新生儿有创常频机械通气中的波形和环图解读.docx

新生儿有创常频机械通气中的波形和环图解读现代呼吸机配备了电子屏幕，能够显示实时肺力学参数、波形以及环图，从而使我们能够评估肺力学以及患者与呼吸机之间的人机同步性。通过观察不同曲线图，我们可以以最合适的方式调节通气参数,减少患者的呼吸作功并最大限度地提高舒适度。本综述的目的是总结新生儿有创常频机械通气中呼吸波形和环图的基本概念，并展示这些图形如何帮助我们理解呼吸生理学及管理接受通气的患儿。为总结这些图形解读的基本概念，作者通过医学书籍和PubMed文章，仔细分析了有关新生儿通气的医学文献。呼吸波形呼吸波形的描记是基于呼吸机的流量或压力传感器中获取的数据来实现的。目前由于精密技术的发展，更倾向使用流量传感器。每个呼吸周期中测量到的呼气潮气量，结合为达到目标容量而不断调整的吸气压力，可实现容量保障通气VG。这种通气模式受气管插管周围漏气的影响较小，最多可容忍高达50%的漏气。传感器能测量吸气和呼气过程中产生的流量，并将信息传送至呼吸机，呼吸机会据此计算与时间及彼此相关的流量、压力和容量。流量传感器还可用于检测吸气流是否由患者触发，以实现呼吸机与患者的同步。流量传感器需定期校准。在有创常频机械通气中，存在3种开放曲线和2种环图。3种开放曲线为：（1）压力-时间曲线；（2）流量-时间曲线；（3）容量-时间曲线。环形曲线（100PS）为：（1）压力-容量环；（2）流量-容量环。压力（P）是衡量作用力效果的量；容量（V）是一定空气量所占据的三维空间；流量（F）表示一定量的空气（容量）从A点移动到B点的过程。呼吸机必须产生的压力（P）,是为了用一定潮气量（Vt）将空气通过一定流量（F）从气管插管输送至肺泡所需的力量。压力取决于肺的顺应性与流动阻力：P=VtC+R×F（运动方程）。通过压力、容量和流量在时间上的关系，产生开放的压力、流量和容量曲线；通过这三者之间的选取两个变量建立关系，则产生的压力-容量和流量-容量环图。为简化描述，我们将使用“曲线”一词来描述所有曲线和环图。在压力通气中，曲线的形态与容量控制通气中所观察到的不同。本描述所呈现的是在新生儿科中使用的压力型呼吸机所获得的曲线形态。我们不涉及高频震荡通气中的曲线。压力波形压力波形或称压力-时间波形（图1）,有意义的信息不多，但在调节呼吸机流量方面非常有用。它是一个方形曲线，I相代表充气开始的阶段，此时压力会升高超过PEEP（呼气末正压），其斜率（斜坡）越陡，说明呼吸机的流量越大，呼吸回路越刚性。11相是当所选压力达到并在整个吸气相中保持时所出现的平台期压力。III相代表在呼气阀开启后呼吸系统内压力的迅速下降。在此阶段,压力降至PEEP水平（或如果未设定PEEP,则为功能残气量水平）。INSPIRATIONEXPIRATIONTime(seconds)图1.压力-时间曲线。阴影区域对应的是平均气道压力(Pmean)。压力曲线在调节呼吸机流量方面非常有用。为了让呼吸机提供所需压力，设定的气流必须足以达到该压力。随着压力的升高，流量和潮气量也会增加。当流量不足时，无法达到期望的压力，或仅在吸气末期才达到(图2),从而减少了气体输送、潮气量及气体交换。INSPIRATIONEXPIRATIONTime(seconds)图2.流速过低。第一阶段(PhaseI)显著延长，无法实现足够的气体输送。当流量过大时，目标压力会迅速达到，气道和肺泡的开放过快且有害（图3）。INSPIRATIONEXPIRATIONds三dd33d(QHEU)2nss3JdTime（seconds）图3.流量过高。当设定的流量能使目标压力在吸气前1/3结束时达到，则为合适流量（图4）。斜坡的持续时间应为吸气时间的1/3。