典型吸气相的呼吸系统P-V曲线
呈S形,包括3段、2点。
1.陡直段 其中间部分陡直,称为陡直段,顺应性最大且稳定,主要取决于弹性纤维的可扩张性,也与表面张力和表面活性物质的综合作用有关,相当于肺容积在正常FRC和UIP之间的位置。在该段范围内,肺容积显著增加,压力仅轻度升高,故决定肺实质能耐受的潮气容积大小,是自主呼吸和机械通气的适宜部位;也是常规测定顺应性的部位。
2.高位平坦段 超过陡直段后,肺容积将迅速接近TLC,容积轻度增加,压力显著增大,曲线变得平坦,故称为高位平坦段。该段的顺应性呈指数式减小,弹性阻力呈指数式增加,主要与胶原纤维对弹性纤维的限制有关。不适宜自主呼吸或机械通气。
3.UIP 高位平坦段与陡直段的交点,相当于肺容积接近TLC 85%~90%和跨肺压35~50 cm H2O(大约相当于控制通气时平台压35 cm H2O)的位置。是自主呼吸和机械通气限制高压和高容积的转折点(一过性肺开放除外)。
(1)UIP的可变性:正常肺单位的功能接近,UIP的压力和容积比较固定。但在气流阻塞性肺疾病或肺实质疾病,由于气道阻塞和肺损伤的不均一性,P-V 曲线上可无典型UIP出现。Hickling的数学模型显示,依据P-V 曲线的UIP不能准确判断肺的过度扩张。对ARDS患者而言,在机械通气平台压(P plat)>UIP的压力(P UIP)时,部分区域肺的复张仍继续发生,而部分肺区已出现明显的过度扩张,但这部分肺区的过度扩张可被前者掩盖,故P-V曲线上不出现明显UIP,曲线仍接近不典型线性。
在分别测定肺高位区域和低位区域的P-V 曲线时,发现高位肺区较早出现UIP,低位肺区则较晚出现UIP或不出现典型UIP,这符合重力依赖性特点;在完整P-V曲线上,典型UIP常不出现。据此可以认为UIP主要反映肺高位区域的过度扩张,且可能被低位区域的继续复张所掩盖;而UIP出现则说明肺的过度扩张状态已经出现。
(2)机械通气高压或容积的确定:根据上述结果,若P-V 曲线上出现UIP,应使P plat<P UIP。正常肺通气至UIP时,大约相当于控制通气时P plat为35 cm H 2O 或平稳自主呼吸为30 cm H 2O的水平;超过此值,多数肺泡将出现明显过度充气,因此若UIP 被掩盖时,则应使控制通气的P plat<35 cm H2O,有稳定自主吸气触发时则应<30 cmH2O。
4.低位平坦段 P-V 曲线的下段曲线较平坦,称为低位平坦段,其顺应性显著降低,与肺容积缩小、小气道和肺泡陷闭(伴随小血管的扭曲变形和低氧性收缩),以及表面张力持续增大(降至一定肺容积时,表面活性物质作用达极限而不再继续增大)有关。在该位置自主呼吸和机械通气时,呼吸做功增多,肺循环阻力增大,切变力显著增大,自主呼吸或机械通气所致肺损伤的机会皆明显增多;容易发生顽固性低氧血症。因此,也应避免在该段自主呼吸或机械通气。(https://www.daowen.com)
5.低位拐点 是低位平坦段与陡直段的交点。理论上大量肺泡陷闭导致陷闭肺区出现和LIP形成。主要见于ARDS,也可在用力呼气至RV 且持续时间较长的患者,持续较长的全身麻醉或药物中毒、应用较大剂量的镇静-肌松剂或麻醉剂过度抑制自主呼吸的患者,有神经-肌肉疾病、呼吸较弱、长期卧床、控制通气的患者中出现。陷闭肺区可导致多种不良后果,如呼气期分流和顽固低氧血症、切变力损伤、局部肺血管收缩和肺循环阻力增加、肺泡引流不畅和顽固性肺感染。
(1)LIP为一段:理论上LIP为陷闭肺泡同时开放点,呼气末压超过LIP,大量陷闭肺泡开放,上述不良后果自然消除;若低于该点、且持续一定时间,则肺泡重新陷闭而出现陷闭肺区。一般情况下,开放正常肺泡需要的跨肺压(不是平台压)约20 cm H2O,故理论上LIP是一点,习惯上也称为一点,但实际上由于胸腔负压梯度存在,不同位置肺泡的开放需要的肺泡内压不同,即LIP不同,故实际上为一段。在ARDS患者,由于肺泡损伤程度不同,需要的跨肺压也不同,一般病变程度越严重需要的跨肺压越大;部分肺泡严重损伤(实变肺区),在肺泡陷闭的基础上有肺泡水肿(相当于一定程度的实变肺泡),需要的跨肺压可明显超过20 cm H2O,故在相同胸腔负压条件下LIP的变化范围更大,这也是ARDS患者可以实施定压通气(高压、低压皆较低,其中PEEP约10 cm H2O)、也可以实施开放性通气(高压、低压皆较高,其中PEEP 为20~30 cm H2O)的理论基础之一。
(2)ARDS的LIP可以不出现:这与接近正常的肺泡在低容积时出现过度扩张有关,与典型UIP不出现的机制相似。
6.两个特殊位置
(1)功能残气量:正常FRC是平静呼气末的肺容积,相当于肺容积占TLC 40%的位置,此时胸廓弹性扩张力和肺弹性回缩力处于平衡状态,吸气阻力最小,呼气完全依靠肺弹性回缩力完成,故呼吸做功最小;肺循环阻力(PVR)最低;一般情况下跨肺压和切变力最低,故发生自主呼吸所致肺损伤或机械通气相关肺损伤(VILI)的机会最少,循环功能最好;又能维持正常的动脉血气水平,因此正常FRC是自然呼吸末或机械通气末的最佳位置。
1)正常FRC:健康成人自然呼吸时,呼气末在正常FRC位置,潮气容积位于中间段的低位部分,吸气和呼气曲线非常接近,静态肺顺应性(C L)约为0.2 L/cm H2O。
2)降低或升高的FRC:在病理状态或疾病情况下,如肺充血、肺渗出、肺实变、肺纤维化、神经-肌肉疾病、全身麻醉或上腹部手术后,FRC减少(部分急性期ARDS可以出现典型LIP),切变力和PVR显著增大,顺应性显著降低,故不仅呼吸功明显增加,也容易发生肺损伤(包括自主呼吸和机械通气所致肺损伤)和循环功能障碍,此时治疗的目的是适当增大FRC,在急性、可逆性病变则尽可能恢复至接近正常FRC。肺过度充气(主要见于COPD、支气管哮喘)导致FRC显著增大,使自主吸气末容积或机械通气的平台压接近或超过UIP,肺弹性阻力和PVR显著增加,呼吸功显著增大,此时应尽采取措施降低FRC,并使其尽可能接近正常FRC 水平。若肺容积不能有效下降,则可适加用PEEP 对抗PEEPi。
(2)胸廓的弹性零位:肺容积占TLC 67%的位置胸廓处于弹性零位,超过该位置不仅肺弹性阻力显著增大,胸廓弹性也表现为吸气阻力,因此应尽可能避免在该位置以上自主呼吸。