和機械通氣相關(guān)基礎(chǔ)理論

1、關(guān)于與機械通氣相關(guān)的基礎(chǔ)理論第1頁，共69頁，2022年，5月20日，15點36分，星期四一、呼吸生理（一）肺容量：靜態(tài)與動態(tài)；（二）通氣：通氣量、氣體分布、通氣功能評價；（三）血流：（四）肺內(nèi)氣體交換；（五）肺的力學(xué)；（六）呼吸調(diào)節(jié)。第2頁，共69頁，2022年，5月20日，15點36分，星期四（一）肺容量 1、靜態(tài)：平靜呼吸或不受時間限制時肺的容量變化； 2、動態(tài)：受時間限制時呼吸容量變化（最大程度用力呼吸過程中肺的容量變化）。第3頁，共69頁，2022年，5月20日，15點36分，星期四1、靜態(tài)肺容量肺活量 (vital capacity，VC)殘氣量 (Residual Volume，

2、RV)肺總量 (total lung capacity，TLC) TLCVCRV 4個容量 (volume)：補吸氣量(IRV) 潮氣量（TV） 補呼氣量(ERV) 殘氣量(RV)4個總量(capacity)：深吸氣量(IC)、 VC、FRC、TLC 第4頁，共69頁，2022年，5月20日，15點36分，星期四2、動態(tài)肺容量呼氣流速；動態(tài)肺容量（略）時間肺活量(time vital capacity)、用力肺活量(forced vital capacity， FVC)；2001200mlVC水平的最大呼氣流速(maximal expiratory flow rate， MEFR2001200

3、)；最大呼氣中段流速(maximal mid-expiratory flow rate，MMEF2575%、MMEF5075%)；流量-容積(flow-volume，F(xiàn)-V)曲線；最大吸氣流速(maximal inspiratory flow rate，MIFR)；呼吸肌力量(Pmus)或強度；最大吸氣壓力(maximal inspiratory pressure，MIP)和最大呼氣壓力(maximal expiratory pressure，MEP)；第5頁，共69頁，2022年，5月20日，15點36分，星期四影響呼氣流速的三個因素呼氣肌的力量(muscular pressure，Pmus

4、)；肺的彈性回縮力(elastic recoil pressure，Pel)；氣道阻力(Airway Resistance，Raw)。 第6頁，共69頁，2022年，5月20日，15點36分，星期四用力與呼氣流速一般情況下 Pmus呼氣肌的力量與Pel肺的彈性回縮力與呼氣流速成正比： 呼氣用力愈大，彈性回縮力愈大，呼氣流速愈快；Raw氣道阻力與呼氣流速成反比： Raw愈高，呼氣流速愈慢。第7頁，共69頁，2022年，5月20日，15點36分，星期四正常人呼氣流速受限在深吸氣末用力呼氣，以VC肺活量水平為橫軸，呼氣流速為縱軸，記錄流速-容量(F-V)曲線；25%VC以上：用力依賴(effort

5、dependent)；75%VC以下：非用力依賴(effort independent)；有肺和胸部疾患時，這種流速受限會更加明顯。第8頁，共69頁，2022年，5月20日，15點36分，星期四用力呼氣流速受限機制等壓點(equal pressure point，EPP)學(xué)說第9頁，共69頁，2022年，5月20日，15點36分，星期四等壓點(EPP)學(xué)說Ppl 肺泡壓 PinPout Ppl = Pin Pin Pout驅(qū)動壓(driving pressure)肺泡壓(alveolar pressurePal=Ppl+Pel上游段(upstream segment，US)下游段(downst

6、ream segment，DS)肺彈性阻力氣道內(nèi)壓氣道外壓肺泡壓第10頁，共69頁，2022年，5月20日，15點36分，星期四等壓點(EPP)學(xué)說趨使氣體呼出的驅(qū)動壓(driving pressure)=肺泡壓(alveolar pressure，Pal)=Ppl+Pel；用力呼氣時：Ppl正壓（20cmH2O），Pel（10cmH2O）， Pal= Ppl+Pel=30cmH2O。氣道外壓力為20cmH2O；呼氣后,氣流速度增加,氣道阻力增加，Ppl不斷被衰減；當(dāng)衰減至某一點,此點氣道內(nèi)、外相等時就被稱為等壓點(EPP)；第11頁，共69頁，2022年，5月20日，15點36分，星期四等壓

