呼吸功能监测
呼吸功能监测和呼吸波形分析
一、通气量监测
(一) 潮气量和通气量
正常情况下，潮气量(VT)和每分钟通气量(VE)因性别、年龄和体表面积不同而有差异，男性VT 约为
7.8ml/kg，女性为6.6ml/kg，VE 为5～7L/min。呼吸抑制(如麻醉、镇痛药、肌松药等) 和呼吸衰竭时VT 减少，手术刺激和PaCO2升高时，VT 增加。如潮气量减少，频率相应增加(VE=VT×f) ，若超过25～30bpm ，则提示呼吸机械运动已不能满足机体需要，并且可导致呼吸肌疲劳。机械通气时，成人VT 需要8～10ml/kg，小儿为10～12ml/kg，可根据PaCO2或呼气末CO2分压(PETCO2)进行调节，VT 过大时，使气道压力升高，影响循环功能。VE>10L/min，不能撤离呼吸机。
(二) 死腔气和潮气量之比
正常成人解剖死腔约150ml ，占潮气量的1/3。肺弹性组织减少, 肺容量增加和支气管扩张时，解剖死腔增加。肺内通气/血流(V/Q)比率增大，则形成肺泡死腔。例如在肺动脉压下降，肺梗塞，休克和心力衰竭时。此外，机械通气时的VT 过大，气道压力过高也影响肺内血流灌注。面罩、气管导管、麻醉机、呼吸机的接头和回路等均可使机械死腔增加。
死腔气量/潮气量比率(VD/VT)反映通气功能，正常值为0.3，计算方法根据下列公式：
VD/VT=(PaCO2-PECO2)/PaCO2
或VD/VT=(PETCO2-PECO2)/PETCO2
(三) 肺活量
是在用最大力量吸气后，所能呼出的最大气量。约占肺总量的3/4，和年龄呈反比，男性大于女性，反映呼吸肌的收缩强度和储备力量。以实际值/预期值的比例表示肺活量的变化，如≥80%则表示正常。肺活量为30～70ml/kg,若减少至30ml/kg以下，清除呼吸道分泌物的功能将会受到损害；减少至10ml/kg时，将导致PaCO2持续升高，需要用机械通气辅助呼吸。
二、呼吸力学监测
(一) 胸肺顺应性
由胸廓和肺组织弹性形成，是表示胸廓和肺扩张程度的一个指标，反映潮气量和吸气压力的关系(△V/△P) 。吸气时气道压力大部分用于克服胸肺组织的弹性阻力，使肺膨胀，肺容量增加。小部分用于克服气道的非弹性阻力，将气体送入肺内。
测定肺顺应性需要计算经肺压(transpulmonary pressure,简称PTP) 的变化。吸气结束和呼气结束时(无气体流动) 的经肺压之差，除潮气量所得值即为肺顺应性，其计算公式如下：Cr=Vr/△Cr 。
使用具有吸气屏气性能的麻醉机或呼吸机，吸气期的气道压力出现吸气平台。在屏气时，气道内没有气体流动，不产生阻力，平台压力完全用于克服肺弹性阻力，所以平台压力除潮气量所得值即为胸肺顺应性，其计算公式如下：Cr=Vr/平台压力。
监测胸肺顺应性的意义：（1）监测病情变化。（2）判断肺疾患的严重性。（3）观察治疗效果。（4）判断是否可以停用呼吸机：顺应性
（二）呼吸道阻力
呼吸道阻力由气体在呼吸道内流动时的摩擦和组织粘性形成，反映压力与通气流速的关系即
（P1-P2/V）。其正常值为每秒1～3cmH2O/L，呼气时阻力为每秒2～5cmH2O/L。气道内压力出现吸气平台时，可以根据气道压力和平台压力之差计算呼吸道阻力。其 公式如下： 气道阻力=气道压力-平台压力/V（流速），气道阻力＝P A×60×吸气时间%/VE/100。
