呼吸机压力-时间曲线与流量-时间曲线的原理推导分析

摘要

目的 以PB840呼吸机为例,从通气原理角度进一步分析压力-时间曲线与流量-时间曲线,从而更好地理解曲线的意义。方法 ①机械原理：PB840呼吸机是由中央处理器根据气路中分布的压力（送气端P1、呼气端P2）与流量传感器（送气端为空气Q1、氧气Q2、呼气端Q3）监测的数据来调控送气阀（空气、氧气）与呼气阀,以实现所设置的通气目标（容量或压力）。②曲线本质：通气曲线是点的集合,每个点是指某个时刻气路中传感器直接测得或系统计算所得的压力或流量数值。③将呼吸过程分为吸气、呼气、呼气转吸气衔接（触发）3个部分,根据曲线形式来推断三部分气路运行状态及呼吸力学关系。结果 ①吸气过程：定容恒流通气时,因气流X与阻力R恒定,根据欧姆定律,肺泡内压（Pa）与回路压力（Pc）存在"Pc－Pa＝XR",即Pa＝Pc－XR,所以,此时的Pc压力-时间曲线能够间接反映Pa的变化。定压通气时,维持Pc在目标水平是通气的目标,所以,当面对各种呼吸状态变化时,其压力-时间曲线在目标压力部分的稳定程度反映了送气阀与呼气阀的配合能力。②呼气过程：从气流的组成机制可以分为呼气前段〔没有基础流量（Ba）或偏流（Bi）〕、呼气后段（有基础Ba或Bi）,其中Ba或Bi等于Q1+Q2,所以,呼气流量-时间曲线的前段曲线函数X（t）＝Q3t,后段X（t）＝Q3t－（Q1t+Q2t）。压力与流量在呼气峰流量点的对应关系：拉伸流量-时间曲线横坐标轴后,可发现呼气流量从呼气开始点0值至呼气峰流量（Fpeak）点间存在明显的时间跨度及曲线下面积形成,这意味着在峰流量点,已有部分气体从肺内排出,Pa会小于通气末点的平台压（Pplat）,且拉伸后图可见峰流量点对应的Pc明显高于呼气末正压（PEEP）,这些情况意味着用Fpeak计算呼气阻力（RE）的公式"RE＝（Pplat－PEEP）/Fpeak",从欧姆定律角度存在不合理性。③呼气转吸气过程：根据两者转换开始点不同可分为两种：呼气完全结束后再开始进入吸气程序,此时流量-时间曲线吸气起点在横坐标轴；以及呼气未结束便开始进入吸气程序（存在内源性PEEP）,此时流量-时间曲线吸气起点在横坐标轴以下,曲线斜率明显大于自然呼气曲线斜率。根据开始点至触发努力结束的结果不同可分为两种：达到触发点,呼气曲线自横轴或横轴以下向上延伸直至触发有效送气；未达触发点,呼气曲线自横轴或横轴以下向上延伸后再次向下运行（呼气）,其间未触发有效送气（无效触发）。结论 熟知呼吸机的通气原理与气路图,将曲线信息回归通气本质,对分析掌握患者的通气状态、通气故障、人机对抗原因等有一定的帮助。