机械通气波形分析：基础篇

肺通气和运动方程

肺通气

肺通气的直接动力是肺内外的压力差值。生理状态下的通气始于吸气肌的收缩，使得胸腔内压下降，从而扩张肺泡降低肺泡内压，此时肺内压力低于肺外压力，气流进入肺内，即“水往低处流，气往低压走”。由于呼吸系统阻力的存在（主要是黏性阻力和弹性阻力两部分），肺外气体以何种状态（流量的高低）、何种结果（容量的大小）进入肺内，不仅受吸气动力的影响，也受呼吸系统阻力的影响。吸气过程其实是从势能（压差）→动能（流量）→势能（容量）的转换过程。

从图1模型可以看到，肺外气体进入肺内首先需要克服气道的黏性阻力（气道阻力的主要成分）。当气道阻力一定时，两端压力差越大，气流量越高；而气道阻力的高低则与气道长度、半径和气流形态（层流或湍流）有关。对于气道末端的肺泡而言，我们可以将其看成一个个的“小气球”。肺泡有弹性回缩力（阻力），在气流进入打开肺泡的过程同样需要克服弹性阻力（阻止气体进入肺内）。肺泡最终的力学平衡即为肺泡内压（向外）、肺泡本身的弹性回缩压（向内）和肺泡外压（可正可负）这三种压力的平衡，有多少气体进入肺泡（潮气量）会同时受这三者的影响。简单地说，吸气流量的大小受气道内外压力差和气道阻力的影响，潮气量的高低受跨肺泡压力（跨肺压）的高低和肺泡顺应性大小的影响。由于肺组织位于胸腔内部，肺泡外的压力（胸腔压）也同时受胸壁、胸腔和腹腔的影响。对于机械通气患者，呼吸机预设的压力决定了肺泡内压的高低，呼吸系统顺应性即为弹性阻力，自主呼气的强弱则决定了肺泡外压力（胸腔压）的高低。肺通气最终的结果即为动力（肌肉）和阻力（呼吸系统）的平衡，而运动方程即为对气流进出肺过程的力学总结。

图1  肺通气的球管模型

运动方程：

动力（P呼吸机+P呼吸肌）=阻力（流量×气道阻力+潮气量/呼吸系统顺应性+PEEP总）

机械通气时通气动力来源于两部分：呼吸机的正压和自主吸气的负压。运动方程左边部分代表通气的动力来源，由呼吸机预设的压力（正压）和患者自主吸气驱动（负压，扩张肺泡）两部分组成；右边部分代表通气的阻力来源，其中PEEP总代表呼气末吸气初肺泡内压力（含PEEPi部分）。正压通气可以分为容量目标通气和压力目标通气，压力目标通气时方程左边部分相对固定，而容量目标通气时右边部分相对固定；很容易看出不同目标通气下，哪些是恒量，哪些是变量，其中的变量正是我们需要进行评估分析的。需要强调的是，运动方程可以反映每个时间点的动力和阻力的平衡，更强调的是“动”而不是“静”，理解这一点对于波形分析非常重要。

时间波形是指流量、压力和容量随着呼吸周期的进展而发生的动态改变，是最基础的通气波形。根据预设通气模式和参数的不同，分别呈现不同的样式。临床上不仅需要对单个呼吸周期进行分析，不同呼吸周期之间的波形差异也需要加以重视。