监测气道阻力的意义：（1）了解在各种病理情况下，特别是阻塞性肺疾患时，气道功能的变化。（2）
估计人工气道、加热湿化器和细菌滤网等对气道阻力的影响。（3）观察支气管扩张药的疗效。（4）帮助选择机械通气方式：如气道阻力增加明显，使气道压力上升过高时，大于2.5～3.0kPa(25～30 cmH2O)，应选用压力控制（PCV ）、压力支持（PSV ）或双相压力通气（BIPAP ）的通气方式，以降低气道压及改善肺内气体分布。（5）判断病人是否可以停用呼吸机。
（三）气道压力
气道内压力由潮气量（VT ）、呼吸道阻力（受气道导管内径大小影响）和吸入气流速决定。一般用压力表显示，也可用记录仪描记气道压力的变化图形。机械通气时，吸气时压力为正压，成人约1.2～
1.5kPa(12～15cmH2O) ，儿童约1～1.2kPa(10～12 cmH2O)，呼气时压力迅速下降至0。平均气道压过高时影响循环功能。增大潮气量，加快呼吸频率和吸入气流速，以及使用PEEP 时均使平均气道压升高。为防止气道压力突然上升过高，现代麻醉机和呼吸器都具有限压装置。监测气道压力变化可以及时了解VT 和呼吸道阻力的变化。VT 和吸入气流速维持稳定不变，气道压力直接反映呼吸道阻力和胸肺顺应性。如气道压力升高，则说明有呼吸道梗阻，顺应性下降以及肌张力增加等。如气道压力降低，则说明管道漏气。另一方面，如气道阻力和顺应性无变化，则气道压力下降说明潮气量减少。
（四）呼吸中枢驱动力（P0.1）
是测定膈肌发生收缩时所需要的神经兴奋强度。P0.1的改变与膈神经肌电图呈线性关系。反映呼吸中枢兴奋性和呼吸驱动力。P0.1已成为评估呼吸中枢功能的常用方法，并且也是决定撤离呼吸机的重要指标。其正常值为0.2～0.4kPa （2～4cmH2O ）。小于0.6kPa(6cmH2O)方可停用呼吸器。P0.1大于0.6kPa(6cmH2O)不能撤机。其原因可能为：①当时呼吸肌负荷过重，呼吸中枢代偿性功能增强；②呼吸功能未完全恢复，收缩效率低, 产生一定的收缩力需要更大的驱动力。P0.1过高者用辅助呼吸时，病人触发呼吸机送气时增加呼吸作功。它是决定病人能量消耗的一个主要因素。此外也可能提示心肺功能有异常。P0.1过低提示呼吸驱动减退。
三、波形监测
（一）压力-容量环
压力-容量环（pressure-volume loop）反映压力和容量之间的动态关系。不同的通气方式其压力-容量环的形态也不相同。如图1-A 为控制呼吸的压力-容量环，其中下面的一段曲线代表吸气（a ），上面的一段曲线代表呼气（b ），图形在纵轴的右侧，描绘的走向是逆时钟方向移动。自主呼吸时，吸气曲线（a ）和吸气量均在纵轴左侧，并且是顺时钟方向移动（图1-B ）。辅助呼吸时，吸气开始，吸气波形曲线首先出现于纵轴左侧（病人自己吸气形成），随即转向右侧，并且是逆时钟方向转动（图1-C ）。压力-容量环的临床用于以下个几方面。
1、估计胸肺顺应性 压力-容量环纵轴的移动代表了胸顺应性的变化。如向左上方向移动，说明顺应性增加，如向右下移动则为顺应性减少。如果吸气段曲线趋于平坦，就说明肺已过度膨胀。此时虽然吸气压力继续上升，但潮气量并不再增加。如果呼气段曲线呈球形，并且其纵轴向右下移动，则说明呼吸道阻力增加。