7、點(EPP)形成后等壓點上端靠近肺泡側(cè)，為上游段(upstream segment，US)，等壓點下端，靠近口腔側(cè)為下游段(downstream segment，DS)。上游段氣道內(nèi)壓(Pin)Pout，氣道不會被壓迫而變窄；下游段，驅(qū)動壓(Pal)衰減，PinPout，氣道不同程度受壓縮；氣道被動態(tài)壓縮，氣道阻力繼續(xù)增加，呼氣流速進一步減慢。繼續(xù)用力，只能增加氣道外壓(Ppl = Pin)，使內(nèi)外壓力差更大，氣道受壓更加明顯，流速受限亦愈明顯，由此即形成了正常人在75%VC（2625-3000）（肺活量：男性3500-4000ml，女性2500-3500ml）以下水平的流速受限。第12頁，共

8、69頁，2022年，5月20日，15點36分，星期四呼氣用力與等壓點(EPP)一旦氣道動態(tài)壓縮形成，呼氣愈用力，氣道壓縮愈明顯：Pin Pout。第13頁，共69頁，2022年，5月20日，15點36分，星期四COPD與等壓點(EPP)氣道阻力增加患者：習(xí)慣于慢呼氣；（氣道阻力與氣流速度成正比，氣流速度愈快，阻力愈大，等壓點形成愈早，氣道動態(tài)壓縮亦愈明顯，呼氣流速更加受限；減慢呼氣，能減慢氣流速度，有助于EPP向口腔方向移動，使氣道動態(tài)壓縮減少，呼氣流速受限可得減輕）肺氣腫病人：肺泡彈性回縮力下降，Pal下降，EPP更靠近肺泡側(cè)，氣道動態(tài)壓縮同樣增加。COPD習(xí)慣噘嘴樣呼氣，原因在于通過口腔增

9、加阻力，限制呼氣流速，減少氣道動態(tài)壓縮，氣體容易呼出。第14頁，共69頁，2022年，5月20日，15點36分，星期四（二）肺的通氣通氣量氣體分布通氣功能評價。第15頁，共69頁，2022年，5月20日，15點36分，星期四1、通氣量分鐘通氣量：靜息、最大分鐘通氣量；肺泡通氣量：有效通氣量；死腔通氣量：解剖與肺泡死腔通氣量。 VD/VT 增加，肺泡通氣/血流比率失調(diào)，無效通氣量增加。第16頁，共69頁，2022年，5月20日，15點36分，星期四2、氣體分布生理性氣體分布不均：重力與體位；病理性氣體分布不均：肺不張； 肺水腫； 支氣管阻塞或痙攣 第17頁，共69頁，2022年，5月20日，15

10、點36分，星期四時間常數(shù)（TC）時間常數(shù)(TC)氣道阻力(R)順應(yīng)性(C)第18頁，共69頁，2022年，5月20日，15點36分，星期四3、通氣功能評價(1)限制性通氣功能障礙；(2)阻塞性通氣功能障礙；第19頁，共69頁，2022年，5月20日，15點36分，星期四(1)限制性通氣功能障礙肺間質(zhì)性疾患：間質(zhì)性肺炎、肺纖維化、塵肺、肺水腫；肺占位性病變：肺腫瘤和肺囊腫；胸膜疾患：氣胸、血胸、胸腔積液、纖維胸；胸壁疾患：外傷、脊柱后側(cè)突、脊椎炎、神經(jīng)肌肉疾患；胸腔外疾患：腹膜炎、腹水、妊娠等。第20頁，共69頁，2022年，5月20日，15點36分，星期四(2)阻塞性通氣功能障礙上呼吸道阻塞疾

