呼吸机难点挑战（下）：呼吸系统力学功能评价

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一、呼吸机图形显示

1. 常见图形

见呼吸机难点挑战（上）：呼吸系统力学功能评价

2. 向量环

流速-容量环

绝大多数呼吸机显示压力容量环中吸气流速在基线上，呼气流速在基线下。在阻塞性气道疾病中，会在呼气流速顶端出现勺面向外的图形。流速-容量环可以作为支气管扩张反应的有用工具（图11）。

图11：流速-容量环显示气道阻塞疾病的勺面向外图形（红色区域）。图形（绿色）为正常气道和对支气管扩张有阳性反应。PEFR，到呼气顶峰的比例。

无论在吸气或者呼气的流速-容量环存在锯齿状图形皆显示存在过度的分泌物或呼吸机管路存在冷凝液（图12）。

图12：流速-容量曲线和压力-容量曲线锯齿样曲线反应气道有分泌物。

压力-容量环

压力-容量曲线（P-V曲线）可以分动态（流速存在）和静态（在无流速下容量不连续、少量增大的情况下，有多种方法测量方法）。在一些呼吸机中，静态曲线近似于慢流速吸气/呼气，这样就把流速相关压力最小化。

静态曲线斜率反应呼吸系统顺应性（CRS）。拐点是指在曲线上弯曲改变的点。P-V曲线中低拐点和高拐点分别表示发现呼吸周期中复张和膨胀过度的点。重要的是，复张可能用放气评估要好于用P-V曲线膨胀支（图13，图14）。

图13：P-V曲线显示低拐点和高拐点。

图14：P-V曲线显示Paw增加而容量没有改变，显示存在膨胀过度。

在急性肺损伤和ARDS患者中，临床上常用静态或低流速P-V曲线的拐点作为设定肺保护的VT和PEEP的目标。然而，这种办法有两个重要的限制，即测量P-V曲线需要镇静，有时需要肌松，并且胸壁结构会影响曲线的形状。另外，由于肺损伤的不均质性，把呼吸系统的力学性质当做单一的模型会过于简单化。因为肺泡复张会发生在整个P-V曲线上，低拐点不能作为反映全部肺泡复张和关闭的单独的点，因此无法反映理想的PEEP设置。同样，高拐点通常被认为是肺过度膨胀的起点，可能还反映复张的结束。

动态P-V曲线对识别流速不协调非常有用。在吸气支存在凹陷指示不适当流速(图15）。

图15：P-V曲线显示流速陷闭导致患者努力过度，在图形上表现为吸气支的凹陷图形（黄色标记）。

增加压力支持或者增加吸气流速能纠正异常并且将会恢复正常的吸气支凸起。

在有严重气道阻塞的容控模式患者的动态P-V曲线上，显示在X轴上有异常增宽的曲线，反应需要高流速的充气压（图16）。

图16：不正常增宽的P-V曲线显示气体陷闭。呼气阶段显示，在新的呼吸开始前而容量减少到零之前尽管Paw减少，容量在此阶段仍保持高位。

二、从压力、流速、容量的标准测量方法衍生出的普通方法

顺应性（回弹率）

顺应性定义为每单位压力(dP)改变引起的肺容量改变(ΔV)。回弹率和顺应性相反。

顺应性通常静态测量（无流速发生）因此仅仅测量整个系统的弹性性质。顺应性可以计算整个呼吸系统顺应性(CRS=ΔV /Pplat-PEEP)；肺顺应性（CL=ΔV /Pplat-PEEP-ΔPes）；胸壁顺应性（Ccw=ΔV/dPes）；dPes指容量改变引起的食道压Pes改变。机械通气的患者正常的CRS是50-100ml/cmH₂O。

PEEP的滴定通常用于机械通气的危重患者。CRS通常作为评估PEEP水平的力学方法。潜在的观念在是CL减少的情况下用CRS代替CL检验复张和膨胀过度。通过利用PEEP获得最高的CRS可以减少器官功能障碍和减少病死率。重要的是，当Ccw 近似正常的情况下(100–200 mL/cmH2O)才可以用CRS代替CL。在低Ccw（例如胸廓变形、胸壁水肿、不健康的肥胖、腹腔间隙综合征、胸壁创伤、腹水、胸壁烧伤）时，CRS变得和CL可替代性很小，准确评估CL必须测量Pes对Ccw的定量影响。

