1、机械通气波形之“精读”,南京大学医学院附属鼓楼医院 重症医学科,提纲,解读呼吸机波形意义,熟练的ICU医师通过呼吸机波形评估病人肺的状态如同心脏科医师通过心电图评估心脏状态,了解病人目前的通气状态 分析机械通气过程中出现的问题,呼吸机的监测,压缩空气,压缩氧气,空氧混合器,吸气阀,吸气流量传感器,湿化器,气道压力传感器,病人,呼气流量传感器,呼气阀,单向活瓣,流速监测,呼气流速传感器Expiratory FlowTransducer,患者,呼气流速传感器Expiratory FlowTransducer,患者,呼吸机波形分类,标量图（Scalars）: 压力、容积或流速随时间变化的图形，x轴为
2、时间轴。环形图（Loops）: 反应压力-容积或流速-容积之间关系的图形. (P/V or F/V)。不存在时间这一变量。,波形的基本形态,最常见的波形形态为:方波(square), 斜波(ramp), 和正弦波(sine),square,Ascendingramp,Decsendingramp,sine,波形的基本形态,方波:代表一个恒定不变或设定的参数压力控制模式的压力波形流速恒定的容控模式的流速波形,斜波:代表一个不断变化的差数主要受肺力学特性的影响分为递增波和递减波,正弦波:见于自主通气,波形的基本形态,Pressure Modes,Volume Modes,Volume Contro
3、l SIMV (Vol. Control),Pressure ControlPRVCSIMV (PRVC)SIMV (Press. Control),Pressure SupportVolume Support,常用机械通气波形,流速-时间曲线压力-时间曲线容积-时间曲线压力-容积环流速-容积环,压力时间曲线,Pressure mode压力波形常为方波吸气时压力持续不变,Volume mode压力波形常为斜波,Paw (cm H2O),Time (sec),压力时间曲线的意义,气体陷闭 (auto-PEEP)气道阻塞支气管扩张药物的疗效呼吸系统力学 (顺应性/阻力)过度呼气通气模式 (容量 v
4、s. 压力)了解气道峰压（PIP）, 平台压（Pplat）CPAP, PEEP人机同步性吸气触发努力,可用于评估:,PEEP和自主呼吸触发,Time (sec),Paw (cm H2O),Patient Triggered,0,10,20,PEEP +5,应用PEEP后整个压力波形的基线将抬高若为病人自主触发的通气整个波形前将有一个负向波,压力时间曲线的解读,Time (sec),Paw (cm H2O),Begin Inspiration,PIP,Begin Expiration,Pplateau,整个曲线下面积代表平均气道压（ Pmean ） Pmean=(A+B+C)/Time,A,B,
5、C,A= 气道阻力 (Raw)B= 肺泡扩张所需压力,PIP= Peak Inspiratory Pressure,Inspiratory hold,Pplateau = Plateau Pressure,气道峰压增高,Time (sec),Paw (cm H2O),PIP,PPlat,High Raw,Normal,High Flow,气道阻力或流速的增加导致 PIP 升高但Pplat 不变,平台压增高,Time (sec),Paw (cm H2O),PIP,PPlat,Normal,Low Compliance,High VT,肺顺应性下降或潮气量的升高导致Pplat升高但 PIP 和 P
6、plat 之间的差值不变,Auto-PEEP的观察,Time (sec),Paw (cm H2O),0,10,20,Expiratory “hold” applied,Auto-PEEP =4,Set PEEP=5,Total-PEEP =14,使用呼气暂停后，尚未呼出的陷闭气体将导致压力波形升高高于基线水平，形成auto-PEEP可接受的 auto-PEEP 应 5cm H2O,容积时间曲线,Time (sec),容量时间波形一般呈“山尖”状：,如果设定吸气暂停时间或使用吸气暂停功能后波形顶部将出现平台,LITERS,VT,容量时间曲线的意义,气体陷闭 (auto-PEEP)漏气潮气量大小主
