呼吸力学.pptx

呼 吸 力 学,长治市中医研究所肺病科,第一页，共八十七页。,呼吸力学的概念,一门学科研究对象：呼吸运动研究方法：物理力学从力学的角度来描述和解释呼吸运动现象呼吸力学三要素：压力，流速，容积,第二页，共八十七页。,肺的解剖结构,第三页，共八十七页。,力物体之间的相互作用使物体获得加速度和发生变形功力使物体沿力的方向通过一段距离动力导致作功的力阻力阻碍物体运动的力,与呼吸相关的力学概念,第四页，共八十七页。,力、功的关系,功=力距离压力=力/面积力=压力面积功=压力面积距离呼吸功=压力容积正常呼吸做功为2.5-3J/min；最高可达10-15J/min,超过该界限，那么需要进行机械通气。,第五页，共八十七页。,呼吸运动的机械动力,膈肌、肋间内外肌胸锁乳突肌、斜角肌、腹壁肌肉、胸背部肌肉等,第六页，共八十七页。,胸内压、肺内压,1.胸内负压 平均大约为-6.7cmH2O,随呼吸周期变化。安静吸气时-10.6cmH2O，安静呼气末-2.7cmH2O.临床上用食管内压力代表胸内压。胸内负压来源：肺组织的弹性回缩力和肺泡壁外表张力。胸内负压也作用于胸腔内的心脏和大静脉，降低中心静脉压，有助于静脉回流和右心充盈。,第七页，共八十七页。,胸内压、肺内压,肺内压：即肺泡内压，正常人在呼吸暂停，声带开放，气道通畅时，肺内压与大气压相等。吸气时肺内压低于大气压，呼气时高于大气压。,第八页，共八十七页。,正常人呼吸器官的压力、容量关系,1.肺容量在功能残气量FRC时占肺总量40%，肺内压为0。2.肺容量大约等于肺总量的67%时，胸廓在天然位置，不表现弹性力量。3.肺容量超过67%以上时，胸廓与肺的弹性回缩力方向相同，共同构成扩张阻力。4.功能残气量时，用力呼气，那么呼吸肌的收缩力完全用于克服胸廓向外张开的弹性力量。,第九页，共八十七页。,呼吸系统的压力梯度,胸膜腔内压肺泡内压气道内压经胸压经肺压经胸壁压经气道压,第十页，共八十七页。,呼吸系统的压力梯度,1.胸膜腔内压 正常时功能残气位的胸膜腔内压为-5cmH2O2.肺泡内压 其大小决定于胸膜腔内压与肺向内收缩的压力之差 机械通气时，肺泡内压直接受吸气压力影响，故要注意防止通气压力过高而造成的肺损伤及对循环功能的影响。,第十一页，共八十七页。,呼吸系统的压力梯度,3.气道内压 吸气或呼气末，气流停止时，从肺泡到口鼻，气道内各处压力相等，吸气时，从口鼻到肺泡的压力递减，呼气时那么递增。呼吸运动中，气道内任意二点间的压力差，决定于其间气道阻力的大小和气流的速度。4.经胸压 相当于肺泡内压与胸廓外大气压之差，是扩张或压缩胸廓、肺脏的总压力。,第十二页，共八十七页。,呼吸系统的压力梯度,5.经肺压 相当于肺泡内压与胸膜腔内压之差，是扩张或收缩肺的压力。6.经胸壁压 相当于胸膜腔内压与胸廓外大气压之差，是扩张或收缩胸壁的压力。7.经气道压 相当于气道内外压力之差，胸腔内气道的经气道压，也是胸膜腔内压与气道内压之差。,第十三页，共八十七页。,肺顺应性,概念 物理概念，指单位压力改变时，所引起的肺容积的变化。是弹性物体的共同特性。肺的弹性E和压力P、体积V的关系：E=P V以“顺应性C表示C=1/EC=潮气量L)/压力差kPa)反映呼吸系统的“软、“硬弹性阻力正常时占总阻力的70%,主要影响因素肺胶原纤维肺泡外表活性物质肺容量P-V曲线,第十四页，共八十七页。,肺顺应性,呼吸器官总顺应性 正常人体总顺应性约：0.1L/cmH2O,=,1,肺顺应性,+,1,胸廓顺应性,第十五页，共八十七页。,肺顺应性,临床上，总顺应性有三种不同表示方法：静态顺应性反映肺与胸廓的弹性动态顺应性反映肺与胸廓的弹性外，还 包括克服阻力成分比顺应性顺应性C/功能残气量FRC 此值在不同性别和年龄之间大致相同,第十六页，共八十七页。,影响肺顺应性的主要因素,生理因素：肺容积、性别、年龄、身高、体位、运动。病理因素：肺弹性阻力减低时顺应性增加：如肺气肿 肺弹性阻力增加时顺应性减小：如肺水肿、炎症、肺不张，肺间质纤维化。