呼吸生理與呼吸力學(xué)課件

1、呼吸生理與呼吸力學(xué)主要內(nèi)容 肺換氣 肺通氣 呼吸力學(xué)呼吸生理與呼吸力學(xué)呼吸生理與呼吸力學(xué)Terminal airwayTerminal bronchioleAlveolar ductRespiratorybronchiolesSmoothmuscleAlveoli呼吸生理與呼吸力學(xué)Perfusion of the alveoliCapillariesTerminal bronchioleBranch of pulmonary arteryAlveolusBranch of pulmonary veinRespiratory bronchiole呼吸生理與呼吸力學(xué)呼吸生理與呼吸力學(xué)Alveola

2、r designAqueous layerAqueous macrophageLamella body(stores surfactant)Type ll pneumocyte-lining cell(produces surfactant)Type l Lining cellCapillaryCO2O2呼吸生理與呼吸力學(xué)呼吸生理與呼吸力學(xué)呼吸生理與呼吸力學(xué)O2運(yùn)輸 血漿溶解O2 1.5% （1mmHg 0.003ml） 血紅蛋白結(jié)合O2 98.5% （1g 1.34ml）呼吸生理與呼吸力學(xué)CO2運(yùn)輸 血漿溶解CO2 710% 化學(xué)結(jié)合CO2 2030% （HbCO2) 血漿HCO3 6070

3、%呼吸生理與呼吸力學(xué)大氣成分 氣體 濃度 % N2 78.6 O2 20.9 CO2 0.04 H2O 0.46呼吸生理與呼吸力學(xué)氣體分壓 分壓=總壓 x 濃度(%) 大氣壓 = 760mmHg 氧分壓 = 760 x 20.9 = 158.8mmHg 二氧化碳分壓 = 760 x 0.04 = 0.30mmHg呼吸生理與呼吸力學(xué)肺泡氣體分壓 PACO2 = 40mmHg PAO2 = (760-47) x 20.9% - PACO2 /呼吸商 = 150 50 = 100mmHg呼吸生理與呼吸力學(xué)呼吸生理與呼吸力學(xué)氧解離曲線呼吸生理與呼吸力學(xué)影響氧解離曲線因素呼吸生理與呼吸力學(xué)影響氧解離曲線

4、因素呼吸生理與呼吸力學(xué)氧解離曲線位移的意義 PCO2 曲線右移 PCO2 40mmHg 80mmHg SO2 75% 65% 10%O2 組織細(xì)胞 PCO2(肺內(nèi)） SO2呼吸生理與呼吸力學(xué)Lung Ventilation/Perfusion RatiosFunctionally:Alveoli at apex are underperfused (overventilated).Alveoli at the base are underventilated (overperfused). Insert fig. 16.24Figure 16.24呼吸生理與呼吸力學(xué)PO2 = 40PCO2 =

5、 45Normal VA/QLow VA/QHigh VA/QCO2 = 45PO2 = 150PCO2 = 0PO2 = 100PCO2 = 40PO2 = 150PCO2 = 0.Ventilation Perfusion RatiosNo flow呼吸生理與呼吸力學(xué)PO2 = 40PCO2 = 45Low VA/Q.Normal VA/Q.PO2 = 100PCO2 = 40High VA/Q.PO2 = 150PCO2 = 0PO2 (mm Hg)PCO2 (mm Hg)5010015050BaseApex呼吸生理與呼吸力學(xué)肺容量潮氣量(VT)深吸氣量（IC）補(bǔ)呼氣量（ERV）肺活量(

6、VC) 功能殘氣量(FRC) 殘氣量(RV) 肺總量(TLC) 呼吸生理與呼吸力學(xué)VTTotal Lung CapacityExpiratory ReserveInspiratoryReserveFRCInspiratoryCapacityResidual Volume VitalCapacity呼吸生理與呼吸力學(xué)Expiratory ReserveResidual Volume VitalCapacityVTTotal Lung CapacityInspiratoryReserveFRCInspiratoryCapacityTLCRVRVICVTIRFRCERVC呼吸生理與呼吸力學(xué)肺通氣（1

7、） 解剖死腔 肺泡死腔 生理死腔(VD) = 解剖死腔 + 肺泡死腔 VD = (PaCO2 - PECO2)/PaCO2xVT PECO2: 呼出氣平均CO2濃度呼吸生理與呼吸力學(xué)肺通氣（2） 肺通氣量 = VT x f 肺泡通氣量 = （VT VD）x f 肺泡CO2濃度 = CO2產(chǎn)量/肺泡通氣量 肺泡通氣量 PACO2 PaCO2 肺泡通氣量 PACO2 PaCO2 呼吸生理與呼吸力學(xué)呼吸力學(xué) 彈性阻力 非彈性阻力 時(shí)間常數(shù) 內(nèi)源性呼氣末正壓 呼吸生理與呼吸力學(xué)氣體流動(dòng) 高壓 低壓 呼吸生理與呼吸力學(xué)呼吸生理與呼吸力學(xué)呼吸生理與呼吸力學(xué)呼吸肌是動(dòng)力 克服彈性阻力 肺泡彈力纖維 表面張力

