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呼吸的基础力学Basic Mechanism of Breathing自主呼吸Spontaneous VentilationP跨肺压=P肺泡-P胸腔机械通气Mechanical Ventilation麻醉对呼吸模式的影响体位因素 从直立位或坐位改为仰卧位：肋骨腔的伸展作用减从直立位或坐位改为仰卧位：肋骨腔的伸展作用减弱，腹式呼吸占主导弱，腹式呼吸占主导（仰卧位膈肌上移约仰卧位膈肌上移约仰卧位膈肌上移约仰卧位膈肌上移约4cm4cm，收，收，收，收缩时效率更高）缩时效率更高）缩时效率更高）缩时效率更高）侧卧位时重力依赖侧膈肌更高，更有利于呼吸侧卧位时重力依赖侧膈肌更高，更有利于呼吸麻醉因素 浅麻醉：呼吸不规则，摒呼吸现象常见浅麻醉：呼吸不规则，摒呼吸现象常见 深麻醉：呼吸规则深麻醉：呼吸规则 吸入麻醉药：呼吸浅快吸入麻醉药：呼吸浅快 笑气联合阿片类药物：呼吸深慢笑气联合阿片类药物：呼吸深慢麻醉的影响（2）麻醉诱导通常使呼气更活跃 腹部手术时需要更加关注肌松腹部手术时需要更加关注肌松 可能导致功能残气量下降可能导致功能残气量下降1.2MAC的吸入麻醉药 呼吸频率呼吸频率，潮气量，潮气量 麻醉状态下胸腔和膈肌对容量改变的作用都下降，但二者比例相同深度麻醉下，肌肉活性被抑制；但如果存在任何CO2的重复吸入，所有肌群的活性都会被增强通气力学Mechanics of Ventilation弹性阻力（elastic resistance）表面张力（表面张力（surface of tension forcessurface of tension forces）顺应性（顺应性（compliancecompliance）肺容量（lung volumes）功能残气量（功能残气量（functional residual capacityfunctional residual capacity）闭合容量（闭合容量（closing capacityclosing capacity）肺活量（肺活量（vital capacityvital capacity）非弹性阻力（nonelastic resistance）气道阻力（气道阻力（airway resistance to gas flowairway resistance to gas flow）组织阻力（组织阻力（tissue resistancetissue resistance）呼吸做功（work of breathing）弹性阻力胸廓和肺都有弹性特征胸廓倾向向外扩展当开放性气胸时，胸廓扩展当开放性气胸时，胸廓扩展1L1L容积（成人）容积（成人）当扩展后，胸廓组成部分（包括胸廓肌肉）对当扩展后，胸廓组成部分（包括胸廓肌肉）对抗变形产生弹性回缩力抗变形产生弹性回缩力肺倾向收缩当暴露于空气中肺将完全塌陷当暴露于空气中肺将完全塌陷弹性回缩力源自肺内丰富的弹性纤维和肺泡表弹性回缩力源自肺内丰富的弹性纤维和肺泡表面张力面张力表面张力表面张力倾向减少表面积，使肺塌陷Pressure=2xSurface tension/Radius 表面张力增大，或肺泡尺寸变小，肺泡易于塌陷表面张力增大，或肺泡尺寸变小，肺泡易于塌陷 肺泡表面活性物质能降低表面张力肺泡表面活性物质能降低表面张力 降低能力与其在肺泡内浓度直接相关降低能力与其在肺泡内浓度直接相关 肺泡变大，活性物质浓度变小，表面张力的作用变大，使肺泡变大，活性物质浓度变小，表面张力的作用变大，使肺泡变小；反之亦然，使肺泡维持稳定大小肺泡变小；反之亦然，使肺泡维持稳定大小顺应性容积的变化除以扩张的压力包括肺顺应性（CL）和胸廓顺应性（CW）1/Ctotal=1/CL+1/CW顺应性测量通常在静态下，称之为静态顺应性在动态呼吸下测量的顺应性称之为动态顺应性，其还依赖于气道阻力肺顺应性正常为150-200ml/cmH2O，影响因素包括肺容积、肺血量、血管外肺水、肺部炎症或纤维化等胸廓顺应性为200ml/cmH2O，总顺应性为100ml/cmH2O肺、胸廓的压力容积关系肺容量测量值测量值定义定义成人平均值（成人平均值（ml）潮气量（Vt）每次正常呼吸500补吸气量（IRV）在Vt之外能额外吸入的最大气量3000补呼气量（ERV）Vt之外能呼出的最大气量1100残气量（RV）最大呼气后残余的气量1200肺总量（TLC）RV+ERV+Vt+IRV5800功能残气量（FRC）RV+ERV2300功能残气量为肺弹性回缩力和胸阔向外弹性的平衡正常呼吸的起点可通过氮气或氦气洗出法测量影响FRC的因素体质（身高、肥胖程度体质（身高、肥胖程度CwCw）性别（女性比男性低性别（女性比男性低10%10%）体位（直立位改卧位）体位（直立位改卧位）膈肌张力膈肌张力闭合容积无气管软骨支撑的小气道依赖周围组织的弹性回缩牵引维持开放状态，尤其是重力依赖区这些气道的开放与肺容积相关这些气道开始闭合时的肺容积叫闭合容积当肺容积减小时，重力依赖区的气道关闭无通气，而持续有血流，发生通气/血流比例失调，产生低氧血症可通过氙-133测量FRC、CV、CC的关系年龄对CC的影响肺