哪种呼吸通气效率最高

第三节　呼吸功能监测

一个理想的呼吸监护系统应满足以下要求：①所监测项目关系到对病人的处理；②所监测的数据符合临床上的解释；③技术上有高精确度；④监护仪的灵敏度高；⑤所测数据有良好的再现性能（可重复性良好）；⑥监护仪操作简便、实用；⑦不增加病人的风险；⑧检测所需费用低廉。

危重病人中，呼吸功能的监测，对了解病人肺功能状况和指导治疗尤其是机械通气病人的治疗和指导脱机的意义是不容置疑的，但由于病情危重或意识障碍病人多难以主动配合监测，一般能用作监测的呼吸系统异常如表2- 4。

一、氧合作用指标监测

（一）动脉血血气分析及相关指标

1.动脉血气分析

尽管血气分析要从动脉中采血且在评估气体交换效率改变中既不灵敏，又系非特异性指标，但目前血气分析仍广泛应用于危重病人呼吸功能的评估。正确地理解pH、PaCO₂、PaO₂及与此相关指标的正常值范围和计算方法，对临床作出判断是非常有帮助的。正常人，年龄增高，PaCO₂仍是恒定的，但PaO₂则明显随年龄增高而波动，与年龄呈明显的负相关。计算PaO₂与年龄相关关系的回归方程如下。

PaO₂＝109-0.43（年龄）±4.1（标准差）

PaO₂随年龄增高下降，而肺泡—动脉氧张力PO₂差和通气灌流比值失衡则增大。此外，对所测定值的正常差异要正确评估。例如，PaO₂与PaCO₂浓度平均差异系数分别为5%与3%，因此，主要以PaO₂的动态改变而不是偶尔一次的测量结果来制订治疗方案。

表2-4　呼吸功能监测内容

2.气体交换效率指标

（1）功能性分流/心排出量（Qv _A/Q _T）比值：Qv _A/Q T是一项最具表明气体交换效率的综合性指标，是测定流经肺循环的混合静脉血中未进行氧合作用的比例。

生理性分流包括功能性分流与解剖分流，由于不能检测毛细血管末端氧含量，故从计算肺泡PO₂加以推导。一般Qv _A增加是由于V/Q比值小于0.8所造成的肺内分流增加所致。但若吸纯氧（FiO₂＝1.0）后可纠正因单纯通气/血流比值失衡对测定值的影响，而解剖分流（真性分流，由于解剖缺陷）吸氧后却不能纠正肺内分流，因此，计算Q A V/QT值，即可估测肺内分流量大小。

由于混合静脉血标本必须做肺动脉插管采血，因此，Q A V/Q _T测定在临床并不普遍。

（2）肺泡气—动脉血氧分压差：因肺部疾病引起的动脉血低氧水平，肺泡的PO₂（P _A O₂）不足以使Hb得到充分的氧饱和，即氧饱和度低。

吸空气时，健康青年人P（A-a）O₂通常低于1.33 KPa，随年龄而增高，60～80岁时可达3.4 KPa。P（A-a）O₂在正常范围，表明内在的肺功能是正常的，低氧血症是由于肺外的原因。

值得一提的是，低氧血症伴高碳酸血症的患者P（A-a）O₂值正常，表明患者低氧血症系肺泡通气不足所致。在ICU中常见的是原发性神经肌肉疾病、肌无力和吸毒者。凡P（A-a）O₂值正常而PaCO₂值增高的病人，应细致、定时对精神状态不振、进行性乏力、气道分泌物排出无力的病人作出估价，特别要警觉肺泡通气不良的存在。

计算P（A-a）O₂值，可判断气体交换效率（换气功能），衡量分流量大小，了解肺部病变，可作脱机的指征之一。但是这一指标在FiO₂改变时，如果PaO₂＜20 KPa，则无法预计P（A-a）O₂值的变化，尤其是明显通气血流分布不均匀时，在实际应用上是主要限制。