7、动呼气人机同步性,可用于评估:,容量时间曲线的构成,Time (sec),Begin Inspiration,Begin Expiration,Exhaled volume returnsto baselineVolume,Inspiratory Tidal Volume,LITERS,VT,气体陷闭或漏气,Time (sec),Loss of volume,如果呼气支曲线未能回到基线，则可能存在气体陷闭或漏气（可见于气管插管气囊漏气，呼吸机管路漏气，交通性气胸行胸腔置管引流后）,LITERS,VT,流速时间曲线,Pressure mode流速波为斜波,Volume mode在恒流时流速波为方
8、波，流速保持不变,1,2,3,4,5,6,Time (sec),120,-120,Flow,L/min,现代呼吸机在容量控制通气时亦允许使用多种预设计的流速波形（如减速斜波）,流速时间曲线的意义,气体陷闭 (auto-PEEP)气道梗阻支气管扩张药物的反应主动呼气通气模式 (压力 vs. 容量)吸气气流水平人机同步性吸气触发努力,可用于评估:,F,不同模式下的流速波形,Time(sec),Time(sec),Volume,Pressure,Constant flow,Decelerating flow,达到相同的潮气量减速流速模式所需的气道峰压更低，优于恒定流速模式,Paw,cmH2O,L/m
9、in,Flow,Time (sec),L/min,1,2,3,4,5,6,120,-120,Flow,Auto-PEEP的流速波形,Expiratory flow doesnt return to baseline,Normal,Start of next breath,如果呼气相流速曲线在下次吸气前无法回到基线，则可能存在气体陷闭 (可见于肺气肿病人，吸呼时间比设置不当),气道阻力变化,之气管扩张药物起效的表现有： 呼气峰流速的上升呼气支曲线更快回到基线,Time (sec),通气模式的判断,如何区别压力模式和容量模式？Remember the letter “P”. In Pressure
10、 modesThe Pressure waveformhas a Plateau.,Pressure Modes,Volume Modes,通气模式的判断,在压力限制、控制模式中，流速曲线一般会回到基线位置而在压力支持模式中，流速曲线不会回到基线位置,Pressure Modes,压力-容积（PV）环,Inspiration,Expiration,Y轴表示容积 X轴表示压力,吸气支走形向上呼气支走形向下,环形的底部将位于 PEEP 水平,PEEP,自主呼吸和正压通气的PV环,Inspiration,Expiration,自主呼吸时曲线为顺时针向,正压通气时曲线为逆时针向,PV环的意义,肺过度膨
11、胀气道阻塞Airway Obstruction支气管扩张药物的反应呼吸系统力学指标 (顺应性/阻力)呼吸功流速不足漏气触发努力,可用于判断:,肺动态顺应性,LITERS,VT,Paw,cmH2O,Dynamic Compliance(Cdyn),PV曲线起点端和顶端的连线的斜率代表动态肺顺应性(Cdyn),Cdyn = volume/pressure,肺静态顺应性,VT,PIP,PEEP,PPlat,SlopeCompliance,切点,LITERS,VT,Paw,cmH2O,定压模式的PV曲线,LITERS,VT,Paw,cmH2O,Paw (cm H2O),Time(sec),压力限制/控
12、制/支持模式下吸气时压力受限或保持不变，PV近似为方形,肺过度膨胀,Paw rises,With little or no change in VT,“鸟嘴征”,LITERS,压力持续上升而容积变化较小，形成 “鸟嘴征”应降低潮气量或吸气压力,气道阻力增加,LITERS,VT,Paw,cmH2O,呼气阻力增加:气道痰栓支气管痉挛 ,吸气阻力增加：气管插管变形病人咬管,随气道阻力的增加，PV曲线将变宽其中呼气阻力的增加更为常见,顺应性改变,LITERS,Paw,cmH2O,VT,LITERS,Paw,cmH2O,VT,Increased Compliance,Decreased Complian
13、ce,常见于: 肺气肿，表面活性剂治疗后,常见于: ARDS, CHF,肺不张,漏气,LITERS,PV环的呼气支曲线未回到基线水平提示漏气存在,PV曲线的拐点,LITERS,VT,Paw,cmH2O,Lower Inflection Point,Upper Inflection Point,(Third Inflection Point),低位拐点代表大多数塌陷肺泡的开放点（肺复张）ARDS的保护性肺通气建议PEEP应设置于地位拐点之上,流速容积（FV）曲线,Inspiration,Expiration,Flow(L/min),LITERS,VT,Y轴表示流速，X轴表示容积,吸气支位于X轴上
