呼吸生理与呼吸力学ppt课件.ppt

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1、呼吸生理与呼吸力学,首都儿科研究所 宋国维, 儿科门户网站,主要内容,肺换气 肺通气 呼吸力学,Terminal airway,Terminal bronchiole,Alveolar duct,Respiratorybronchioles,Smoothmuscle,Alveoli,Perfusion of the alveoli,Capillaries,Terminal bronchiole,Branch of pulmonary artery,Alveolus,Branch of pulmonary vein,Respiratory bronchiole,Alveolar design,A

2、queous layer,Aqueous macrophage,Lamella body(stores surfactant),Type ll pneumocyte-lining cell(produces surfactant),Type l Lining cell,Capillary,CO2,O2,O2运输,血浆溶解O2 1.5% （1mmHg 0.003ml） 血红蛋白结合O2 98.5% （1g 1.34ml）,CO2运输,血浆溶解CO2 710% 化学结合CO2 2030% （HbCO2) 血浆HCO3 6070%,大气成分,气体 浓度 % N2 78.6 O2 20.9 CO2 0

3、.04 H2O 0.46,气体分压,分压=总压 x 浓度(%) 大气压 = 760mmHg 氧分压 = 760 x 20.9 = 158.8mmHg 二氧化碳分压 = 760 x 0.04 = 0.30mmHg,肺泡气体分压,PACO2 = 40mmHg PAO2 = (760-47) x 20.9% - PACO2 /呼吸商 = 150 50 = 100mmHg,氧解离曲线,影响氧解离曲线因素,影响氧解离曲线因素,氧解离曲线位移的意义,PCO2 曲线右移 PCO2 40mmHg 80mmHg SO2 75% 65% 10%O2 组织细胞 PCO2(肺内） SO2,Lung Ventilati

4、on/Perfusion Ratios,Functionally:Alveoli at apex are underperfused (overventilated).Alveoli at the base are underventilated (overperfused).,Insert fig. 16.24,Figure 16.24,PO2 = 40PCO2 = 45,Normal VA/Q,Low VA/Q,High VA/Q,CO2 = 45,PO2 = 150PCO2 = 0,PO2 = 100PCO2 = 40,PO2 = 150PCO2 = 0,.,.,.,Ventilatio

5、n Perfusion Ratios,No flow,PO2 (mm Hg),PCO2 (mm Hg),50,100,150,50,肺容量,潮气量(VT)深吸气量（IC）补呼气量（ERV）肺活量(VC) 功能残气量(FRC) 残气量(RV) 肺总量(TLC),Total Lung Capacity,Expiratory Reserve,Residual Volume,VitalCapacity,VT,Total Lung Capacity,InspiratoryReserve,FRC,InspiratoryCapacity,TLC,RV,RV,IC,VT,IR,FRC,ER,VC,肺通气（1）

6、,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: 呼出气平均CO2浓度,肺通气（2）,肺通气量 = VT x f 肺泡通气量 = （VT VD）x f 肺泡CO2浓度 = CO2产量/肺泡通气量 肺泡通气量 PACO2 PaCO2 肺泡通气量 PACO2 PaCO2,呼吸力学,弹性阻力 非弹性阻力 时间常数 内源性呼气末正压,气体流动,高压 低压,呼吸肌是动力,克服弹性阻力 肺泡弹力纤维 表面张力克服非弹性阻力,Mechanics of Breathing,Figure 7-1From J.B. Wes

7、t, Respiratory Physiology: The Essentials (8th ed.), 2008, used with permission by Lippincott Williams & Wilkins,Anatomy of Pleural Sac,Taken from Sherwood, Human Physiology: From Cells to Systems, 5th Ed,Air,liquid,SURFACE,Polar H2O molecules attract,Surface tension,肺表面张力,where:P = pressureST = sur

8、face tensionr = radius of the bubble,P = 2ST/r,Laplaces law,P = 2x1= 0.2,10,P = 2x1= 0.4,5,10,5,Connected bubbles,Alveoli as bubbles,Figure 7-7From J.B. West, Respiratory Physiology: The Essentials (8th ed.), 2008, used with permission by Lippincott Williams & Wilkins,Figure 7-3From J.B. West, Respi

9、ratory Physiology: The Essentials (8th ed.), 2008, used with permission by Lippincott Williams & Wilkins,Saline,Air,Von Neergaard,Figure 7-5From J.B. West, Respiratory Physiology: The Essentials (8th ed.), 2008, used with permission by Lippincott Williams & Wilkins,呼吸压力,胸内压 胸膜腔内的压力肺内压 肺泡内压力经胸廓压 肺内压与