2、计算吸气面积和估计病人触发机器送气所做的功 位于纵轴左侧的压力-容量环内的面积为吸气面积，反映病人触发机械通气所需做的功，不包括气管导管，病人气道阻力和顺应性的影响。流量触发控制呼吸时的压力-容量环中的吸气面积明显减少，说明流量触发可以明显减少病人的呼吸作功。
3、指导调节PSV 时的压力水平 图2为PSV 时的压力-容量环。其中A 为吸气的面积，代表病人吸气触发所做的功。纵轴右面的斜线区代表呼吸机所做的功。增加压力和用流量触发都可以减少病人呼吸做功。
4、发现呼吸异常情况 气管插管后，如气道压力显著高于正常，而潮气量并未增加，则提示气管导管
已进入一侧支气管内。于纠正后，气道压力即恢复正常（图3-A ）。如果气管导管有曲折，气流受阻时，于压力-容量环上可见压力急剧上升，而潮气量减少（图3-B ）。
5、监测双腔导管在气管内的位置 双腔管移位时，其压力-容量环也立即发生变化（图4）。其中上图为双腔管位置正确的压力-容量环。①为双肺通气时；②为单肺通气时，其气道压力稍升高，而潮气量无变化。下图为双腔管位置不正确时的压力-容量环。①为双肺通气时；②为单肺通气时，其潮气量无变化，而气道压力显著升高。
（二）流量-容量环（阻力环）
流量-容量环（flow-volume loop）显示呼吸时流量和容量的动态关系。在肺疾患者，流量-容量环发生异常（图5）。
（三）阻力环监测临床用于以下几个方面：
1、判断支气管扩张药的治疗效果 呼气流量波形变化可反映气道阻力变化，从而判断用药后支气管可以扩张的程度，以及确切了解支气管扩张药的治疗效果。如图6所示，左侧为对照环，中间和右侧为用药后的变化。中间图中的呼气流量（A ）明显减慢，且其后半部呈扇贝壳状（B ），说明疗效不佳。右侧图中呼气流量明显增加（A ），并其后半部下降较平坦，说明疗效明显。
2、监测呼吸道回路有否漏气 若呼吸道回路有漏气，则流量-容量环不能闭合，呈开放状，或面积缩小（图7）
3、监测双腔导管在气管内的位置和内源性PEEP 双腔导管在气管内的位置移位，阻力环立即发生变化，呼气时流速减慢和阻力增加（图8）。
如果单肺通气时，气流阻力过大，流速过慢，致使呼气不充分，可发生内源性PEEP ，阻力环上表现为持续的呼气气流（图9）。此外，手术操作也可影响阻力环，使图形发生异常，应注意鉴别。
4、用于鉴别诊断 急性呼吸困难病人，监测阻力环可协助诊断其致病原因。因呼吸道梗阻引起者其阻力环具有特征性的变化。
（1）非固定性胸腔内呼吸道梗阻 阻力环的吸气流速波形无变化。当呼气时，由于胸腔正压压迫气道，使呼气流速被截断，其呼气高峰流速、中期流速、以及用力肺活量均明显下降，呈现独特的平坦的呼气流速波形。
（2）非固定性胸腔外上呼吸道梗阻 在吸气时，由于在梗阻部位以下的气管腔内的明显负压，影响了阻力环的吸气流速，表现为缓慢而稳定波形，其吸气流速，高峰流速，第1秒的用力吸气量均明显下降，或被截断，而其呼气流速波形可以正常。
（3）固定性上呼吸道梗阻 不论其梗阻部位是在胸腔内或外，其阻力环的波形变化均相似。呼气高峰
流速中度下降，呼气和吸气的流速波形均呈平坦。
四、呼吸功监测
吸气时影响肺膨胀的两个主要因素为胸肺弹性阻力（胸肺顺应性）和非弹性阻力（气流阻力和组织粘性）