三、肺牵张指数

肺牵张指数（SI），由压力－时间曲线的形状派生出的参数，可以识别机械通气损伤。它的定义是在气流恒定时期气道开放压的斜率。计算上，SI是公式P＝a×Tlb＋C（描述曲线的形状）中的B（图17）。

图17：在气流恒定时期（绿线）的压力－时间曲线开放压呈一条直线（SI=1），显示回弹率没有变化。存在向下凹陷（SI＜１）提示回弹率减小，存在向上凹陷（SI＞１）提示回弹率增加。

肺牵张直线增加（SI＝1）显示肺泡复张充分（塌陷最小）。如果吸气末过度膨胀、顺应性降低，在压力－时间曲线上显示凹面向上的曲线（SI＞１）．相反，在呼气末塌陷和在吸气时复张，顺应性循序改变，产生向下凹陷的曲线（SI＜１），显示潜在的额外复张。

目前提倡在无损伤SI（0.95-1.05）范围调整VT和PEEP可以比简单的限制Pplat＜30 cmH₂O和VT到6ml/Kg理想体重更减少肺损伤。在Terragni和同事进行的一个对照SI和对机Pplat械通气损伤精确度研究中，显示Pplat＞25 cmH₂O和SI＞1.05对比Pplat＞30 cmH₂O对机械通气的肺损伤有更好的标识作用。

四、肺应力和应变

应力和应变是力学概念，用于描述肺牵张。当正Paw作用于肺，肺泡暴露于应力（吸气末牵张）和遭受被命名为应变（潮牵张）的物理损伤。

虽然Pplat和VT/IBW比值被用于限定正压通气导致肺损伤的重要目标，但对于局部应力和应变无法充分评估。因为平台压是Paw测量而不是Ptp 测量，同时局部的应变受局部肺力学和局部静止的肺容量影响。

当临近的肺泡受固定的Paw影响并且一部分失去弹性，局部的应力和应变也会变得重要。在这种情况下，应力和应变比正常的肺泡增加大约5-fold.这种现象被称作应力增加。目前提倡减小Pplat可以使应力增加最小。用复张手法或增加PEEP也可以对纠正或减小肺均一性有益（减少应力增加）。

五、驱动压

最近对气道驱动压（DP）的兴趣开始出现。驱动压是克服特定的顺应性给呼吸系统一个特定的VT所需的压力（Pplat-PEEP）(图18)。因为驱动压是VT和呼吸系统顺应性之间的比值（VT/CRS），本质上DP根据实际肺功能的大小（通常因肺损伤减少）而不是根据理想体重计算的肺容量。随着功能性肺的大小和顺应性下降，VT的目标应逐步小于6ml/kg体重。理论上，肺应力和局部肺应变会通过这个途径减少，尤其是如果用Ptp而不是Paw.基于大型的呼吸机管理实验，DP的目标应小于15-18cmH₂O。

图18:DP是Pplat和PEEP之间的差，并且和VT与呼吸系统顺应性比值有关。 

Amato和同事最近揭示DP是肺损伤的一个有力的危险分层因素，如果它减少则和患者生存率增加有关，甚至当患者在正压Pplat（＜30cmH₂O）和正常的5-7ml/kg VT通气的情况下。每增加一个标准的DP（≈7cmH₂O）会增加死亡率（RR 1.41，95%CI 1.31-1.51,P＜0.001）。另一些研究也证实了这项发现。

总结

呼吸系统力学的评估在ICU提供了决定性的的信息。评估包括一系列的方法和工具并且需要技术和经验。对呼吸系统生理的实质理解是对危重患者最佳管理提供最好和最适宜的策略的第一步，特别是接受机械通气的患者。

更多阅读

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翻译|张斌（浙江大学医学院附属第二医院急诊医学科 ） 

火凤凰翻译组作品

排版|天堂鸟

来源|Restrepo, et al. Assessing Respiratory System Mechanical Function. Clin Chest Med 37 (2016) 615–632.

主编说      

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