活量最大吸气后能呼出的最大气量取决于呼吸肌力量和肺、胸廓顺应性60-70ml/kg气道阻力气体在肺内流动分层流和湍流气体在肺内流动分层流和湍流层流时：层流时：湍流时：湍流时：发生层流还是湍流可以通过雷诺值来预测，发生层流还是湍流可以通过雷诺值来预测，100015001500湍流；远端小气道一般层流，湍流；远端小气道一般层流，大气道一般湍流大气道一般湍流气道阻力正常总Raw0.5-2cmH2O/L/s主要源自中等大小支气管（第七级之前）大气大气道直径大道直径大小气小气道截面积大道截面积大引起Raw升高的主要因素：支气管痉挛支气管痉挛分泌物分泌物粘膜水肿粘膜水肿容量相关性和流量相关性气道塌陷容量相关性和流量相关性气道塌陷容量相关性气道塌陷Volume-related airway collapse肺容量低时小气道失去了周围组织的弹性牵拉作用通过PEEP增加肺容量以降低Raw流量相关性气道塌陷Flow-related airway collapse用力呼气，跨粘膜压力会导致这些气道塌陷用力呼气，跨粘膜压力会导致这些气道塌陷动态气动态气道压缩道压缩(dynamic airway compression)(dynamic airway compression)胸腔内正压产生胸腔内正压产生 由于气道阻力增加，沿胸腔内气道压力显著下降，产生高由于气道阻力增加，沿胸腔内气道压力显著下降，产生高速气流（湍流），肺容积下降速气流（湍流），肺容积下降 流量流量/容积曲线的末段被称为容积曲线的末段被称为“非用力依赖性非用力依赖性”等压点等压点 位于位于1111级支气管以上，无软骨支撑级支气管以上，无软骨支撑 当肺容积下降，等压点向小气道转移当肺容积下降，等压点向小气道转移 肺气肿和哮喘气道容易压缩肺气肿和哮喘气道容易压缩 提前中止呼气或小嘴呼吸可帮助减小跨粘膜压力差，减少提前中止呼气或小嘴呼吸可帮助减小跨粘膜压力差，减少气体陷闭（气体陷闭（air trappingair trapping），增加），增加FRCFRC（autoPEEPautoPEEP）A.以全肺容积不同用力程度呼气以全肺容积不同用力程度呼气B.在不同肺容积以全力呼气在不同肺容积以全力呼气“非用力依赖”段用力肺活量Forced Vital Capacity用力肺活量可用力肺活量可以提供气道阻以提供气道阻力的信息力的信息FEV1/FVCFEV1/FVC与气与气道梗阻程度成道梗阻程度成比例比例FEV1FEV1和和FVCFVC是是用力依赖性，用力依赖性，用力中段流量用力中段流量（FEFFEF25-7525-75）是非用力依赖是非用力依赖性，可以更可性，可以更可靠地反应阻塞靠地反应阻塞情况情况组织阻力Tissue Resistance为非弹性阻力常常被忽略和低估实际占总气道阻力的一半左右主要为组织对气流的粘滞阻力呼吸做功Work of Breathing通常呼气是被动的，通常呼气是被动的，故呼吸做功由吸气肌故呼吸做功由吸气肌肉完成肉完成呼吸做功克服的三种呼吸做功克服的三种阻力阻力 胸廓和肺的弹性回缩胸廓和肺的弹性回缩力力 气流在气道中的磨擦气流在气道中的磨擦阻力阻力 组织的磨擦阻力组织的磨擦阻力做功容积做功容积x x压力压力（V*PV*P）呼吸做功吸气时需克服弹性阻力和气道阻力 潮气量增加时克服弹性阻力做功多潮气量增加时克服弹性阻力做功多 呼吸频率增加时克服气道阻力做功多呼吸频率增加时克服气道阻力做功多 顺应性降低时做浅快呼吸，气道阻力增加时做深慢顺应性降低时做浅快呼吸，气道阻力增加时做深慢呼吸呼吸越50的能量储存于肺的弹性势能，呼气时势能再转化为呼气动力吸气阻力和呼气增加均增加做功当呼气阻力增加时，需增加肺容积（high FRC）以增加弹性势能以满足呼气需要占全身氧耗量2-3麻醉对呼吸力学的影响肺容积和顺应性麻醉诱导使麻醉诱导使FRCFRC进一步下降进一步下降15-2015-20（400ml400ml）呼气末膈肌张力丧失使得腹腔内容物上抬压迫膈肌，呼气末膈肌张力丧失使得腹腔内容物上抬压迫膈肌，使肺容积下降，肺、胸廓顺应性降低使肺容积下降，肺、胸廓顺应性降低降低的降低的FRCFRC与麻醉深度无关，麻醉后可持续数小时与麻醉深度无关，麻醉后可持续数小时头低脚高位使头低脚高位使FRCFRC进一步降低（胸腔内血量增加）进一步降低（胸腔内血量增加）坐位诱导似乎对坐位诱导似乎对FRCFRC影响不大影响不大已麻醉情况下，肌松药对已麻醉情况下，肌松药对FRCFRC影响不大影响不大麻醉对麻醉对FRCFRC和闭合容积的影响相当，故肺内分流危和闭合容积的影响相当，故肺内分流危险度与清醒时差不多险度与清醒时差不多年老、肥胖、基础肺疾病的影响大年老、肥胖、基础肺疾病的影响大麻醉对气道阻力的影响FRC降低可能会增加Raw，但麻醉药物的支气管扩张特性使得Raw变化不明显Raw增加见于病理情况舌根后坠舌根后坠喉痉挛喉痉挛支气管收缩支气管收缩气道内分泌物、血、肿瘤气道内分泌物、血、肿瘤设备故障：导管、接头过细，阀门异常，呼吸设备故障：导管、接头过细，阀门异常，呼吸回路阻塞等回路阻塞等麻醉对呼吸做功的影响呼吸做功增加主要是因为肺和胸廓顺应性降低，呼吸阻力影响不大机械控制呼吸防止了呼吸做功的增加