11、患：如咽和喉部的腫瘤、水腫與感染，異物阻塞；氣管和周圍氣道阻塞疾患：氣管腫瘤、萎縮和狹窄，支氣管炎，支氣管擴張、支氣管哮喘，阻塞性肺氣腫。第21頁，共69頁，2022年，5月20日，15點36分，星期四通氣功能評價限制性：肺擴張受限-肺活量、深吸氣量和肺總量減少， 殘氣量可正常或由于肺纖維性收縮而減少； RV/TLC可以正常、增加或減少； 呼吸頻率常增加。阻塞性：用力呼氣量、最大通氣量減低； RV、FRC和TLC增加； VC早期變化不明顯。第22頁，共69頁，2022年，5月20日，15點36分，星期四通氣功能評價肺功能測定：肺容量、通氣功能、彌散、力學(xué)； 輕、中、重度通氣功能障礙；活動后氣喘

12、程度： 輕- 上三樓氣喘； 中- 上二樓氣喘； 重度-走平路氣喘。第23頁，共69頁，2022年，5月20日，15點36分，星期四（三）肺的血流1、肺血管床解剖學(xué)特點；2、肺循環(huán)壓力；3、肺循環(huán)阻力；4、肺血容量；5、肺血流分布；6、影響肺循環(huán)因素；7、肺循環(huán)功能。第24頁，共69頁，2022年，5月20日，15點36分，星期四1、肺血管床解剖學(xué)特點（1）兩套供血系統(tǒng)： 體循環(huán)：支氣管動、靜脈； 肺循環(huán)：供給肺泡進行氣體交換。（2）高容量和可擴張性：（3）肺循環(huán)壓力低：僅為體循環(huán)的1/10。第25頁，共69頁，2022年，5月20日，15點36分，星期四2、肺循環(huán)壓力肺動脈壓（缺氧）肺靜脈壓（

13、左心功能）肺毛細血管壓（左心功能）肺毛細血管嵌壓（左心功能）第26頁，共69頁，2022年，5月20日，15點36分，星期四3、肺血流分布低壓系統(tǒng)，血流分布受重力、體位、肺泡內(nèi)壓等多種因素的影響。區(qū)(上區(qū))-肺尖部：PAPaPV，即肺血流的流入壓低于肺泡內(nèi)壓，血管被壓，肺血流量少。區(qū)(中區(qū))-相當(dāng)于心臟水平的肺組織：PaPAPV。肺動脈壓升高，大于肺泡內(nèi)壓和肺靜脈壓，肺血流逐漸增加。區(qū)(下區(qū))：PaPVPA，肺血流壓力差決定肺血流量。第27頁，共69頁，2022年，5月20日，15點36分，星期四4、影響肺循環(huán)因素心臟的收縮和舒張呼吸：正壓呼吸時，肺血流量減少；負壓呼吸時，肺血容量增加。體位血

14、管擴張藥：其他：運動、發(fā)熱、甲狀腺機能亢進、動靜脈瘺等均可使肺血流量增高。肺靜脈壓升高：左心衰竭、二尖瓣狹窄、肺靜脈栓塞、低氧血癥、高碳酸血癥、酸中毒、肺氣腫、肺間質(zhì)纖維化、肺血管血栓栓塞、血液粘滯性增高以及使肺血管痙攣的物質(zhì)如組胺、血管緊張素等，均可使肺血管阻力增高，減少肺血流第28頁，共69頁，2022年，5月20日，15點36分，星期四5、肺循環(huán)功能呼吸功能與非呼吸功能呼吸功能：氣體交換；非呼吸功能：濾過、代謝、左心貯藏庫（肺循環(huán)壓力低、阻力小，肺毛細血管床可膨脹性大，左心房壓力稍微改變，即可使肺血容量改變）、細胞、體液免疫和肺的防御機制。第29頁，共69頁，2022年，5月20日，15

15、點36分，星期四（四）肺的換氣功能1、通氣血流(VA/Q)2、彌散第30頁，共69頁，2022年，5月20日，15點36分，星期四1、通氣血流(VA/Q)(1)正常VA/Q：VA/Q 0.8 體位與重力引起差異；（2）VA/Q失調(diào)： 靜脈血摻雜，VA/Q0.8 無效通氣，VA/Q0.8第31頁，共69頁，2022年，5月20日，15點36分，星期四2、彌散氧和二氧化碳在肺泡內(nèi)通過呼吸膜進行氣體交換的過程?？亢粑蓚?cè)氣體分壓差造成，是生理條件下的物理現(xiàn)象。第32頁，共69頁，2022年，5月20日，15點36分，星期四影響彌散的因素氧和二氧化碳的物理特性：彌散屏障的厚度和面積；氣體與血液接觸時

