呼吸机波形基础知识

图中控制器（Control Unit）是呼吸 机用于控制吸气阀和呼气阀的切换,它受 控于肺呼吸力学改变而引起的呼吸机动 作.
吸气控制有
a. 时间控制: 通过预设的吸气时间使吸气终止, 如PCV的设置Ti或I:E. b. 压力控制: 上呼吸道达到设置压力时使吸 气终止,现巳少用, 如PCV的设置高压报警值. c. 流速控制: 当吸气流速降至预设的峰流速% 以下(即Esens), 吸气终止. d. 容量控制: 吸气达到预设潮气量时,吸气终 止.
Fig.3 AutoFlow吸气流速示意图
图3左侧为控制呼吸，由原方波改变为减
速波形(非递减波), 流速曲线下的面积 =Vt. 图右侧当阻力或顺应性发生改变时, 每次 供气时的最高气道压力变化幅度在+3 - -3 cmH2O之间, 不超过报警压力上限5cm H2O. 在平台期内允许自主呼吸, 适用于 各种VCV所衍生的各种通气模式.
呼气阀后的PEEP阀是为了维持呼气 末气道压力为正压(即0 cmH2O以上), 目 的是克服內源性(PEEPi);维持肺泡的张开. 由于各厂图形处理软件不一, 故显示 的波形和环稍有差别,但对波形的判断並 无影响.
为便识别吸、呼气相,本波形分析一 律以绿色代表吸气,以兰色代表呼气.
2. 流量-时间曲线(F-T curve)
Fig.1吸气流量恒定的曲线形态
1: 代表呼吸机输送气体的开始:取决于a)预设呼吸周期的时间巳达到, 呼气转换为吸气(时间切换)如控制呼吸(CMV). b)患者吸气努力达到了触 发阀,呼吸机开始输送气体,如辅助呼吸(AMV). 2: 吸气峰流量(PIF或PF): 在容量控制通气(VCV)时PIF是预设的, 直接 决定了Ti或I:E. 在PCV和PSV时,PIF的大小决定了潮气量大小、吸气时间长短和压力上升 时间快慢. 3: 代表吸气结束, 呼吸机停止输送气体.此时巳完成预设的潮气量 (VCV)或压力巳达标(PCV),输送的流量巳完成(流速切换),或吸气时间已达 标(时间切换). 4→5: 代表整个呼气时间:包括从呼气开始到下一次吸气开始前这一段 时间. 6: 1→4为吸气时间: 在VCV中其长短由预设的潮气量,峰流速和流速波 型所决定, 它尚包含了吸气后摒气时间(VCV时摒气时间内无气体流量输 送到肺,PCV时无吸气后摒气时间). 7: 代表一个呼吸周期的时间(TCT): TCT=60秒/频率.
2.1.3.2评估吸气时间(Fig.6)
Fig.6 评估吸气时间
图6是VCV采用递减波的吸气时间: A:是吸气末流速巳降至0说明吸气时间合适且
稍长, 在VCV中设置了”摒气时间”.( 注意在 PCV无吸气后摒气时间). B:的吸气末流速突然降至0说明吸气时间不足 或是由于自主呼吸的呼气灵敏度(Esens)巳达标 (下述), 切换为呼气. 只有相应增加吸气时间才 能不增加吸气压力情况下使潮气量增加.
2.1.3 吸气流量波形(F-T curve)的 临床应用
2.1.3.1 吸气流速曲线分析--鉴别 通气类型(Fig.4)
Fig.4 根据吸气流速波形型鉴别通气类型
图4左侧和右侧可为VCV的强制通气时, 由操作
者预选吸气流速的波形，方波或递减波. 中图为自主呼吸的正弦波. 吸气、呼气峰流速 比机械通气的正弦波均小得多. 右侧图若是压力支持流速波, 形态是递减波, 但 吸气流速可未递减至0, 而突然下降至0, 这是由 于在吸气过程中吸气流速递减至呼气灵敏度 (Esens)的阈值, 使吸气切换为呼气所致, 压力支 持(PS) 只能在自主呼吸基础上才有作用. 这三 种呼吸类型的呼气流速形态相似, 差别仅是呼 气流速大小和持续时间长短不一.
2.2.1 初步判断支气管情况和 主动或被动呼气(Fig.11)
右侧图虚线反映是病人的自然被动呼气,
而实线反映了是患者主动用力呼气, 单纯 从本图较难判断它们之间差别和性质. 尚 需结合压力-时间曲线一起判断即可了解 其性质.
2.2.2 判断有无内源性呼气末正 压(Auto-PEEP/PEEPi)的存在 (Fig.12)
Fig.2 吸气流速波型
图2中流速以方波作为对比(以虚线表示),
在流速,频率和潮气量均不变情况下, 方波 由于流速恒定不变,故吸气时间最短, 其他 波形因的递减, 递增或正弦状, 因它们的 流速均非恒定不变, 故吸气时间相应延长.
方波: 是呼吸机在整个吸气时间内所输送的气体流量均
按设置值恒定不变, 故吸气开始即达到峰流速, 且恒定 不变持续到吸气结束才降为0. 故形态呈方形 递减波: 是呼吸机在整个吸气时间内, 起始时输送的气 体流量立即达到峰流速(设置值), 然后逐渐递减至0 (吸 气结束), 以压力为目标的如定压型通气(PCV)和压力支 持(PSV=ASB)均采用递减波. 递增波: 与递增波相反, 目前基本不用. 正弦波: 是自主呼吸的波形. 吸气时吸气流速逐渐达到 峰流速而吸气末递减至0,(比方波稍缓慢而比递减波稍 快)
2.1.3.4从吸气流速检查有泄漏 (Fig.7)
Fig.7 呼吸回路有泄漏
当呼吸回路存在较大泄漏,(如气管插管气
囊泄漏,NIV面罩漏气,回路连接有泄漏)而 流量触发值又小于泄漏速度,使吸气流速 曲线基线(即0升/分)向上移位(即图中浅绿 色部分)为实际泄漏速度, 使下一次吸气 间隔期延长, 此时宜适当加大流量触发值 以补偿泄漏量，在CMV或NIV中,因回路 连接, 面罩或插管气囊漏气可見及.
