四、呼吸力学监测
（一）定义
呼吸力学监测包括气道、肺和胸廓力学特征监测。通常用压力容积环（P-V环）来反映呼吸系统的静态力学特征。目前，测定机械通气患者呼吸力学的方法有超大注射器法、多次吸气阻断法和持续低流速法，其中持续低流速法是在各型呼吸机及监测仪中使用的简单可靠的床旁P-V环监测方法。
（二）监测原理
呼吸力学监测模块将流量传感器连接在呼吸机气道回路中，用于测取气路中呼吸的容积、流量和气路压力的信息。流量、压力和容积是呼吸力学最基本的3个量，根据这3个参数再分析计算出呼吸率、吸气和呼气的时间、肺顺应性、潮气量、分钟通气量、平均气道压力、呼气末正压、峰流速和吸气峰压等参数。因此，测量气道中的压力和流速即可根据公式计算其他参数。
（三）流速测定
1.压差式流量传感器 压差式流量传感器有比托管和Fleish pneumotachograph两种。后者是较为常用的压差式流量计。其原理是流量计的流速传感器上有一筛状隔网或毛细管网，气流通过该网时受网的阻力而流速下降，结果使网眼的另一端的压力轻微下降。网眼两端形成压降差。压差传感器可将此压差感应，产生电信号。流速通过越快，压降越大，则产生压差电信号越强。气流应尽可能是层流，锥形体的保护网及毛细网可提供此种气流方式，流量计上的加热器可使毛细网加温，避免呼出的饱和水蒸气在筛状隔网上冷凝沉积，阻塞网眼。压差式流量计准确度高、敏感度较高、漂移少、与气体导热性无关而与气体黏滞度有关。因受隔网影响气流阻力稍大，在高流量测定时误差偏大，常需要电脑做矫正。
2.热敏式流量计（thermal flowmeter） 依据热量传导与气体流量相关的原理而设计。核心部分为温度依赖性电阻元件，热线（hot wire）或热珠（thermistor bead）接通电源时该元件加温，当气流通过热敏件时可使其温度下降，并改变电阻（热珠温度下降时电阻增加，热线温度下降时电阻减少）。维持热线温度的电流的改变与气体流速成正比。热线式传感器灵敏度较高，准确性较好，气流阻力小，不受气体黏滞度变化的干扰；缺点是易损耗，污物沾染后不易清洗，有时漂移，与气体导热性有关。此流量计常连接在呼吸机的呼气出口或进气端口，易受外环境因素影响，如气压的改变、海拔、气体密度（如呼出气氧浓度不同）等。在环境温度、压力与标定温度、压力相差较多时其流速测定值可发生偏差，应对测量值进行标化补偿，湿度、压力修正。此外，该传感器在低流量测定时线性反应稍差。
（四）静态呼吸系统顺应性（static compliance；Crs.st）和气道阻力（airway resistance）
图2-11示容量控制通气时的Crs.st及气道阻力计算方法。Crs.st小于50ml/cmH2O在ICU患者中十分常见，当呼吸窘迫的患者Crs.st小于20ml/cmH2O时，要考虑急性呼吸窘迫综合征（ARDS），此时，动态Crs.st监测可以帮助判断肺复张通气策略是否有效，也可以判断PEEP是否过高或并发气胸。需要指出，静态Crs.st的计算必须是患者的自主呼吸消失，应用容量控制通气条件下获得，通气参数的设置需要保证足够长的吸气屏气时间，以获得吸气平台压力（Pplat）；另外，胸壁顺应性（chest wall compliance，CW）在胸壁肌肉张力变化、腹腔压力变化时会相应改变，此时的静态Crs.st数值也不能真实反映肺顺应性的变化，一些呼吸机配有同时监测胸腔压力（食管压力Peso）的食管气囊，通过跨胸壁压测定。
胸壁顺应性：CW=肺容积改变（△V）/跨胸壁压；
肺的顺应性则通过公式：Clung=VT/（Pplat-Peso）计算。
在恒定流速容量控制通气条件下，气道阻力可以通过气道峰压与平台压力的差值计算。
图2-11 容量控制通气时的流量与压力曲线，潮气量（Vt）=V·I；总静态呼吸系统顺应性（Crs.st）=Vt/（P2-Pexp）；总动态呼吸系统顺应性（Crs.dyn）=Vt/（P1-Pexp）；最小气道阻力（Raw）=（Ppeak-P1）/V；最大气道阻力（Raw）=（Ppeak-P2）/V
当流速为60L/min时，生理范围的气道阻力为（4.2±1.6）cmH2O/L，COPD可以达到（26.4±13.4）cmH2O/L。
同时监测气道阻力和Crs.st有助于判断气道压力升高的原因，并评估气道舒张药物是否有效。
（五）静态压力-容积曲线（Static P-V curve）
许多呼吸机可以收集一系列功能残气量（functional residual capacity，FRC）和肺总量（total lung capacity，TLC）时的平台压力，通过计算重构出Static P-V curve（图2-12）。低位拐点（lower inflection point，LIP）代表了呼气相处于萎陷状态的肺泡重新被打开，而在高位拐点（upper inflection point，UIP）以上时肺处于过度充气状态。LIP用以指示最佳PEEP水平，UIP为呼吸机可以应用的最大吸气压力（吸气末压力）。
图2-12 静态压力-容积曲线
LIP用以指示最佳PEEP水平，UIP为呼吸机可以应用的最大吸气压力（吸气末压力）
上述静态呼吸力学的测量需要给予患者充分的镇静，使用恒定流速的容量控制通气条件下进行，是呼吸力学监测的经典方法。临床工作中，这种方法受到许多条件限制；并且它也不能反映动态呼吸的力学特征。而现代呼吸机发展的重要方向之一是智能化，人们期望呼吸机能够更多地取代临床医师的具体工作，无创地测量患者呼吸力学，据此自动设置最佳通气参数；例如，在闭环通气（close loop ventilation）概念下，Hamilton呼吸机发展了适应性支持通气（adaptive support ventilation，ASV）技术，Drager呼吸机发展了Smart Care技术，将每次通气测定的压力、流速结果参照PETCO2设定下次通气参数。目前在各型智能化呼吸机上监测动态呼吸力学的方法已在上文中阐述，从根本上来看，呼吸力学的基本参数仍然是气道压力和气道流速，由此衍生的呼吸功（WOB）、动态肺顺应性等参数均受到测量条件和计算方法的影响，应用价值有限，有待改良。
（郝信磊）