呼吸力学是以物理力学的观点与方法对呼吸运动进行研究的学科，其通过压力、容积和流量监测来评价患者的呼吸功能。通过这些监测，可以进一步推导患者的肺容积、顺应性、呼吸阻力和呼吸功。在临床上，主要是通过监测呼吸力学的变化，辨别疾病的发病机制，寻找诊断的方法，对临床疾病的治疗可起指导作用。对于像我这样的初学者来说，呼吸力学指标的判断十分吃力，但又不得不面对，因此，本文仅整理了呼吸力学的基础内容！
·一 呼吸力学的相关概念 ·
· 1.1 压力指标 ·
胸膜腔内压（intrapleural pressure，Ppl ）：即胸腔内压，FRC下约为-5cmH2O。呼吸时压力的大小受胸壁、膈肌舒缩以及肺膨胀相关，吸气时增大，呼气时减小。
正常呼气末，胸膜腔的受力
肺泡内压（alveolar pressure，Palv ）：即肺内压，肺泡内压强与大气压之差，呼吸时受胸腔内压与肺弹性压之差。吸气时，胸腔负压↑＞肺弹性收缩压→吸气；呼气时，胸腔负压↓＜肺弹性收缩压→促进呼气
气道内压：吸气末或者呼气末，气流停止时，鼻、咽、喉、各级支气管的压力均相等。呼吸运动时，任意两点的压力差取决于气道阻力、气流流速以及气流的形态（湍流/层流）。
气道开口压：正常为大气压（atmospheric pressure，Patm）当吸气末阻断气流测定反应肺泡内压。
食道压（Esophageal Pressure,Pes):食管内测得的压力，虽绝对值有所差异，但可以线性的反应胸内压变化。
· 1.2 压力梯度·
跨肺压（trans-pulmonary-chest pressure，Ptp ）：肺泡内压与胸腔内压之差，即 Ptp＝Palv -Plp,此压力梯度的作用是扩张或者收缩肺组织，受肺顺应性影响。
※平静呼吸时最大值为3-4cmH2O;
※用力呼吸时可超25cmH2O；
※辅助通气时受患者自身努力的大小，跨肺压可在1~20cmH2O；
跨胸壁压（transchest wallpressure，Ptc）：即胸腔内压与胸廓外大气压之差,此压力梯度的作用是扩张或回缩胸廓，受胸廓顺应性的影响。
跨胸压：肺泡与胸廓外大气压之差，为胸廓、肺组织的总压力。控制机械通气时，呼吸机送气所需克服的总压力。
· 1.3 肺通气阻力·
肺通气阻力主要包括弹性阻力与非弹性阻力（黏性阻力与惯性阻力），平静呼吸时，弹性阻力为主要通气阻力（占2/3）。
（1）弹性阻力：顺应性（compliance,C）=弹性阻力（elastance,E）的倒数（C=1/E）。
※肺弹性阻力包括肺泡表面张力和肺实质回缩力，跟肺容积、肺表面活性物质以及弹性纤维/胶原纤维有关。
①肺泡容积小时，表面张力高，肺实质回缩力小，随着肺容积的↑→表面张力↓，回缩力↑
②肺表面活性物质可使肺泡表面张力降低，当Ⅱ肺泡细胞受损后（ARDS、肺炎、肺栓等），肺表面活性物质分泌↓→肺泡表面张力↑→吸气阻力↑
③弹性回缩力→肺容积↑→弹性纤维受牵连，回缩力↑，肺气肿（弹性纤维破坏）→回缩力↓→FRC↑
※胸廓弹性阻力:胸廓处于自然位置时的肺容积相当于TLC的67%左右，此时胸廓毫无变形,不表现出弹性回缩力或扩张力。
①肺容积小于TLC的67%时，胸廓的弹力向外，是吸气的动力、呼气的阻力;
②肺容积大于TLC的67%时，胸廓的弹性向内，成为吸气的阻力、呼气的动力。
③肥胖、胸廓畸形、胸膜增厚和腹内占位时胸廓顺应性降低。
（2）非弹性阻力：包括惯性阻力与黏性阻力，正常情况下，气道阻力占通气时非弹性阻力的85%左右。
※黏性阻力是气体流经气道时气体分子间和气体分子与呼吸道管壁之间的摩擦阻力，跟气体的流量、密度以及管道的半径相关，气道阻力公式为：
①在气体层流时为R=P/V
②在湍流时为R=P/V2
※惯性阻力：气流在流动、变速以及变向时因组织惯性所产生的阻力
· 二、机械通气时的呼吸力学 ·
从呼吸力学的角度来看，机械通气本身是提供外加的呼吸动力，通过改变吸气相和呼气相的气道压力，从而改变呼吸的流量、容量及时间节律。
在进行正压通气时，首先需要克服的是肺弹性阻力（肺组织、胸廓）、非弹性阻力（黏性阻力、惯性阻力以及气道阻力）以及内源性PEEP（PEEPi）。（1）在临床中常用运动方程用来描述通气、呼吸肌和阻力3者之间的相互关系，即PT=PE+PR+V*R
※PT是向肺内输送一定容量气体所需的压力
※PE是克服弹性阻力所需要的力,由顺应性(C)和潮气量(VT)决定，PE=VT/C
※PR是克服非弹性阻力所需要的力,与流速(V)和气道阻力有关PR=V*R
※在辅助通气时，PT=Pventilator+Pmuscle,即Pairwey+Pmuscle=VT/C+V*R+PEEPi+惯性阻力
· 2.1 气道压力·