14、方并且其波形与流速时间波形一致,呼气支位于X轴下方，反应被动呼气的情况,PIF,PEF,Vt,FV曲线的意义,气体陷闭气道梗阻气道阻力变化支气管扩张药物的疗效吸气和呼气流速流速不足漏气呼吸机管路积水人机同步性,可用于评估：,FV曲线和流速时间曲线,F,V,F,V,FV曲线吸气支波形与相应的流速时间波形一致,漏气或气体陷闭,Inspiration,Expiration,Flow(L/min),LITERS,VT,呼气支曲线未回到起始点,如果存在漏气，FV环无法回到起始点。这一现象同样可见于气体陷闭时。,气道梗阻,F,V,F,V,Reduced Peak Flow,scooping,导致小气道梗阻
15、的疾病下呼气支曲线呈现出内凹的“勺形”，常见于哮喘、肺气肿等导致呼气阻力升高的疾病。,特殊机械通气参数波形,上升时间吸气终止切换,上升时间,Paw (cm H2O),Time,在吸气相达到设定的气道压力或峰流速所需时间为上升时间,用于评估在压力支持通气下呼吸机的支持是否满足病人吸气需求,上升时间,如果上升时间过短，可见压力波形上见一突起部，称为压力“波峰”需要减慢呼吸机送气阀的开放，增加上升时间如果上升时间过长，压力波形将变得光滑且倾斜，将降低呼吸机气流的输出并且可能无法满足病人的吸气需求需加快送气阀的开放，降低上升时间,Time,Paw (cm H2O),too fast,too slow,
16、pressure spike,吸气终止切换,在压力支持通气时，何时由吸气转变为呼气取决于吸气终止切换的设置常见的切换设置方法：根据吸气气流终止切换 根据感应到呼出气流切换根据吸气流速变化切换（简称流速切换）,流速切换,当吸气流速下降至某一特定水平时吸气终止,Inspiration ends,Time(sec),Paw,cmH2O,L/min,Flow,Time(sec),流速切换的设置,Time (sec),120,-120,Flow,L/min,100% of PatientsPeak Inspiratory Flow,100%,75%,50%,30%,上图中，呼吸机的设置为：当流速下降至峰
17、流速的30%时吸气终止,流速切换设置不当,A 切换流速的百分比设置过高，切换提早出现导致吸气时间过短（潮气量不足）B 切换流速的百分比设置过低，导致吸气时间过长迫使病人主动呼气（增加呼吸功），压力波形上出现呼气“波峰”,Paw,cmH2O,L/min,Flow,Time (sec),Time (sec),100%,60%,10%,Exhalation spike,A,B,异常波形解析,气体陷闭 (auto-PEEP)气道阻力增加顺应性改变漏气人机不同步,气体陷闭 (auto-PEEP),原因呼气时间不足呼气时小气道的狭窄塌陷导致呼气气流受限,改善气道狭窄，增加吸气流速，减少吸气时间，使用PEE
18、P,气道阻力增加,原因支气管痉挛、痰栓形成、流速过大气管插管问题 (口径过细, 导管扭曲、堵塞, 病人咬管)呼气阀或过滤器阻力过大或被阻塞,治疗气道痉挛，吸引气道，更换气管插管或呼气滤器，使用牙垫，降低峰流速,顺应性改变,顺应性下降原因ARDS、肺不张、肺实变、肺纤维化、肺过度充气气胸、胸腔积液腹腔高压慢性充血性心功能衰竭,顺应性增加原因肺气肿表面活性剂使用,P,V,T,PIP,PPlat,P,顺应性下降,顺应性增加,漏气,原因插管气囊漏气，管路断连接交通性气胸，支气管胸膜瘘流速传感器错误,检查呼吸机管路可能的漏气位置,人机关联,概述,Trigger dyssynchrony,Flow dys
19、synchrony,Cycle dyssynchrony,人机对抗,触发不同步,流量/容量 不同步,切换不同步,触发的选择,压力触发呼吸肌等长度收缩流速触发呼吸肌等张力收缩波形触发比流速触发节省触发所需呼吸功50%以上,Eur Respir J 2002; 20: S603,触发不同步,Kondili et al.,patient with severe COPD ventilated with PSV,触发不同步,误触发（Autotriggering）管路积水心搏干扰无效触发（ineffective triggering）肌力不足呼气不完全呼吸系统弹性差通气量高呼气阻力高（病人、回路阻力）呼