呼吸功能监测
呼吸功能监测和呼吸波形分析
一、通气量监测
(一) 潮气量和通气量
正常情况下，潮气量(VT)和每分钟通气量(VE)因性别、年龄和体表面积不同而有差异，男性VT 约为
7.8ml/kg，女性为6.6ml/kg，VE 为5～7L/min。呼吸抑制(如麻醉、镇痛药、肌松药等) 和呼吸衰竭时VT 减少，手术刺激和PaCO2升高时，VT 增加。如潮气量减少，频率相应增加(VE=VT×f) ，若超过25～30bpm ，则提示呼吸机械运动已不能满足机体需要，并且可导致呼吸肌疲劳。机械通气时，成人VT 需要8～10ml/kg，小儿为10～12ml/kg，可根据PaCO2或呼气末CO2分压(PETCO2)进行调节，VT 过大时，使气道压力升高，影响循环功能。VE>10L/min，不能撤离呼吸机。
(二) 死腔气和潮气量之比
正常成人解剖死腔约150ml ，占潮气量的1/3。肺弹性组织减少, 肺容量增加和支气管扩张时，解剖死腔增加。肺内通气/血流(V/Q)比率增大，则形成肺泡死腔。例如在肺动脉压下降，肺梗塞，休克和心力衰竭时。此外，机械通气时的VT 过大，气道压力过高也影响肺内血流灌注。面罩、气管导管、麻醉机、呼吸机的接头和回路等均可使机械死腔增加。
死腔气量/潮气量比率(VD/VT)反映通气功能，正常值为0.3，计算方法根据下列公式：
VD/VT=(PaCO2-PECO2)/PaCO2
或VD/VT=(PETCO2-PECO2)/PETCO2
(三) 肺活量
是在用最大力量吸气后，所能呼出的最大气量。约占肺总量的3/4，和年龄呈反比，男性大于女性，反映呼吸肌的收缩强度和储备力量。以实际值/预期值的比例表示肺活量的变化，如≥80%则表示正常。肺活量为30～70ml/kg,若减少至30ml/kg以下，清除呼吸道分泌物的功能将会受到损害；减少至10ml/kg时，将导致PaCO2持续升高，需要用机械通气辅助呼吸。
二、呼吸力学监测
(一) 胸肺顺应性
由胸廓和肺组织弹性形成，是表示胸廓和肺扩张程度的一个指标，反映潮气量和吸气压力的关系(△V/△P) 。吸气时气道压力大部分用于克服胸肺组织的弹性阻力，使肺膨胀，肺容量增加。小部分用于克服气道的非弹性阻力，将气体送入肺内。
测定肺顺应性需要计算经肺压(transpulmonary pressure,简称PTP) 的变化。吸气结束和呼气结束时(无气体流动) 的经肺压之差，除潮气量所得值即为肺顺应性，其计算公式如下：Cr=Vr/△Cr 。
使用具有吸气屏气性能的麻醉机或呼吸机，吸气期的气道压力出现吸气平台。在屏气时，气道内没有气体流动，不产生阻力，平台压力完全用于克服肺弹性阻力，所以平台压力除潮气量所得值即为胸肺顺应性，其计算公式如下：Cr=Vr/平台压力。
监测胸肺顺应性的意义：（1）监测病情变化。（2）判断肺疾患的严重性。（3）观察治疗效果。（4）判断是否可以停用呼吸机：顺应性
（二）呼吸道阻力
呼吸道阻力由气体在呼吸道内流动时的摩擦和组织粘性形成，反映压力与通气流速的关系即
（P1-P2/V）。其正常值为每秒1～3cmH2O/L，呼气时阻力为每秒2～5cmH2O/L。气道内压力出现吸气平台时，可以根据气道压力和平台压力之差计算呼吸道阻力。其 公式如下： 气道阻力=气道压力-平台压力/V（流速），气道阻力＝P A×60×吸气时间%/VE/100。