8、克服非彈性阻力 呼吸生理與呼吸力學(xué)Mechanics of Breathing 呼吸生理與呼吸力學(xué)Figure 7-1From J.B. West, Respiratory Physiology: The Essentials (8th ed.), 2008, used with permission by Lippincott Williams & Wilkins呼吸生理與呼吸力學(xué)Anatomy of Pleural SacTaken from Sherwood, Human Physiology: From Cells to Systems, 5th Ed呼吸生理與呼吸力學(xué)呼吸生理與呼吸力

9、學(xué)AirliquidSURFACEPolar H2O molecules attractSurface tension呼吸生理與呼吸力學(xué)肺表面張力表面張力液體薄層肺泡腔液面壓力呼吸生理與呼吸力學(xué)where:P = pressureST = surface tensionr = radius of the bubbleP = 2ST/rLaplaces law呼吸生理與呼吸力學(xué)P = 2x1= 0.210P = 2x1= 0.45105Connected bubbles呼吸生理與呼吸力學(xué)Alveoli as bubbles呼吸生理與呼吸力學(xué)Figure 7-7From J.B. West, Re

10、spiratory Physiology: The Essentials (8th ed.), 2008, used with permission by Lippincott Williams & Wilkins呼吸生理與呼吸力學(xué)Figure 7-3From J.B. West, Respiratory Physiology: The Essentials (8th ed.), 2008, used with permission by Lippincott Williams & Wilkins呼吸生理與呼吸力學(xué)SalineAirVon Neergaard呼吸生理與呼吸力學(xué)Figure 7-

11、5From J.B. West, Respiratory Physiology: The Essentials (8th ed.), 2008, used with permission by Lippincott Williams & Wilkins呼吸生理與呼吸力學(xué)呼吸壓力胸內(nèi)壓 胸膜腔內(nèi)的壓力肺內(nèi)壓 肺泡內(nèi)壓力經(jīng)胸廓壓 肺內(nèi)壓與體表壓之差值經(jīng)肺壓 肺內(nèi)壓與胸內(nèi)壓之差值經(jīng)胸壁壓 胸內(nèi)壓與體表壓之差值 呼吸生理與呼吸力學(xué)PA (cm H2O)+1-10+0.5-0.50Air Flow (L/s)1 2 3 4time (sec)-5-8Ppl (cm H2O)The linear Dash

12、ed trace is the Ppl required to overcome recoil forces.More Ppl (solid curve) is required toovercome airway resistance to flow.N.B. P = PA-PB ResistFlow. VT (L)0.400.2Respiratory CycleInspirationExpiration-5-8-8-6-5Rest FRCInspiration End Inspiration+00- AirFlowPA= 0PplExpirationtimeRespiratory Cycl

13、eSingle VT BreathPB=0呼吸生理與呼吸力學(xué)順應(yīng)性定義 單位壓力改變時(shí)容積的改變公式 C=V/P肺順應(yīng)性 C肺 = 肺V/經(jīng)肺P胸壁順應(yīng)性 C胸壁 = 肺V/經(jīng)胸壁P 呼吸系統(tǒng)順應(yīng)性 C總 = 肺V/經(jīng)胸廓P關(guān)系 1/ C總 = 1/ C肺 + 1/ C胸壁。 呼吸生理與呼吸力學(xué)呼吸生理與呼吸力學(xué)Static Compliance CurvesExpirationInspiration呼吸生理與呼吸力學(xué)呼吸生理與呼吸力學(xué)呼吸生理與呼吸力學(xué)呼吸生理與呼吸力學(xué)呼吸生理與呼吸力學(xué)呼吸生理與呼吸力學(xué)最佳PEEP 曲線的下拐點(diǎn) 吸氣過程中，肺泡復(fù)張，肺容量增大，順應(yīng)性改善 在呼吸周期中，

