胸膜腔的弹性特征,它能阻碍吸气。摩擦阻力源于两种因素:呼吸时组织和器官移动产生的阻力和气体通过气道的阻力。
1. 顺应性
顺应性是弹性阻力的倒数:C=l/e或e=l/C。任何物质的顺应性是指这种物质的可扩张性。气球容易扩张是因为它有很好的顺应性。弹性阻力是一种物质被外力扩张后其回到最初形态结构的一种趋势。例如:高尔夫球和乒乓球相比,高尔夫球更有弹性因为其更容易恢复,而乒乓球的顺应性好。
肺生理学上用顺应性来描述阻止肺扩张的弹性阻力。顺应性定义为单位压力改变下的容积变化:C=ΔV/ΔP。容积的测量一般用L或ml表示,压力用cmH 2O表示。呼吸系统的顺应性是肺组织和胸膜腔两者顺应性的总和。在个人自主呼吸下,肺总的顺应性大约0.1L/cmH 2O。肺顺应性的变化很大,与个人的姿势、位置和主动呼吸有关。可以从0.05L/cmH 2O变化为0.17L/cmH 2O(50~170ml/cmH 2O)。
对于具有正常肺和胸廓的气管插管和机械通气患者,顺应性的变化幅度会很大,男性肺的顺应性可从40ml/ cmH 2O到50ml/cmH 2O之间变化,女性肺的顺应性可从35ml/cmH 2O到45ml/cmH 2O之间变化,男性和女性肺顺应性最高可以高达100ml/cmH 2O。监测肺顺应性改变是评估机械通气患者病情变化的一种重要方法。因为肺顺应性的测量一般在没有气体通过的情况下,它通常被称为静态顺应性或静态有效顺应性。
非插管患者的顺应性正常范围:0.05~0.17L/cmH 2O或50~170L/cmH 2O
气管插管患者的顺应性正常范围:男性:40~50ml/ cmH 2O,多达100ml/cmH 2O;女性:35~45ml/cmH 2O,多达100ml/cmH 2O。
肺或胸廓的改变或者两者的一起变化都会影响呼吸系统的顺应性和肺膨胀需要的压力。很多疾病降低了肺和胸廓的顺应性,增加了肺膨胀所需要的压力,ARDS就是这样的例子。相反的,肺气肿是一种会导致顺应性增加的疾病。对于肺气肿的患者,其肺膨胀所需要的压力相对较小。
对于机械通气的患者,肺顺应性的计算需要以下条件:静态时测的平台压、无气流、呼气末压。然后,呼出的潮气量通过靠近患者的连接头确定(图1-2-1)。机械通气患者计算肺静态顺应性的公式见下,这种计算包含了胸廓的弹性回缩力,因此顺应性包含了肺和胸廓的总顺应性。然而,胸廓的顺应性对于机械通气的患者一般是不变的。当患者在测量平台压时有主动吸气或主动呼气,结果将不准确。
图1-2-1 不同肺顺应性时,肺泡充盈情况
A. 正常肺单位的充盈;B. 顺应性很低的肺单位,充盈很快,但是容量很小;C. 阻力增加,肺单位充盈很慢,但是如果时间足够长,还是能够达到与A相同的容量
如果不能监测患者的跨肺压,而是直接用峰压或平台压计算顺应性,这时的监测和计算结果应该是呼吸系统顺应性(C RS)。
动态顺应性:C dyn=VT/(P peak-PEEP)
静态顺应性:C st=VT/(P plateau-PEEP)
峰压与平台压将在下面介绍。
2. 阻力
与机械通气相关的阻力或弹性阻力,是由可传导气道的解剖结构和肺以及邻近器官的组织黏滞性阻力导致的。
机械通气时随着肺和胸廓的起伏,有些组织例如肺、腹部器官、胸廓、膈肌的不断换位产生了呼吸的阻力。肺组织黏滞性阻力在大多数情况下不会改变。例如:一个肥胖患者或肺纤维化患者其肺组织黏滞性阻力会增加。但是,当这些患者机械通气时,这些阻力是不会显著改变的;另一方面,当一个患者发展为腹水或腹腔有流动性液体时,肺组织黏滞性阻力增加。