10、体表压之差值经肺压 肺内压与胸内压之差值经胸壁压 胸内压与体表压之差值,PA (cm H2O),+1,-1,0,+0.5,-0.5,0,Air Flow (L/s),1 2 3 4,time (sec),-5,-8,Ppl (cm H2O),The linear Dashed 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),0.4

11、,0,0.2,Respiratory Cycle,Inspiration,Expiration,-5,-8,-8,-6,-5,Rest FRC,Inspiration,End Inspiration,+,0,0,-,AirFlow,PA= 0,Ppl,Expiration,time,Respiratory CycleSingle VT Breath,PB=0,顺应性,定义 单位压力改变时容积的改变公式 C=V/P肺顺应性 C肺 = 肺V/经肺P胸壁顺应性 C胸壁 = 肺V/经胸壁P 呼吸系统顺应性 C总 = 肺V/经胸廓P关系 1/ C总 = 1/ C肺 + 1/ C胸壁。,Static Co

12、mpliance Curves,最佳PEEP,曲线的下拐点 吸气过程中，肺泡复张，肺容量增大，顺应性改善 在呼吸周期中，反复出现肺泡复张，由于 “剪切力”的作用，会造成肺组织损伤 PEEP值高于下拐点，减少剪切力的损伤，对肺是一种保护 这样设置 减少肺损伤，改善氧合，又可减少PEEP的副作用，应称为“最佳PEEP”,对“拐点”的新认识,吸气过程中肺泡复张是一个连续的过程，开始是肺上部肺泡复张，随着吸气量的增加，肺的下垂部分的肺泡逐渐复张 拐点的测定和估算一般是在PV曲线的吸气支上进行，而PEEP与呼气支关系更密切上拐点仅表明肺泡复张的数量减少 而不一定与肺泡过度扩张或受到过度牵拉有关将PEEP

13、设置在下拐点之上，不能有效减少剪切力对肺的损伤,ARDSNET Ventilator 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%,顺应性的应用,肺病逐渐加重，顺应性随之下降 轻度病变，吸气压 1015cmH2O中度病变， 1520cmH2O重度病变， 2

14、530cmH2O,非弹性阻力,粘性阻力 肺形变，组织间产生的磨擦阻 力，1020%气道阻力 气流通过气道时遇到的磨擦阻 力, 80%,气流分类,层流 湍流 Reynolds 数值 = 2 V rp/ 2300 有湍流 4000 全湍流 r 半径 p 密度 黏度 V 流速,Figure 7-12From J.B. West, Respiratory Physiology: The Essentials (8th ed.), 2008, used with permission by Lippincott Williams & Wilkins,气道阻力（R）,定义 R=P/V (P气道口与肺内压之

15、差，V气体流速)层流 R=8L/r4 (气体黏度，L 管道长度，圆周率，r 管道半径)湍流 R=Vf L/2r5 ( f 磨擦系数) 小气道R 20%,Figure 7-14From J.B. West, Respiratory Physiology: The Essentials (8th ed.), 2008, used with permission by Lippincott Williams & Wilkins,气道阻力与顺应性,条件 机械通气 潮气量 （VT） 顺应性计算 有效动态顺应性 动态顺应性 静态顺应性,顺应性计算,有效动态顺应性 = VT / Ppeak 动态顺应性 =

16、VT / P1 静态顺应性 = VT / Pplat,有效动态顺应性,易于监测 包括了弹性阻力及非弹性阻力因素 Ppeak P1 Pplat 意义不同 ARDS 吸气末平台压 30cmH2O,时间常数,不能单从吸气压和顺应性去估计潮气量的大小，必须考虑时间因素计算 时间常数=顺应性X 阻力 举例 婴儿 顺应性 2ml/cmH2O, 阻力40cmH2O/L/s 时间常数=0.002L/cmH2O X 40cmH2O/L/s = 0.08s 意义 1个时间常数 63% VT 3个时间常数 95% VT 5个时间常数 100% VT,内源性PEEP,定义 呼气末肺泡内仍保持正压,这一压力称为内源性PEEP 原因 时间常数延长而呼气时间不足,内源性PEEP的危害,增加呼吸功 患儿吸气时,需先克服内源性PEEP肺损伤 内源性PEEP的作用下,肺泡过度膨胀,易产生肺压力伤影响心功能 由于内源性PEEP的存在,胸腔内压升高,增加肺血管阻力,减少回心血量,可同时影响左、右心的功能,内源性PEEP的处理,调节呼吸机参数 增加呼气时间，减少潮气量，降低呼吸频率清理气道分泌物支气管舒张剂适当应用PEEP（内源性PEEP值的75%）,观 点,呼吸力学知识对使用呼吸机有指导作用密切观察患儿临床变化，及时按规矩调节呼吸机个人经验,谢 谢 ！,