监测气道阻力的意义：（1）了解在各种病理情况下，特别是阻塞性肺疾患时，气道功能的变化。（2）
估计人工气道、加热湿化器和细菌滤网等对气道阻力的影响。（3）观察支气管扩张药的疗效。（4）帮助选择机械通气方式：如气道阻力增加明显，使气道压力上升过高时，大于2.5～3.0kPa(25～30 cmH2O)，应选用压力控制（PCV ）、压力支持（PSV ）或双相压力通气（BIPAP ）的通气方式，以降低气道压及改善肺内气体分布。（5）判断病人是否可以停用呼吸机。
（三）气道压力
气道内压力由潮气量（VT ）、呼吸道阻力（受气道导管内径大小影响）和吸入气流速决定。一般用压力表显示，也可用记录仪描记气道压力的变化图形。机械通气时，吸气时压力为正压，成人约1.2～
1.5kPa(12～15cmH2O) ，儿童约1～1.2kPa(10～12 cmH2O)，呼气时压力迅速下降至0。平均气道压过高时影响循环功能。增大潮气量，加快呼吸频率和吸入气流速，以及使用PEEP 时均使平均气道压升高。为防止气道压力突然上升过高，现代麻醉机和呼吸器都具有限压装置。监测气道压力变化可以及时了解VT 和呼吸道阻力的变化。VT 和吸入气流速维持稳定不变，气道压力直接反映呼吸道阻力和胸肺顺应性。如气道压力升高，则说明有呼吸道梗阻，顺应性下降以及肌张力增加等。如气道压力降低，则说明管道漏气。另一方面，如气道阻力和顺应性无变化，则气道压力下降说明潮气量减少。
（四）呼吸中枢驱动力（P0.1）
是测定膈肌发生收缩时所需要的神经兴奋强度。P0.1的改变与膈神经肌电图呈线性关系。反映呼吸中枢兴奋性和呼吸驱动力。P0.1已成为评估呼吸中枢功能的常用方法，并且也是决定撤离呼吸机的重要指标。其正常值为0.2～0.4kPa （2～4cmH2O ）。小于0.6kPa(6cmH2O)方可停用呼吸器。P0.1大于0.6kPa(6cmH2O)不能撤机。其原因可能为：①当时呼吸肌负荷过重，呼吸中枢代偿性功能增强；②呼吸功能未完全恢复，收缩效率低, 产生一定的收缩力需要更大的驱动力。P0.1过高者用辅助呼吸时，病人触发呼吸机送气时增加呼吸作功。它是决定病人能量消耗的一个主要因素。此外也可能提示心肺功能有异常。P0.1过低提示呼吸驱动减退。
三、波形监测
（一）压力-容量环
压力-容量环（pressure-volume loop）反映压力和容量之间的动态关系。不同的通气方式其压力-容量环的形态也不相同。如图1-A 为控制呼吸的压力-容量环，其中下面的一段曲线代表吸气（a ），上面的一段曲线代表呼气（b ），图形在纵轴的右侧，描绘的走向是逆时钟方向移动。自主呼吸时，吸气曲线（a ）和吸气量均在纵轴左侧，并且是顺时钟方向移动（图1-B ）。辅助呼吸时，吸气开始，吸气波形曲线首先出现于纵轴左侧（病人自己吸气形成），随即转向右侧，并且是逆时钟方向转动（图1-C ）。压力-容量环的临床用于以下个几方面。
1、估计胸肺顺应性 压力-容量环纵轴的移动代表了胸顺应性的变化。如向左上方向移动，说明顺应性增加，如向右下移动则为顺应性减少。如果吸气段曲线趋于平坦，就说明肺已过度膨胀。此时虽然吸气压力继续上升，但潮气量并不再增加。如果呼气段曲线呈球形，并且其纵轴向右下移动，则说明呼吸道阻力增加。