机械通气时,气道阻力是最经常被评估的因素。气体进入可传导气道的能力与气体黏滞性、气体密度、管道的长度和直径以及气体通过管道的流动速率有关。临床上,气体的黏滞性、密度、管道或气道的长度基本不变,因此,一定要仔细注意气道内腔的直径和气体流动的速率。气道内腔的直径以及气体进入肺组织的流速在以下因素时会降低,诸如:支气管痉挛、分泌物增加、黏膜水肿或气管内插管扭结。大部分呼吸机具有控制进入肺组织气流速率的功能。
在呼气循环结束时,呼吸机送气之前,肺泡和口腔端的压力相同,一般没有气流发生。既然没有气体流过,气流阻力也是不存在的。当机械通气开始时,上气道会形成一个正压,气体试图进入到压力比较低的肺泡内。然而,这种运动被气管内插管和上部传导性气道阻碍甚至阻挡。当一些气体分子碰撞气管或支气管壁时,气流速度变缓慢,为此它们需要能量(压力)来对抗气道。结果使气道扩张,使得一些气体分子处于气道内而无法进入肺泡内,另外,随着气体分子在气道流动和气流相互分层,阻碍气体流动,这被称作黏性阻力。
气流速率、气压以及气道内阻力之间的关系可以用一个等式描述:Raw=P TA/flow,Raw代表气道阻力,P TA代表口腔端和肺泡之间或跨气道的压力差。Flow指的是吸气时的气流速率,阻力通常用cmH 2O/(L•s)表示。正常情况下,清醒的个人吸气流速是0.5L/s,阻力大概是0.6~2.4cmH 2O/(L•s)。实际的数据在整个呼吸循环中是变化的,这是因为在自主通气下气流速率通常开始和结束时缓慢,在中间增快。
Raw=(PIP-Pplateau)/flow或Raw=PTA/flow
例如
(1)正常阻力评估:
放置人工气道,正常气道阻力是增加的。气流通过内直径较小的管道时,阻力会增加[阻力可以增加到5~7cmH 2O/(L•s)]。气道的疾病也可以增加阻力。清醒患者如肺气肿和哮喘等疾病,即便不插管,气道阻力可以升至13~18cmH 2O/(L•s)。更严重的阻塞性疾病可以使阻力更高。
呼吸时气道阻力增高存在弊端。阻力越高,气体需要更高的压力进入气道而不是肺泡。肺泡内压力越低,用于交换的气体就越少。
高气道阻力的另外一个弊端是,需要消耗更多的能量使气流进入阻塞气道。为了获得能量,自主呼吸的患者需要使用附属肌来呼吸,从而使胸膜腔负压变得更负,在上气道和胸膜腔之间产生更大的压力梯度促使气体流动。这在机械通气时是一样的,呼吸机产生更大的压力使得气体进入患者阻塞的气道或较小的气管内导管。
(2)气道阻力的测量:
气道阻力的压力是不容易被测量的,然而,跨气道压可以用公式来计算:PIP-P A=P TA,这个公式可以计算需要多少压力使气体进入具有气体交换功能的气道和肺泡。
例如,在机械通气时气道峰压是25cmH 2O,平台压(屏住呼吸吸气末的压力)是20cmH 2O。为克服气道阻力压力损失了25-20=5cmH 2O。实际上,对于放置合适管径的气管插管患者,5cmH 2O为克服气道阻力需要消耗的正常压力。再如,机械通气时气道峰压是40cmH 2O,平台压(屏住呼吸吸气末的压力)是25cmH 2O。为克服气道阻力压力损失了40-25=15cmH 2O,数值更高说明气道阻力增加。
呼吸机一般都会显示它提供的具体气流的设置和监测实际气流的数值。通过这些信息,在假设气流流速恒定的情况下气道阻力可以计算。例如,气流流速是60L/min,用之前的气压读数P TA为15cmH 2O。首先,气流的单位应该从L/min变为L/s(60L/min=60L/60s=1L/s)。气道阻力可以用以下等式来计算:Raw=(PIP-P plateau)/flow。