14、反復(fù)出現(xiàn)肺泡復(fù)張，由于 “剪切力”的作用，會(huì)造成肺組織損傷 PEEP值高于下拐點(diǎn)，減少剪切力的損傷，對(duì)肺是一種保護(hù) 這樣設(shè)置 減少肺損傷，改善氧合，又可減少PEEP的副作用，應(yīng)稱為“最佳PEEP”呼吸生理與呼吸力學(xué)對(duì)“拐點(diǎn)”的新認(rèn)識(shí)吸氣過程中肺泡復(fù)張是一個(gè)連續(xù)的過程，開始是肺上部肺泡復(fù)張，隨著吸氣量的增加，肺的下垂部分的肺泡逐漸復(fù)張 拐點(diǎn)的測定和估算一般是在PV曲線的吸氣支上進(jìn)行，而PEEP與呼氣支關(guān)系更密切上拐點(diǎn)僅表明肺泡復(fù)張的數(shù)量減少 而不一定與肺泡過度擴(kuò)張或受到過度牽拉有關(guān)將PEEP設(shè)置在下拐點(diǎn)之上，不能有效減少剪切力對(duì)肺的損傷 呼吸生理與呼吸力學(xué) ARDSNET Ventilator

15、Management Anticipated PEEP settings at various FIO2 requirementsFiO2 0.3 0.4 0.4 0.5 0.5 0.6 0.7 0.7 0.7 0.8 0.9 0.9 0.9 1.0PEEP 5 5 8 8 10 10 10 12 14 14 14 16 18 2024 Maintain SaO2/SpO2 8895% 呼吸生理與呼吸力學(xué)順應(yīng)性的應(yīng)用肺病逐漸加重，順應(yīng)性隨之下降 輕度病變，吸氣壓 1015cmH2O中度病變， 1520cmH2O重度病變， 2530cmH2O 呼吸生理與呼吸力學(xué)呼吸生理與呼吸力學(xué)非彈性阻力 粘性

16、阻力 肺形變，組織間產(chǎn)生的磨擦阻 力，1020%氣道阻力 氣流通過氣道時(shí)遇到的磨擦阻 力, 80% 呼吸生理與呼吸力學(xué)氣流分類 層流 湍流 Reynolds 數(shù)值 = 2 V rp/ 2300 有湍流 4000 全湍流 r 半徑 p 密度 黏度 V 流速呼吸生理與呼吸力學(xué)Figure 7-12From J.B. West, Respiratory Physiology: The Essentials (8th ed.), 2008, used with permission by Lippincott Williams & Wilkins呼吸生理與呼吸力學(xué)氣道阻力（R）定義 R=P/V (P氣

17、道口與肺內(nèi)壓之差，V氣體流速)層流 R=8L/r4 (氣體黏度，L 管道長度，圓周率，r 管道半徑)湍流 R=Vf L/2r5 ( f 磨擦系數(shù)) 小氣道R 20%呼吸生理與呼吸力學(xué)Figure 7-14From J.B. West, Respiratory Physiology: The Essentials (8th ed.), 2008, used with permission by Lippincott Williams & Wilkins呼吸生理與呼吸力學(xué)氣道阻力與順應(yīng)性 條件 機(jī)械通氣 潮氣量 （VT） 順應(yīng)性計(jì)算 有效動(dòng)態(tài)順應(yīng)性 動(dòng)態(tài)順應(yīng)性 靜態(tài)順應(yīng)性呼吸生理與呼吸力學(xué)呼吸生理

18、與呼吸力學(xué)順應(yīng)性計(jì)算 有效動(dòng)態(tài)順應(yīng)性 = VT / Ppeak 動(dòng)態(tài)順應(yīng)性 = VT / P1 靜態(tài)順應(yīng)性 = VT / Pplat呼吸生理與呼吸力學(xué)有效動(dòng)態(tài)順應(yīng)性 易于監(jiān)測 包括了彈性阻力及非彈性阻力因素 Ppeak P1 Pplat 意義不同 ARDS 吸氣末平臺(tái)壓 30cmH2O呼吸生理與呼吸力學(xué)時(shí)間常數(shù)不能單從吸氣壓和順應(yīng)性去估計(jì)潮氣量的大小，必須考慮時(shí)間因素計(jì)算 時(shí)間常數(shù)=順應(yīng)性X 阻力 舉例 嬰兒 順應(yīng)性 2ml/cmH2O, 阻力40cmH2O/L/s 時(shí)間常數(shù)=0.002L/cmH2O X 40cmH2O/L/s = 0.08s 意義 1個(gè)時(shí)間常數(shù) 63% VT 3個(gè)時(shí)間常數(shù) 95% VT 5個(gè)時(shí)間常數(shù) 100% VT呼吸生理與呼吸力學(xué)內(nèi)源性PEEP 定義 呼氣末肺泡內(nèi)仍保持正壓,這一壓力稱為內(nèi)源性PEEP 原因 時(shí)間常數(shù)延長而呼氣時(shí)間不足 呼吸生理與呼吸力學(xué)呼吸生理與呼吸力