INSPIRATIONEXPIRATIONds,sd立HEg号ssadl,ofiTTime(seconds)图4.合适的流量设置时，压力波形。呼吸周期中曲线下的面积即为平均气道压力（Pmean）（图1）。氧合功能取决于该值，可通过增加PEEP、最大吸气压力和吸气时间来提高。增加这些参数中的任意一个都会增大曲线下的面积，从而改善氧合。流速波形流速波形，或称流量-时间波形（图5）,显示了吸气和呼气过程中气流的变化。吸气曲线呈现出第一阶段（阶段I）,对应于呼吸机对呼吸系统进行加压，随后是依赖于呼吸系统顺应性和阻力的阶段（阶段11）。在吸气结束时，肺泡内压与气道内压相同，因此不再有气体进入。呼气是被动的，气流方向相反，因此曲线为负值，这依赖于肺的弹性回缩力（阶段11I）,并在延长呼气时间的过程中接近于零（阶段IV）oTime(seconds)图5.流速-时间波形。通过曲线的颜色(有的呼吸机是在曲线上做标记，比如用三角形)可以看出吸气是由患者的自主呼吸触发还是由呼吸机触发。气体完全进出呼吸系统取决于设定的吸气和呼气时间，因此观察流速-曲线有助于临床医生调节吸气时间和呼气时间。当吸气时间(iT)太短时，气流未能完全输送至肺部(图6)。在这种情况下，延长吸气时间可以实现完整吸气。Time(seconds)(PUOus1)MOU:图6.流量-时间波形，显示较短的吸气时间(iT)与合适的吸气时间对比。当呼气时间(Te)太短时，气流未能完全从肺部排出(图7),导致气体滞留(气体滞留或自身PEEP),存在肺过度充气、间质性肺气肿、气胸和循环障碍的风险。在这种情况下，延长呼气时间将允许气体完全排出。Time(seconds)O(PUoMs)MOU:图7.流速时间波形，显示较短的呼气时间(Te)与合适的呼气时间对比。当吸气时间太长时(图8),通气周期中存在未被使用的时间，该时间可能需要用于完成呼气，尤其在使用高频通气时。较长的吸气时间也容易导致患者与呼吸机之间的不同步。在这种情况下，只需缩短吸气时间，使呼气在吸气结束后立即开始。Time(seconds)图&流量-时间曲线，显示较长的吸气时间（iT）与调整后的吸气时间对比。容量波形容量波形，或称容量-时间波形（图9）,表示呼吸周期中容量的变化。容量取决于呼吸机设定的压力以及呼吸系统的物理特性（顺应性和阻力）。该曲线总结了压力和流量的影响。在SlMV模式下，即既有自主呼吸也有呼吸机触发的呼吸，容量曲线显示了每种呼吸的相对大小。它允许临床医生评估患者是否产生了足够的潮气量。当存在漏气（吸入气体的容量不等于呼出气体的容量）时，通过这些曲线可以轻易观察到（图10）。Time（seconds）图10.容量-时间曲线。呼气容量小于吸气容量。压力曲线不会改变，而在存在大量漏气时，流速曲线会发生改变（呼气流量小于吸气流量）。容量曲线对于观察是否存在气体泄漏非常有用，特别是当气管插管对患者来说过小时（译者注：现代呼吸机都有Leak监测参数，无需一定使用波形来判断是否插管漏气，当呼吸机是近端流量传感器时，观察Leak也可直接判断是否插管漏气，前提是流量传感器工作正常）。压力-容量环压力-容量环对于评估肺顺应性具有重要意义。在压力-容量环中,压力表示在横坐标轴（X轴），容量表示在纵坐标轴（y轴）（图11）。UE)3Eno>Pressure(cmH2O)图11.压力-容量环，阶段I-IV（R1,吸气阻力；R2,呼气阻力；R1+R2,肺组织的滞后效应；COP,临界开放压；CCP,临界关闭压；Pin,最大吸气压）。该曲线的阶段I代表吸气开始时，从PEEP以上到小气道和肺泡的临界开放点（COP）,随后是阶段口，在该阶段中，一个较小的压力显著增加肺内容量。如果PEEP足够高超过COP,则图中不会出现阶段I。