对于气管插管的患者,气道阻力的数值偏高,这一结果可能由于分泌物、黏膜水肿、支气管痉挛或者气管内插管管径过小所致。一个呼吸治疗师应更仔细地听呼吸音并且决定可能导致增加气道阻力的原因。一些具有更新的微型处理器的呼吸机可以计算气道阻力。
机械通气时压力和流速的测量也是很重要的。与在开放气道处测量获得的数据相比,在呼吸机内部测量的数据不够精确。例如,如果是在呼气阀处测量流速和呼吸机吸气端测量压力,这些数值不仅仅只包含患者气道的阻力,也包含了气体通过呼吸机管道的阻力,因此,临床医师必须知道呼吸机显示的测量值是如何获取的。
(三)时间常数
一个肺不同的部分有不同的气道阻力和顺应性。从一个肺单位到另一个肺单位的顺应性和气道阻力的数值可能完全不同。因此,肺的特性是异质性而不是同质性。一些肺单位是正常的,而另一些肺单位可以因为气道阻力增加和顺应性降低或者两者均有而受到影响。肺的病理生理学特征影响了这些特点。
气道阻力和顺应性的不同影响肺单位如何迅速的充盈和排空。每一个小的肺单位都可以被想象成为一个小的、带着吸管的可扩张的气球。假设在别的条件都是相同的情况下(例如:胸膜腔内压和肺单位的位置与不同的肺区域有关)气球所获得的容积与它的顺应性和气道阻力有关,正常肺单位在正常时间内充满可达到正常的容积。如果肺单位硬化(低顺应性),充满时间就会缩短。例如,一个新的玩具气球第一次膨胀时,需要很大的力量使其开始膨胀。高压需要克服允许气球开始膨胀的临界压力点,当气球最后膨胀起来了,就会很快,也会很快地回缩。如果在相同的时间内,相同的压力作用在硬化的肺单位上和正常的肺单位上,前者会产生较小的体积(顺应性=体积/压力)。同等的压力下,如果顺应性降低,导致体积比正常肺单位小。
如果气球(肺单位)是正常的但是吸管(气道)很狭窄(高气道阻力),气球(肺单位)充满会很慢的。气体需要更长时间才能穿过狭窄的通道,到达气球(腺泡)。如果在正常的情况下同等时间内,会导致气球体积比正常肺单位小。
如图1-2-1A,显示了正常的肺单位。在呼气开始前完全充满。一个僵硬的肺单位(图1-2-1B),充满和排空迅速但是不能在相同时间下获得与正常肺单位一样大的体积,与正常肺单位相比僵硬的肺单位充满需要更大的压力。一个高阻力肺单位(图1-2-1C)充满缓慢,需要更多的时间来让这个肺单位达到正常的容量。如果时间是一定的,高阻力肺单位将会获得更小的体积。
肺单位充满和排空的时间是可以计算的。顺应性和气道阻力的乘积称为时间常数。对于任何顺应性和气道阻力的数值,时间常数总是等于肺膨胀或肺回缩到一定体积时(百分比)所需时间的长度。时间常数是指肺充满或排空一定体积需要的时间。一个时间常数允许63%的气体体积被呼出(或吸入),2个时间常数允许86%的气体体积被呼出(或吸入),3个时间常数允许95%的气体体积被呼出(或吸入),4个时间常数允许98%的气体体积被呼出(或吸入)(图1-2-2)。例如,一个具有0.1秒的时间常数的患者,在3个时间常数或0.3秒内,95%的气体体积被呼出(或吸入)。
图1-2-2 时间常数(T C)
时间常数(顺应性×阻力)是测量呼吸系统需要多长时间完成被动呼气
计算时间常数对于设置呼吸机的呼气和吸气时间非常重要。吸气时间少于3个时间常数有可能导致不足够的潮气量被传送。延长吸气时间会允许足够的潮气量被传送和均匀地分布通气。吸气时间应该被设置为5个时间常数,尤其是在压力通气模式下,这样可以确保足够的容量被传送。如果吸气时间太长,呼吸频率可能变得太慢而没有足够的分钟通气量。