１．呼吸机工作过程
上图中，气源部份（Gas Source）是 呼吸机的工作驱动力, 通过调节高压空气 和氧气流量大小的阀门来供应混合氧气 体. 气体流量经流速传感器在毫秒级时间 内测定流量, 调整气体流量阀门(Flow Valve)的直径以控制流量。测定在流速曲 线的吸气流速面积下的积分, 计算出潮气 量. Vt= 流速(升/秒)×Ti(流速恒定).
Fig.12 为三种不同的Auto-PEEP呼气流速波形
图12吸气流速选用方波,呼气流速波形在
下一个吸气相开始之前呼气流速突然回 到0, 这是由于小气道在呼气时过早地关 闭, 以致吸入的潮气量未完全呼出,使部分 气体阻滞在肺泡内产生正压而引起AutoPEEP( PEEPi). 注意图中的A,B和C, 其突 然降至0时呼气流速高低不一, B最高,依 次为A, C. 实测Auto-PEEP压力大小也与 波形相符合.
呼气流速波除流速振幅大小和流速回至
基线(即0流速)的时间有所不同外,在态 上无差别.
2.1.2 AutoFlow(自动变流) (见Fig.3)
AutoFlow并非流速的波形, 而是呼吸机在
VCV中一种功能. 呼吸机根据当前呼吸系 统的顺应性和阻力及设置的潮气量, 计算 出下一次通气时所需的最低气道峰压, 自 动控制吸气流量, 由起始方波改变为减速 波,在预设的吸气时间内完成潮气量的输 送.
2.1.1 吸气流量的波型(类型)(Fig.2)
根据吸气流量的形态有方波, 递减波, 递
增波, 和正弦波, 在定容型通气(VCV)中需 预设频率, 潮气量和峰流量, 并选择不同 形态的吸气流量波.!(见Fig.2以方波作为 对比) 正弦波是自主呼吸的波形，其在呼 吸机上的疗效无从证明(指在选擇流速波 形时),巳少用. 雾化吸入或欲使吸气时间 相对短时多数用方波.
2.1.3.2 判断指令通气在吸气过程中 有无自主呼吸(Fig.5)
Fig.5 指令通气过程中有自主呼吸
图5中A为指令通气吸气流速波, B、C为
在指令吸气过程中在吸气流速波出现切 迹,提示有自主呼吸.人机不同步, 在吸气 流速前有微小呼气流速且在指令吸气近 结束时又出现切迹, (自主呼吸)使呼气流 速减少.
2.2 呼气流速波形和临床意义
呼气流速波形其形态基本是相似的,其差
别在呼气波形的振幅和呼气流速持续时 间时的长短, 它取决于肺顺应性,气道阻力 (由病变情况而定)和病人是主动或被动地 呼气.(见Fig.10)
1:代表呼气开始. 2:为呼气峰流速:正压呼气峰流速比自主呼吸的
稍大一点. 3:代表呼气的结束时间(即流速回复到0), 4:即1 – 3的呼气时间 5:包含有效呼气时间4, 至下一次吸气流速的开 始即为整个呼气时间,结合吸气时间可算出I:E. TCT:代表一个呼吸周期 = 吸气时间+呼气时间
图. 各种吸、呼气流量波形 A.指数递 减波 B.方波 C.线性递增波 D.线性递减波 E.正弦波 F.50%递减波 G.50%递增波 H. 调整正弦波
2.1. 吸气流量波形(Fig.1)
恒定的吸气流速是指在整个吸气时间内
呼吸机输送的气体流量恒定不变, 故流速 波形呈方形,( 而PCV时吸气流量均采用递 减形-即流量递减), 横轴下虚线部分代表 呼气流速(在呼气流量波形另行讨论).
呼气控制有
a. 时间控制: 通过设置时间长短引起呼 气终止(控制通气) 代表呼气流速(吸气阀 关闭, 呼气阀打开以便呼出气体), 呼气流 速的波形均为同一形态. b. 病人触发: 呼吸机捡测到吸气流速到 吸气终止标准时即切換呼气(Esens).
图中气体流量定量阀(Dosing FlowValve)是控制呼吸机输送的气体流量, 由 流量传感器监测并控制, 如此气体流量经 Y形管进入病人气道以克服气道粘性阻力， 再进入肺泡的容积以克服肺泡弹性阻力. 通过打开和关闭呼气阀, 即控制了吸气相 和呼气相. 在吸气时呼气阀是关闭的. 若 压力,容量或吸气时间达到设置值, 呼气阀 即打开, 排出呼出气体.
2.1.3.6 Esens的作用(Fig.9)
Fig.9 Esens的作用
图9为自主呼吸+PS, 原PS设置15 cmH2O,
Esens为10%. 中图因呼吸频率过快、压 力上升时间太短, 而Esens设置太低, 吸气 峰流速过高以致PS过冲超过目标压,呼吸 机持续送气,TI延长,人机易对抗. 经将 Esens调高至30%, 减少TI,解决了压力过 冲, 此Esens符合病人实际情况.