（3）PaO₂/PAO₂：FiO₂改变时，PaO₂/PAO₂比值仍较稳定，是了解气体交换率更可取的指标，但PaCO₂值波动时较难校正。

（4）PaO₂/FiO₂：由于PaO₂/FiO₂比值计算容易，与PaO₂/PAO₂不同，不需计算肺泡气方程式，因而提倡用于危重病人的监测。一般FiO₂＝1.0时，15 min后，PaO₂＜13.33 KPa时，表示肺内分流量明显增加。

（5）Qs/Q T（肺内分流量/心输出量）：是指流经肺毛细血管的混合静脉血未从肺泡摄取氧而直接流入体循环，其所占心排出量之比值为Qs/Q T。有绝对（真性）分流（解剖分流和毛细血管分流）和相对分流（效应分流）之别。绝对静—动脉分流，在正常情况下，主要指解剖分流，病理情况下如肺萎陷、肺不张、肺泡内无气，静脉血流经肺泡时不能动脉化，V/Q＝0。相对分流是指通气不良，血流量较通气量相对增加时，V/Q降低，动脉血中掺杂静脉血，一般均为病理性的。

健康人肺内分流量（Qs/QT）一般为（3.65±1.69）%。

（6）V D/VT（无效腔通气占分钟通气百分比）：生理无效腔包括肺泡无效腔和解剖无效腔。健康青年人平静呼吸时V D/VT为33%～45%，随年龄增大，V D/VT增加，老年人的上限是40%。V/Q＞0.8的患者，V D/VT的增加，主要反映有肺泡无效腔量增大，影响换气功能。

正常值一般为V D/VT＝（29.67±7.11）%。

3.二氧化碳的监测

（1）PaCO₂（PACO₂）是肺泡通气量的指标：吸入空气中基本上不含CO₂，PaCO₂（PaCO₂）主要取决于CO₂排出量（VCO₂，ml/min）及肺通气量（V A，L/min），通气量增加，PaO₂值上升，PaCO₂值下降；通气量不足，PaO₂与PaCO₂值则反之。

（2）呼出气二氧化碳分压：二氧化碳描记法（carbongraphy）目前采用两种物理方法，质谱测定法（mass spectrometry）和红外吸吐光谱（infured absorption）。对呼出气CO₂测定是对肺饱和动脉血PaCO₂的无创性监测手段，可以显示逐次呼出的CO₂浓度值和CO₂波形。收集2～3 min以上的呼出气于Douglas袋中，测其中的CO₂分压即为P_E CO₂，同时抽取动脉血标本，根据Bohr方程式计算V D/VT比值，正常值在0.33～0.45，若V D/VT值增至0.6以上，常常预示脱机尝试不会成功。

（3）潮气末CO₂分压（end- tidal CO₂ teniow，P_ET CO₂）：测定CO₂曲线平段值时，测其呼出气CO₂分压值，即为P_ET CO₂，一般低于PaCO₂。正常人Pa- P_ET CO₂差（Pa—P_ET CO₂ gradient）＜0.133 KPa，最高达0.66 KPa，可用于连续监测PaCO₂，但通气分布不匀的肺疾患病人，则不再是PaCO₂可靠的反映。Pa- P_ET CO₂与V D/VT有良好的相关关系。

Pa- P_ET CO₂在验证机械通气病人接受PEEP水平是否合宜是有价值的。Pa- P_ET CO₂最小，是与良好的动脉血氧合作用和最低肺内分流量时所取的PEEP水平是吻合的。

4.血管内探测电极连续监测

一个理想的血气监护仪应提供连续血气测定，有程序化的报警范围，运算操作不受动脉管套影响。目前，光导纤维化学传感器（fieroptic chemical sensores，FOCS）是适合于血管内环境的理想系统。FOCS系统经改进后可做连续性血管内血气监测。有人以可调性FOCS系统应用于5例病人体内血气监测，可靠地完成了监测并证明临床上的准确性与实验室测定相似。最近，国外应用PB3300血气监护仪初步报告认为，PB3300在临床上有应用价值，其性能与一台动脉血气分析仪相似。小型化便携式血气分析仪便于现场点监护（point- of- care）。目前最有希望的是装有动脉血气化学传感器（arterial blood gas bilsensors）的IRM A盒式存储器，可用于床边动脉血气分析，与实验室动脉血气仪的临床性能相匹配，只是成本效益与可靠性尚待临床研究。