16、間；VA/Q。第33頁，共69頁，2022年，5月20日，15點36分，星期四（五）肺的力學(xué)呼吸動力胸和肺順應(yīng)性氣道阻力呼吸功第34頁，共69頁，2022年，5月20日，15點36分，星期四1、呼吸動力呼吸中樞支配下的胸腔體積變化和肺組織的彈性回縮，構(gòu)成肺泡與大氣壓之間的壓力差，使氣體在吸氣時進入肺內(nèi)，呼氣時排出。第35頁，共69頁，2022年，5月20日，15點36分，星期四影響呼吸動力因素呼吸中樞；胸腔的完整性；肺組織彈性回縮。第36頁，共69頁，2022年，5月20日，15點36分，星期四2、胸和肺順應(yīng)性（動態(tài)與靜態(tài)） 容量改變(V)順應(yīng)性(C) L/cmH2O 壓力改變(P)第37頁，

17、共69頁，2022年，5月20日，15點36分，星期四影響胸和肺順應(yīng)性因素肺容量；呼、吸氣相；肺泡表面張力與表面活性物質(zhì)；肺組織彈性。第38頁，共69頁，2022年，5月20日，15點36分，星期四肺泡表面張力與表面活性物質(zhì)Laplace公式： 2TP rP=肺泡內(nèi)縮力，T=表面張力，r=肺泡半徑。第39頁，共69頁，2022年，5月20日，15點36分，星期四3、氣道阻力（cmH2O/L/sec ）定義：單位流速所需要的壓力差。一般以每秒鐘內(nèi)通氣量為1L時的壓力差表示： 氣道通口壓(Pao)肺泡壓(Palv)氣道阻力(R) cmH2O/L/sec 流速第40頁，共69頁，2022年，5月20

18、日，15點36分，星期四氣道阻力分布大部分位于上呼吸道：鼻、口腔、咽喉和氣管。周圍呼吸道（直徑2mm），阻力僅占總阻力20%左右。第41頁，共69頁，2022年，5月20日，15點36分，星期四影響氣道阻力因素（1）氣流形式和速度；層流或線流：PK1V湍流或渦流：PK2V2 混合型：PK1VK2 V2(K1、K2常數(shù)同上)（2）氣道管徑和長度： 8nl阻力(n為氣體粘滯度，l為氣道長度，為管道半徑) r4（3）氣體物理性質(zhì)：第42頁，共69頁，2022年，5月20日，15點36分，星期四4、呼吸功指空氣進出呼吸道時，用以克服肺、胸壁和腹腔內(nèi)臟器的阻力而消耗的能量。平靜呼吸時，呼吸肌收縮所做的功

19、基本均用于吸氣時，而肺的彈性回縮力足以克服呼氣時空氣與組織的非彈性阻力。第43頁，共69頁，2022年，5月20日，15點36分，星期四4、呼吸功（WOB）（kg.m/min)物理定律：功力距離；呼吸功胸腔壓力差肺容量的改變。第44頁，共69頁，2022年，5月20日，15點36分，星期四增加呼吸功因素缺氧后過度通氣；煩躁、抽搐、高熱等。第45頁，共69頁，2022年，5月20日，15點36分，星期四（六）呼吸調(diào)節(jié)呼吸中樞大腦皮層神經(jīng)反射化學(xué)調(diào)節(jié)第46頁，共69頁，2022年，5月20日，15點36分，星期四二、呼吸病理生理氧、二氧化碳運輸組織呼吸缺氧與二氧化碳潴留病理生理。第47頁，共69頁

20、，2022年，5月20日，15點36分，星期四（一）氧、二氧化碳運輸PO2與PCO2 ：氧輸送(DO2)、CO2運輸方式：氧-物理溶解與Hb結(jié)合； 二氧化碳-物理溶解 與碳酸氫鹽(HCO3)結(jié)合; 與Hb結(jié)合。第48頁，共69頁，2022年，5月20日，15點36分，星期四影響氧、二氧化碳運輸因素1、空氣含量2、肺功能：通氣、換氣（包括彌散）3、血液灌注（循環(huán)狀況）4、物理溶解度5、Hb量、性質(zhì)6、離解曲線特點第49頁，共69頁，2022年，5月20日，15點36分，星期四（二）組織呼吸呼吸功能重要組成部分。場所：組織與細胞水平。功能：攝入O2與排除CO2。O2是機體營養(yǎng)物質(zhì)代謝的基本必備條件