在呼吸机辅助通气时主要的监测指标有食管压（Pes）、气道峰压（Ppeak）、平台压（Pplat）、内源性呼气正压（PEEPi）以及P0.1。
在下图，在容控模式下的气道压力和流量波形。
（1）在送气由于容量的增加和阻力的存在，气道压达到峰值即（Ppeak）；
（2）送气结束后暂停的一段时间内，由于肺内时间常数的不均匀性，压力逐渐下降至平衡，此即为平台压力(Pplat)。代表着峰值肺泡压力；
（3）之后进入呼气阶段，若呼气提前结束，则为PEEPi。
· 2.2 PEEPi·
通气结束时测量的的压力超过呼吸机设置PEEP被定义为内源性PEEP。内源性PEEP(PEEPi)的产生提示气道阻塞/陷闭或者呼气时间不足。
对于控制通气的患者，PEEPi可通过应用呼气末阻断0.5-2秒来测量，但测量时患者必须放松并与呼吸机同步呼吸。
在自主呼吸患者，测量食管压力(Pes)可用于确定内源性PEEPi,具体的测量方法在本公众号的往期文章有整理→内源性呼气末正压（PEEPi）的发生机制、评估及处理[第110期]
· 2.3 胸内压·
胸内压(Ppl)不易直接测量。传统的评估Ppl的方法是使用食管球囊,球囊由一根细导管组成，在其长度的远端5-7cm处有多个小孔。将10cm长的球囊置于导管的远端以防止导管中的孔被食管组织和分泌物堵塞，并且用少量空气(0.5 mL)充气球囊。导管的近端连接到压力传感器。
胸内压可用于PEEP滴定，对于ARDS患者，由于气道阻力的增加导致Ppl增加，如果Ppl相对于Palv较高，则可能出现肺泡塌陷。在这种情况下，若将PEEP设置为大于Ppl，则可减少塌陷的发生
· 2.4 时间常数·
时间常数是气体在肺组织扩散和排空的时间，反映的是肺组织对压力变化反应的速度。
（1）时间常数是由肺或者部分肺的顺应性乘以阻力：时间常数=顺应性X阻力
（2）肺单位的时间常数决定了肺吸满或排空气体的总时间。
（3）在健康的成人时间常数一般为0.25s.
（4）吸满或者被动呼气时气体完全呼出需要的时间常数为3.5-4s
·参考文献 ·
[1[美]凯克马瑞克，[美]迪马斯，[美]麦克.呼吸治疗学精要[M].袁月华，郭丰译.北京：北京军医出版社，2015.1
[2]Hess DR. Respiratory mechanics in mechanically ventilated patients. Respir Care. 2014;59(11):1773-1794. doi:10.4187/respcare.03410
[3]Carlucci A, Pisani L, Ceriana P, Malovini A, Nava S. Patient-ventilator asynchronies: may the respiratory mechanics play a role?. Crit Care. 2013;17(2):R54. Published 2013 Mar 25. doi:10.1186/cc12580
[4]Bailey JM. Management of Patient-Ventilator Asynchrony. Anesthesiology. 2021;134(4):629-636. doi:10.1097/ALN.0000000000003704
[5]Faffe DS, Zin WA. Lung parenchymal mechanics in health and disease. Physiol Rev. 2009;89(3):759-775. doi:10.1152/physrev.00019.2007
[6]Chen L, Chen GQ, Shore K, et al. Implementing a bedside assessment of respiratory mechanics in patients with acute respiratory distress syndrome. Crit Care. 2017;21(1):84. Published 2017 Apr 4. doi:10.1186/s13054-017-1671-8
[7]Henderson WR, Chen L, Amato MBP, Brochard LJ. Fifty Years of Research in ARDS. Respiratory Mechanics in Acute Respiratory Distress Syndrome. Am J Respir Crit Care Med. 2017;196(7):822-833. doi:10.1164/rccm.201612-2495CI
本文荟萃自公众号 ：周兆斌 知行呼吸与重症康复，只做学术交流学习使用，不做为临床指导，本文观点不代表数字重症立场。
微信扫一扫 