20、气时间短,损伤肌纤维超微结构降低肌力,流量不同步,Eur Respir J 1999; 13: 87382,PSV,V-ACV,切换不同步,Br J Anaesth 2003; 91:106119,吸气过早切换为呼气,切换不同步,无论采取何种切换模式，呼吸机的Ti和呼吸中枢的Ti之间总是存在差异,Ti固定不变,Ti取决于预设和病人,Am J Respir Crit Care Med 2002;165: 9727,人机不同步,原因 流速设置不当神经系统损伤触发设置不当波形特征吸气和呼气过程中病人的呼吸努力造成吸气和呼气波形的“波动”,人机不同步-流速设置过低,因为吸气流速设置过低，压力时间曲线的
21、吸气支下移,增加流速，减少吸气时间，增加设定的呼吸频率调整触发敏感度，改成以支持通气为主的通气模式，如PSV对于神经系统损伤病人给予充分镇静,测试题,Question: An increase in airway resistance causes _to increase and _ to remain the same?,Answer: PIP increases, Pplat remains the same,测试题,Question: This flow pattern indicates what?Answer: Air trapping (auto-PEEP),Time (sec)
22、,L/min,1,2,3,4,5,6,120,-120,Flow,Normal,测试题,Question: To assess improvement after a breathing treatment you should see what?,Time (sec),Answer: Improved peak flow and shorter expiratory time,测试题,The flow waveform doesnt return to baseline,Interpret the mode:,Is it a Volume or Pressure mode?Is it a C
23、ontrol (rate) or Support mode?,The pressure waveform has a plateau,测试题,Question: What does this loop indicate?Answer: Decreased lung compliance. (ARDS, CHF, Atelectasis),LITERS,Paw,cmH2O,VT,测试题,Question: What is occurring when there is a bird beak appearance on the P/V loop?Answer: Lung overdistenti
24、on. Pressure continues to increase, while volume remains the same.,测试题,Question: When the expiratory side of the loop doesnt return to baseline, this indicates what?Answer: There is a leak. (ETT cuff, vent circuit),测试题,F,V,F,V,Question: What is the term used for the part of the loop indicated by the
25、 arrow?Answer: This is known as “scooping”. Its caused by airway obstruction.,测试题,Question: The red portion of the waveform indicates that rise time is what?Answer: It indicates that the rise time is too slow,Paw (cm H2O),Time,测试题,Question: This pressure support breath is set to cycle of at 30% of the patients _.Answer: Peak Inspiratory Flow,Time (sec),120,-120,Flow,L/min,100%,30%,Thank You,