在阶段H末尾，达到最大压力，该曲线从起点到终点的斜率表示肺顺应性（压力/容量比）。为充气某一容量所需的压力越大，曲线的倾斜度越大，说明肺顺应性越差。压力-容量波形，对肺顺应性的评估非常有用，许多作者将其称为顺应性曲线。在阶段HI,即呼气阶段，超过临界闭合压（PCE）后，肺容量迅速下降至PEEPo呼气时，在相同压力下，肺容量得以维持，而气道压力下降，这是一种称为“滞后现象（hysteresis）”的机械现象。滞后现象的产生，是由于呼气时空气流出的阻力小于吸气时空气流入的阻力。部分滞后现象是由于肺表面活性物质的存在。在缺乏表面活性物质的情况下，肺泡和小气道在呼气时会立即塌陷，压力-容量环的吸气和呼气支会趋于接近，反映滞后现象减少。当气道、管路或两者的阻力增加时，环形曲线变得更圆（更肥），提示需要更高压力才能克服阻力并达到目标容量。这应提醒临床医生检查是否气管插管扭曲或堵塞，是否需要吸痰或使用支气管扩张剂。如果流量不足，环形曲线将呈“8”字形，这也可能反映出新生儿不稳定的胸壁情况。此时可通过增加流量或上升时间来纠正。当呼气支未能回到零时，说明回路存在漏气问题。漏气的百分比会显示在呼吸机的屏幕上。压力-容量环的优点之一是可以显示肺过度扩张的存在（图12）OPEEPPressure(cmH2O)图12.压力-容量曲线显示肺部过度膨胀（大箭头）。在这种情况下，吸气曲线的顶部会出现一个拐点，随后是一条呈“尖峰”状的末端曲线。该曲线区域的顺应性非常低，也就是说，需要较大的压力来充气但仅仅形成极小的容量。在过度扩张的情况下，C20/C比值（吸气最后20%顺应性/总顺应性）1.0,并通常会在呼吸机的监视器上显示。C20/C值不能小于K图13显示了肺不张状态下的压力-容量环表达，在这种情况下可以通过升高PEEP加以纠正。提高PEEP是增加平均气道压（PaW）并复张肺塌陷区域、稳定功能残气量的最佳方法。注意：当在不增加吸气压PIP的情况下升高PEEP（或未使用目标容量通气模式）时，虽然增加PEEP会导致肺体积和PaW增加，但由于潮气量及分钟通气量减少，导致气体交换能力下降。A1015Pressure(cmH2O)QUI)WEn0>Pressure(cmH2O)图13.压力-容量曲线揭示存在肺不张（八）,通过增加PEEP（B）进行修正。流量-容量环在气道阻力增加的情况下，流量-容量环非常有用。不同呼吸机之间，流量-容量环的图形呈现方式有所不同（译者注：有的呼吸机吸气相在X轴之上，有的机器吸气相在X轴之下，即上下颠倒），因此临床医生必须熟悉所用呼吸机的曲线显示方式。本描述展示了一种图形表示方式，其中流量显示在纵轴（y轴），容量显示在横轴（X轴）（图14）。图14.流量-体积曲线。流量呈顺时针方向移动。吸气流量为正值，呼气流量为负值。吸气过程中，流量迅速上升（阶段I）,随后是一个较慢的阶段（阶段11）,直到吸气结束。在打开呼气阀后，（负值）呼气流量迅速下降（阶段11I）,随后缓慢下降，直到呼气结束（阶段IV）。这四个阶段按顺时针方向依次出现，曲线最终回到起点。流量-容量环特别适用于评估气道阻力过高，并可提示气道分泌物过多或回路漏气的存在。该曲线的形状会因各种改变气流状态的情况而不同，使其在气道阻塞（即阻力增加）时成为一项重要的图形工具。阻塞可能出现在吸气和呼气两个阶段，使波形呈现矩形，因为它限制了空气的进出（例如，气管插管过小或声门下狭窄，见图15）O(PUOaS)MO/U.Volume(ml)图15.由胸外、吸气和呼气阻塞引起的“方形”流量-体积曲线（例如，气管插管过小和声门下狭窄）。当吸气性阻塞发生在气管插管以外时，例如气管腔阻塞靠近气管分叉处或由于异常血管压迫气管，曲线的形态显示气流入口处存在阻塞，但气流出口处没有阻塞（图16）。(PUou3s1)MO