肺外疾患：胸膜疾病、胸壁肌肉疾病、膈肌抬高、肥胖等。心脏疾患：如二尖瓣狭窄、间隔缺损等。,第十七页，共八十七页。,顺应性下降对病人的影响,增加呼吸功造成通气血流比失调，引起低氧血症病人的呼吸表现为浅而快,第十八页，共八十七页。,顺应性增加对病人的影响,病人在潮气量呼吸时所需的跨肺压较小，呼吸功也较小。但同时也可使小气道狭窄闭锁，增加气道阻力导致肺内气体分布不均，严重限制呼气流速。,第十九页，共八十七页。,气道阻力(Raw),呼吸道阻力通常以每秒内1升通气量所产生的压力来表示R气道=压力差为口腔与肺泡的压差正常时占总阻力的近30%鼻和声门占R气道的75%小气道占R气道的10%机械通气时 R气道=,第二十页，共八十七页。,气道阻力(Raw),Hagen-Poiseuille(哈根-泊肃叶定律 Raw=为流体黏度；r为管的半径；l为管道长度 气道直径是影响阻力的重要因素。呼吸道阻力的正常值在成人：1-3cmH2O/L/S.发生于直径2mm的细支气管以上部位。,8l,第二十一页，共八十七页。,影响气道阻力升高的因素,1.气道分泌物增多、积聚。2.气道粘膜的肿胀。3.支气管痉挛。4.肺气肿。5.异物。6.肿瘤性狭窄。,第二十二页，共八十七页。,等压点理论,第二十三页，共八十七页。,等压点理论,等压点的位置对于正常人，等压点的位置主要取决于肺容积。80-70%的肺活量的肺容积水平时，等压点处于肺叶支气管；40%肺活量的肺容积水平后等压点迅速向上游气道移动。25%肺活量水平时，等压点位于细支气管水平。,第二十四页，共八十七页。,时间常数,任一呼吸系统，其容积变化(V)与压力变化(P)呈指数函数的关系，其函数特征可以用时间常数来表示：RC 即容积变化(V)与压力变化(P)的相互关系取决于阻力和顺应性,第二十五页，共八十七页。,时间常数,正常肺的时间常数为0.2秒。时间常数决定气体在肺内的充盈和排空速度。假定潮气量为1000ml,那么在呼气的0.2秒末，有630ml气体呼出；在0.4秒末，共有865ml气体呼出；0.6秒末，共有950ml气体呼出，几乎完成了呼气相。顺应性和阻力发生变化，势必影响到。,100%,37%,正常,COPD,VT,=0.2,=0.9,正常肺和COPD患者呼气相,第二十六页，共八十七页。,时间常数,由于肺部病变的影响，使不同肺区的充盈和排空速度有所不同。快肺区-充盈和排空速度较快的区域 慢肺区充盈和排空速度较慢的区域,第二十七页，共八十七页。,第二十八页，共八十七页。,机械通气时的呼吸力学监测,监测动力监测阻力监测功,第二十九页，共八十七页。,对动力的监测,呼吸机所提供的正压既要保证正压通气的疗效，又要防止其负面影响,第三十页，共八十七页。,对阻力的监测,C=R弹=平台压可以更好地反映肺泡内压R气道=,t,t,P,F,气道峰压,气道平台压,吸气相,呼气相,用以克服气道阻力P1,用以克服弹性阻力P2,第三十一页，共八十七页。,对功的监测,W吸气=PV,压力,容量,压力,容量,压力,容量,正常,R气道,C,第三十二页，共八十七页。,机械通气时呼吸力学指标的监测及临床应用,呼吸力学监测的三要素 压力pressure，气道开口压，食道压，隆突压 流速flow，容积volume 计算流量对时间的积分,0,50,100,-50,-100,Flow(L/min),Time,第三十三页，共八十七页。,常用压力指标,气道峰压PD气道平台压Ps气道平均压Pmean)内源性呼气末正压PEEPi呼气末正压PEEP,t,P,气道峰压,气道平台压,用以克服气道阻力P1,用以克服弹性阻力P2,呼气末正压,第三十四页，共八十七页。,气道峰压PIP,作用：用于克服胸肺粘滞阻力和弹性阻力气道峰压PIP的影响因素顺应性潮气量PEEP气道和气管内导管阻力吸气流速,第三十五页，共八十七页。,第三十六页，共八十七页。,第三十七页，共八十七页。,第三十八页，共八十七页。