21、，CO2是機體營養(yǎng)物質(zhì)代謝的產(chǎn)物。在組織與細胞水平攝取O2與排除CO2，是組織呼吸的重要內(nèi)容。第50頁，共69頁，2022年，5月20日，15點36分，星期四影響組織呼吸因素（組織灌注、代謝、內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定）組織呼吸機制復(fù)雜、涉及內(nèi)容與環(huán)節(jié)多：細胞形態(tài)與結(jié)構(gòu)物質(zhì)代謝與生物氧化各種代謝酶類活性組織呼吸涉及內(nèi)容均發(fā)生在細胞水平，人們對組織呼吸的許多機制和環(huán)節(jié)了解得十分有限。第51頁，共69頁，2022年，5月20日，15點36分，星期四氧代謝氧需求(VO2) ： Fick原則,氧耗量(VO2)可表示為血流量(Q)和流入動脈與流出靜脈間的氧含量之差, VO2=(a-v)CaO2Q。氧供給：單位時間血流提

22、供給組織氧的量 DO2= CaO2Q。氧利用率（攝取率）：ERO2 = VO2與DO2之比第52頁，共69頁，2022年，5月20日，15點36分，星期四氧供依賴與非依賴cDO2: CriticalDO2, 臨界點：有氧與無氧代謝的分界點。生理性氧供依賴：VO2隨DO2下降線性降低； 正常狀態(tài)，當(dāng)DO2在一定范圍內(nèi)降低時，組織通過提高ERO2以滿足氧需要，使VO2不依賴于DO2而保持相對不變，此現(xiàn)象稱非氧供依賴; 當(dāng)DO2降低到某一cDO2時，增高的氧攝取功能不能滿足組織需求，出現(xiàn)無氧酵解和產(chǎn)生乳酸，VO2則隨DO2的下降而呈線性降低，這種關(guān)系稱生理性氧供依賴;病理性氧供依賴: “氧債”-缺氧

23、 休克、ARDS、呼吸衰竭、肺動脈高壓、急性肝衰等,cDO2 明顯高于生理時的cDO2 ，此時ERO2卻低于生理時，這種氧供依賴關(guān)系稱病理性氧供依賴。第53頁，共69頁，2022年，5月20日，15點36分，星期四機械通氣糾正缺氧能否糾正組織缺氧？第54頁，共69頁，2022年，5月20日，15點36分，星期四1、缺氧病理生理（1）中樞（2）循環(huán)（3）呼吸（4）血液（5）代謝第55頁，共69頁，2022年，5月20日，15點36分，星期四（1）對中樞系統(tǒng)影響中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能紊亂：初期興奮、判斷力降低，以后轉(zhuǎn)為抑制，反應(yīng)遲鈍、表情淡漠、嗜睡，甚至意識喪失，昏迷、驚厥等，最后因呼吸，循環(huán)中樞的麻痹

24、而死亡；EEG波振幅降低、頻率加快，少數(shù)可出現(xiàn)波，以后隨缺氧的加重，慢波占優(yōu)勢，并可出現(xiàn)高振幅的和波。腦水腫-腦疝。第56頁，共69頁，2022年，5月20日，15點36分，星期四（2）對循環(huán)系統(tǒng)影響心臟早期-心率和心律改變；晚期-組織結(jié)構(gòu)改變（心腔擴大或心肌肥厚）；血管 腦、肺、體、冠狀動脈、微循環(huán)等；第57頁，共69頁，2022年，5月20日，15點36分，星期四（3）對呼吸系統(tǒng)影響呼吸頻率增加肺通氣量增加第58頁，共69頁，2022年，5月20日，15點36分，星期四（4）對血液系統(tǒng)影響紅細胞、血紅蛋白增多；血液粘滯度升高；第59頁，共69頁，2022年，5月20日，15點36分，星期四（5）對細胞代謝影響無氧酵解增加乳酸性酸中毒細胞內(nèi)外的離子改變肌紅蛋白增加第60頁，共