呼气时间少于3个时间常数,可能会导致肺不完全的排空。这可以增加功能残气量(FRC)和导致气体在肺内残留。一些临床医师认为使用95%~98%的容积排空水平(3~4个时间常数)对于呼气是足够的。准确的时间设置需要仔细观察患者和测量呼气末压力来确定哪个时间有更好的耐受性。
肺单位可以被描述成快肺单位或慢肺单位。快肺单位有很短的时间常数。短时间常数是因为肺单位有正常或低的气道阻力或低的顺应性,例如,发生肺纤维化的患者,快肺单位会在短时间内被充满和排空。然而,他们需要更高的压力来获得正常的肺容积。慢肺单位有长的时间常数,因为气道阻力增加或者顺应性增加,或两者同时增加。例如,肺气肿的患者,这些肺单位需要更长的时间被排空和充满。
必须要记住肺是一种少见的均匀混合的通气单位。一些肺单位排空和充满很快,然而其他肺单位却很缓慢。临床医师应该根据大部分肺的功能和患者对治疗的反应来决定基本的治疗方案。
二、呼吸机类型和机械通气术语
这一部分回顾了现在使用机械通气类型相关的资料和应用于机械通气的基本术语。
(一)机械通气的类型
三种基本的方法可模拟或替代正常的呼吸机制:负压通气、正压通气和高频通气。
1. 负压通气
负压通气试图模仿呼吸肌的实际功能,用正常生理学机制维持呼吸。一个关于负压通气的很好的例子是铁肺。该装置患者的头暴露于大气压力下,胸廓或者整个身体被密闭包含在负压的容器内(例如:压力低于大气压),在胸廓周围产生的负压被传递到胸壁进入胸膜腔内,最终进入肺泡内。历史描述的是最早期的负压通气机。
在负压通气下,胸膜腔成为负压,相对于口腔端的大气压肺泡内的负压逐渐增加。这一压力梯度的结果是气体进入肺内。这种负压通气方法类似于正常肺的机械通气。当围绕着胸壁的负压去除时呼气就发生了。肺和胸壁正常的弹性回缩力使气体被动地从肺排出。
负压通气有一定的优势。上气道可以不用气管插管或气管切开。患者可以说话或吃东西。同时,与正压通气相比,负压通气几乎没有生理学劣势。然而对于血容量减少的患者,一个正常的心血管反应并不总是存在以补偿其腹部的负压,结果是血液大量积聚在患者的腹部,减少了回心血量。另外,复杂的护理(例如,沐浴、翻身)对于这类患者来说将变得更加困难。
负压通气在20世纪70年代和80年代早期逐渐衰败,现在几乎不用。产生负压的其他方法(例如肺衣)和穿戴胸甲偶尔在90年代早期使用过。这个时期这些装置用于治疗神经系统引起的慢性呼吸衰竭。(例如小儿麻痹或肌萎缩性脊髓侧索硬化症)。然而,它们大部分已经被面罩、鼻罩或气管切开术等正压通气替代。
2. 正压通气
正压通气就是指通过气管内插管或面罩的方法使空气进入患者的肺部。例如,如果口腔端或上气道的压力是+15cmH 2O,而肺泡内的压力为0时(呼气末),口腔端和肺内的压力梯度是P TA=P awo-P A=15-0=15cmH 2O。因此,气体将会进入肺内。
吸气时上气道任何一点膨胀的压力近乎等于需要克服肺和胸壁顺应性以及气道阻力的总和。在吸气时,肺泡内的压力逐步增加为正压,肺泡内正压通过脏层胸膜传递。结果是吸气末胸膜腔内是正压。
在吸气末,呼吸机停止传送正压,口腔端的压力又恢复为周围压力(0或大气压)。肺泡内压力仍然是正压。这在口腔端和肺泡内建立了一个压力梯度,气体被呼出。
3. 高频通气