,气道峰压的临床意义,气道峰压是设置压力报警限的根据 设置值约实际气道峰压之上5-10cmH2O 以不高于45cmH2O为宜 气道峰压与气压伤的关系,第三十九页，共八十七页。,气道峰压增加的临床意义,不伴有平台压的增加 气道问题 伴有平台压的增加 肺实质或间质问题 或肺含气状态变化,第四十页，共八十七页。,平台压PS,作用:用于克服胸肺弹性阻力。平台压PS的影响因素顺应性PEEP潮气量,第四十一页，共八十七页。,第四十二页，共八十七页。,第四十三页，共八十七页。,平台压的临床意义,计算静态顺应性 可近似代表肺泡压的大小 肺损伤的关系较气道峰压更为密切 临床严格限制平台压不超过35 cmH2O,第四十四页，共八十七页。,第四十五页，共八十七页。,平均气道压(Pmean),数个周期中气道压的平均值 与影响PIP的因素及吸气时间长短有关 近似于平均肺泡压 其大小与对心血管系统的影响直接相关,第四十六页，共八十七页。,内源性呼气末正压PEEPi,在肺的弹性回缩下导致呼气末肺泡内呈正 压，称为PEEPi。PEEPi的存在说明存在动态肺过度充气DPH。,第四十七页，共八十七页。,第四十八页，共八十七页。,PEEPi的影响因素,气道阻力增加 呼吸系统弹性下降 气道动态塌陷 通气量过大 呼气时间缺乏 呼气肌的作用,第四十九页，共八十七页。,PEEPi的类型,伴有气流受限的PEEPi 不伴有气流受限的PEEPi,第五十页，共八十七页。,PEEPi的直接生理学作用,肺泡内正压 增加肺容积,第五十一页，共八十七页。,PEEPi的临床意义,增加呼吸功,导致呼吸肌疲劳，肺泡通气量 降低 对循环系统的影响 增加肺损伤的危险性 对临床所测呼吸系统顺应性的影响,第五十二页，共八十七页。,PEEPi的监测方法:间接观察,胸围增大 患者呼吸费力 心血管功能恶化 呼气末有持续呼气气流 压力控制通气时潮气量或每分通气量下降 容量控制通气时气道压力升高 胸片显示局部肺过度充气,第五十三页，共八十七页。,PEEPi的监测方法:直接测量,呼气末气道阻断法 同步记录食道压力与流速法,第五十四页，共八十七页。,PEEPi的临床应用,降低PEEPi：COPD，哮喘 降低气道阻力 减少分钟通气量 延长呼气时间 消除呼气肌的作用增加PEEPi：ARDS，间质性肺病 延长吸气时间,第五十五页，共八十七页。,呼气末正压PEEP,PEEP与CPAP的概念 在呼气末期将气道压力维持在高于大气压的水平，称为呼气末正压positive end expiratory pressure,PEEP)机械通气时的呼气末正压称为PEEP 自主呼吸时应用呼气末正压称为CPAP,第五十六页，共八十七页。,呼气末正压PEEP,PEEP的生理学效应1.COPD：减少呼吸功，防止气道动态塌陷2.哮喘：有争议3.ARDS：使萎陷肺泡复张/防止肺泡再萎陷,减少分流，改善V/Q比值和顺应性,第五十七页，共八十七页。,呼气末正压PEEP,PEEP=0,PEEP=12,第五十八页，共八十七页。,低位拐点、高位拐点,PEEP高于低位拐点2-3cmH2OPIP不超过高位拐点,传统通气,保护性通气,第五十九页，共八十七页。,胸内压Ppl/食道压Pes,胸内压与食道压的关系 食道内压能较好地反映胸内压 绝对值有一定的差异 两者的变化幅度和趋势一致 测量方法：食道球囊法,第六十页，共八十七页。,食道压测定的临床应用,反映胸内压 反映自主呼吸努力 计算跨膈压,第六十一页，共八十七页。,阻力和顺应性的测定方法：阻断法,吸气末阻断法呼气末阻断法,第六十二页，共八十七页。,气道阻力计算公式,Raw=(PIP-Ps)/F,第六十三页，共八十七页。,气道阻力增加的原因,与气管内导管有关 管腔狭小，扭曲，牙齿咬合，痰痂形成 与气道有关 气道痉挛，分泌物增加,第六十四页，共八十七页。,顺应性计算公式,总静态顺应性Cst=VT/(Ps-PEEP-PEEPi)总动态顺应性Cdyn)=VT/(PD-PEEP-PE