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胸内压与肺内压生理——呼吸生理那点事(二)

 渐近故乡时 2017-10-17

一、胸内压

胸内压又称胸膜内压或胸膜腔内压,是指脏层胸膜与壁层胸膜之间的潜在腔隙(即胸膜腔)内的压力。正常情况下,密闭胸膜腔内无气体。仅有少量浆液使胸膜壁层和脏层紧密相贴,两层间可以滑动但不能分开。由于婴儿出生后胸廓比肺的生长快,使肺通常处于被动扩张状态,产生—定的回缩力,因而使作用于胸膜腔的压力被抵消一小部分,致使胸内压低于肺内压。在平静呼吸时,它始终低于大气压,故亦称“胸内负压”。但呼气时有可能高于大气压,例如:在关闭声门,用力吸气时,可降至-90mmHg;关闭声门用力呼气时,由于呼气肌的强烈收缩,可升至110mmHg。



壁胸膜由于受到胸廓的骨骼等组织的支持和保护,外界的大气压不能通过胸壁作用于胸膜腔。而肺泡内气体通过呼吸道与体外空气相连通,大气压可以通过很薄的肺泡壁压迫脏胸膜。因此,胸膜腔受到两组方向相反的力的作用,这两组力是大气压(向外的力)和肺回缩力(向内的力)。因此,胸膜腔内压=肺内压-肺回缩压,在吸气末或呼气末,肺内压=大气压,若大气压=0,则:胸膜腔内压=-肺回缩压。因此,平静呼吸时,吸气末胸膜腔内负压绝对值最大。


胸内负压由胸廓的弹性扩张和肺的弹性回缩这两种对抗力量作用于胸膜腔而形成,它使肺维持扩张状态,并有助于静脉血的回流。健康人平静呼吸时胸内压变动在-1.3~0.4KPa之间;平静呼气末胸膜内压约为-0.665~-0.399KPa(-5~-3mmHg),吸气末约为-1.33~-0.662KPa(-10~-5mmHg)


二、肺内压

肺内压是指肺泡内的压力。在呼吸暂停、声带开放、呼吸道畅通时,肺内压与大气压相等。吸气之初,肺容积增大,肺内压逐渐下降,低于大气压,空气在此压差推动下进入肺泡,随着肺内气体逐渐增加,肺内压也逐渐升高,至吸气末,肺内压已升高到和大气压相等,气流也就停止(图1)。反之,在呼气之初,肺容积减小,肺内压暂时升高并超过大气压,肺内气体便流出肺,使肺内气体逐渐减少,肺内压逐渐下降,至呼气末,肺内压又降到和大气压相等。


图1   呼吸周期内,肺内压、胸膜腔内压测量示意图


三、胸内压、肺内压和机械通气的关系

胸内压和和肺内压的变化是产生自主呼吸时吸气相的原动力之一,在正常的吸气相,胸内压和肺内压均较患者基础值下降,产生了吸气动作。这就告诉我们说无论患者机械通气与否,只要患者有自主呼吸的动作,患者的胸内压和肺内压即会在患者吸气动作中起到重要的作用。机械通气时借助呼吸机进行呼吸,与正常人的自主呼吸有显着的差别。正常人自主呼吸时,胸廓扩张、膈肌下移使胸腔内产生负压,从而气管到肺之间形成一个压力梯度,产生吸气气流。而机械通气时,呼吸机产生正压,吸气过程中胸内压从-0.49kPa(-5cmH2O)增至+0.294kPa(+3cmH2O),这种胸内压和肺内压力的增加是呼吸机对人体正常生理过程产生影响的基本原因。


这就不由的需要关注到机械通气设置中一个非常重要的指标——吸气触发灵敏度若患者无自主呼吸时,机械通气的吸气时按照呼吸机所设定的吸气时间(部分呼吸机需要计算)进行。但若患者有自主呼吸时,胸内压和肺内压的变化会引起压力梯度的变化,也就会产生吸气流量的变化,所以此时设置吸气触发灵敏度至关重要。比如说压力吸气触发灵敏度,当有自主呼吸时,胸内压和肺内压首先表现为下降,进而导致气道内压的下降(或气道内气流产生),从而触发呼吸机。如胸腔内压力增高,导致在吸气产生气道压力下降前,必须首先做功来克服胸腔正压之后才能导致气道内压力下降,此时患者需要非常努力地通过增加做功来达到压力触发,COPD患者常常存在内源性PEEP,胸腔内压力为正压,需要做的呼吸功也越多。另外呼吸机的触发做功多少还取决于触发灵敏度的设置,如压力触发时,设置触发压力越大,患者触发前的做功越大。如触发压力设置为下降20cmH2O(-20)与2cmH2O(-2)相比而言更难触发,甚至不触发(如图2)。


图2


所以在机械通气的波形应用中,吸气触发会随着患者是否有自主呼吸而不同,如图3,控制通气时为VIM,无吸气触发波形,而如果有自主呼吸PIM时,就会出现吸气触发波形。


图3  The ventilator monitors time intervals from a specific event


问:在触发灵敏度的设置中,压力触发相比流量触发而言,哪个更容易触发呢?

欢迎各位同道参与讨论。



作者介绍

刘双庆

2009年毕业于解放军第二军医大学,解放军总医院在读博士,目前任解放军总医院第一附属医院主治医师。从事重症医学专业6年,具有丰富的理论知识和扎实的操作基础。针对脓毒症、多发伤、重症感染、心脑血管疾病有较丰富的临床经验。目前致力于脓毒症免疫机理研究,发表论文10余篇,其中SCI论文1篇,参编专业著作3部。目前担任中国人民解放军急救专业委员会 危重症学组委员、中国老年医学学会 烧创伤分会青年委员。


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