高频通气是指用高于正常的通气频率和低于正常的潮气量进行机械通气。高频通气的三个基本模式是高频正压通气(HFPPV),它使用了大约60~100 次/分的通气频率;高频喷射通气(HFJV),它使用了大约100~400之间到600次/分的通气频率;以及高频振荡通气(HFOV),它使用的通气频率上千,甚至可高达大约4000次/分。它们是通过呼吸机的型号定义的,而不是每一台呼吸机具体的的通气频率。
HFPPV使用了传统的正压通气,设置了高的频率以及低于正常的潮气量。HFPPV在20世纪70年代和80年代经常被使用,现在并不常用。HFJV呼吸机使用了一个喷射嘴,小直径的管道产生高速率的喷气直达肺内,呼气是被动的。HFOV呼吸机使用了小的活塞或装置类似于立体声喇叭的装置来回反复的传送气体,吸气时推送气体进,呼气时抽出气体。高频振荡通气最初用于呼吸窘迫的婴儿和成人以及支气管胸膜漏的婴儿。
(二)正压通气的压力定义
在机械通气中一个呼吸循环的任何一点,临床医师都可以用测压计来读取呼吸机目前压力的数值。这一读数可以在接近于口腔端(近乎于气道压)被测量,也可以在接近于呼吸机的内部被测量,它可以评估口腔端的压力或者气道开放压。绘制一个曲线图,它代表一个呼吸循环中每一个时间点的压力。接下来,将会对压力/时间曲线的每一部分进行评估。在监测患者时这些压力点用来描述通气模式以及计算各种参数和监测机械通气的患者。
1. 基线压力
可以从基线值读取压力。基线压力是0(或大气压),表示在呼气时和吸气前气道内没有额外的压力。
有时基线值>0,例如高于基线的压力存在于呼气时,这称为呼气末正压或PEEP。当PEEP设定时,呼吸机阻止患者呼气末压力为0(或大气压)。PEEP增加正常呼气末存留在肺内的气体容量,也就是PEEP增加功能残气量。被外加的PEEP称作外源性PEEP。自动PEEP(或内源性PEEP)为正压通气时的一个并发症,是指气体意外地存留于肺部,它通常发生于呼吸机传送下一次呼吸前患者没有足够的时间呼气。
2. 峰压
在正压通气时,压力计渐渐的升到峰值(P peak)。这记录了吸气末最高的压力。P peak也被称为吸气峰压或者峰气道压。
吸气时测量的压力是两个压力的总和即迫使气体通过气道阻力的压力(P TA)及当气体充满肺泡时气体容量产生的压力(P A)。PIP是指在吸气末克服气道阻力的压力和肺泡压的总和。注意:在吸气的任何一点,压力表的测量都等于P TA+P A。
3. 平台压
另外一个有测量价值的压力是平台压(P plateau)。平台压是在一次呼吸传送到患者后下一次呼气开始前测量的压力值。
呼气被呼吸机短暂的阻断(0.5~1.5秒)。为了获得这一测量值,呼吸机操作者应常规选择一个标记了“吸气保持”或“吸气终止”的控制。
平台压的测量类似于在吸气末屏住呼吸。在呼吸被屏住的这一刻,肺泡内部的压力和口腔端的压力是相等的(没有气体流动)。然而,呼吸肌的松弛以及肺组织弹性回缩力与膨胀的肺相平衡。这产生了正压并且能在压力计上读出正压。因为它发生于呼吸保持或暂停时,读数是稳定的,它稳定于一个数值。
平台压经常被用来当做肺泡压和肺内压。虽然它们相关但是并不完全相同。平台压反映了弹性回缩力在肺泡内气体容积的作用和呼吸机管道中容量产生的压力对回缩整体环路的影响。
4. 呼气末压
前面提到过,机械通气时如果没有足够的时间呼气,气体会存留在肺内。最有效阻止这一并发症的方法是监测呼吸机在呼气末的压力。如果没有外源性PEEP被增加,基线压力比正常基线高,说明出现气体存留,或者内源性PEEP存在。
(王胜昱)