2、计算吸气面积和估计病人触发机器送气所做的功 位于纵轴左侧的压力-容量环内的面积为吸气面积，反映病人触发机械通气所需做的功，不包括气管导管，病人气道阻力和顺应性的影响。流量触发控制呼吸时的压力-容量环中的吸气面积明显减少，说明流量触发可以明显减少病人的呼吸作功。
3、指导调节PSV 时的压力水平 图2为PSV 时的压力-容量环。其中A 为吸气的面积，代表病人吸气触发所做的功。纵轴右面的斜线区代表呼吸机所做的功。增加压力和用流量触发都可以减少病人呼吸做功。
4、发现呼吸异常情况 气管插管后，如气道压力显著高于正常，而潮气量并未增加，则提示气管导管
已进入一侧支气管内。于纠正后，气道压力即恢复正常（图3-A ）。如果气管导管有曲折，气流受阻时，于压力-容量环上可见压力急剧上升，而潮气量减少（图3-B ）。
5、监测双腔导管在气管内的位置 双腔管移位时，其压力-容量环也立即发生变化（图4）。其中上图为双腔管位置正确的压力-容量环。①为双肺通气时；②为单肺通气时，其气道压力稍升高，而潮气量无变化。下图为双腔管位置不正确时的压力-容量环。①为双肺通气时；②为单肺通气时，其潮气量无变化，而气道压力显著升高。
（二）流量-容量环（阻力环）
流量-容量环（flow-volume loop）显示呼吸时流量和容量的动态关系。在肺疾患者，流量-容量环发生异常（图5）。
（三）阻力环监测临床用于以下几个方面：
1、判断支气管扩张药的治疗效果 呼气流量波形变化可反映气道阻力变化，从而判断用药后支气管可以扩张的程度，以及确切了解支气管扩张药的治疗效果。如图6所示，左侧为对照环，中间和右侧为用药后的变化。中间图中的呼气流量（A ）明显减慢，且其后半部呈扇贝壳状（B ），说明疗效不佳。右侧图中呼气流量明显增加（A ），并其后半部下降较平坦，说明疗效明显。
2、监测呼吸道回路有否漏气 若呼吸道回路有漏气，则流量-容量环不能闭合，呈开放状，或面积缩小（图7）
3、监测双腔导管在气管内的位置和内源性PEEP 双腔导管在气管内的位置移位，阻力环立即发生变化，呼气时流速减慢和阻力增加（图8）。
如果单肺通气时，气流阻力过大，流速过慢，致使呼气不充分，可发生内源性PEEP ，阻力环上表现为持续的呼气气流（图9）。此外，手术操作也可影响阻力环，使图形发生异常，应注意鉴别。
4、用于鉴别诊断 急性呼吸困难病人，监测阻力环可协助诊断其致病原因。因呼吸道梗阻引起者其阻力环具有特征性的变化。
（1）非固定性胸腔内呼吸道梗阻 阻力环的吸气流速波形无变化。当呼气时，由于胸腔正压压迫气道，使呼气流速被截断，其呼气高峰流速、中期流速、以及用力肺活量均明显下降，呈现独特的平坦的呼气流速波形。
（2）非固定性胸腔外上呼吸道梗阻 在吸气时，由于在梗阻部位以下的气管腔内的明显负压，影响了阻力环的吸气流速，表现为缓慢而稳定波形，其吸气流速，高峰流速，第1秒的用力吸气量均明显下降，或被截断，而其呼气流速波形可以正常。
（3）固定性上呼吸道梗阻 不论其梗阻部位是在胸腔内或外，其阻力环的波形变化均相似。呼气高峰
流速中度下降，呼气和吸气的流速波形均呈平坦。
四、呼吸功监测
吸气时影响肺膨胀的两个主要因素为胸肺弹性阻力（胸肺顺应性）和非弹性阻力（气流阻力和组织粘性）