（二）动脉血氧饱和度（SaO₂）和测氧仪

血气分析所测PaO₂值，结合Hb量、p H、PCO₂、体温、2，3—二磷酸甘油酸等因素，输入微机处理，按氧离曲线推算出SaO₂值。无创性测定SaO₂方法是根据氧合血红蛋白（oxyhemoglobin）与脱氧血红蛋白（deoxyhemoglobin）有不同的吸收光谱，通过局部光热作用，使其出现“动脉化”血液，因搏动的血流厚度不匀，测定两个不等波长光的透射比值，输入微机处理，计算得出SaO₂。脉搏测氧仪有数字传感器和一个能固定在手指（或脚趾）上的探查电极，目前已普通地在ICU应用。各种测氧仪的精确度不相同。当SaO₂＞65%时，其95%的可信度范围在±4%，但SaO₂值较低时，测氧仪所测值比实际值要低一些。

其他可影响的因素有，黄疸、碳氧血红蛋白增加、血液含有染料、异常血红蛋白血症、人为的指甲磨光、直接强光照射、皮肤色素沉着、血液灌流障碍和SaO₂值过低，都可影响测氧仪读数。

（三）混合静脉血氧饱和度（SvO₂）

肺动脉插管抽血样或以专门研制可连续监测SvO₂的光导纤维（一根传导光至血液，一根接收反射光至电探测器）进行探测，再由微机处理，计算反射光与传导光之比，得SvO₂值。SvO₂的主要影响因素是VO₂、Q_T和动脉血氧含量（CaO₂）。临床上SvO₂升高和减低的常见情况如表2-5。

表2-5　与SvO₂改变有关的临床情况

健康成人SvO₂平均值78%（73%～85%）。心肺功能不稳定者SvO₂值很少超过60%，发生无氧代谢时，SvO₂常降至50%以下。

SvO₂是全身静脉血氧饱和度的加权平均值，能反映氧耗量与灌流比例高低。SvO₂作为衡量组织氧合作用的指标，尚需结合其他监测数据（如血压、尿量、PaO₂、心输出量等）综合分析。

（四）经皮血气测定（tcPO₂）

1972年德国学者将ClarK极普仪电极置于新生儿皮肤所测tcPO₂值非常接近PaO₂值。在血流动力学稳定的病人，tcPO₂与PaO₂有良好的相关关系。成人的tcPO₂值约为同时测定的PaO₂的80%，因随年龄增长，皮肤角质层增厚，皮下毛细血管密度减低。测定结膜氧分压虽可避免因电极加热使氧耗增加，但个体间结膜与动脉PO₂比值是有差异的。

tcPCO₂测定值常常较同时测定的PaCO₂值高0.67～2.66 KPa，而且测定需时7 min，但tc-PO₂和PaO₂的相关性较tcPCO₂与PaO₂的相关性为佳。因此，在成人危重病人监测中，tcPCO₂的前景似优于tcPO₂。

（五）组织氧合作用

为直接测定组织氧合作用，研制出平板式与探针式两种微电极。通过微电极测定单个组织或器官虽显示PO₂值的柱形图像，但单一组织或器官并不能代表全身组织器官血流量的多寡。目前临床观点，组织氧合作用的估测最好根据各个器官的功能（例如尿量等的监测）。

二、通气功能指标监测

（一）呼吸中枢功能

呼吸中枢传递的信号减退时，可使呼吸通气泵功能受阻，进而致通气功能不足和高碳酸血症。随着科学技术的进步，呼吸中枢功能测定已有可能。

1.P_0.1

指呼吸环路中，刚开始用力吸气0.1 s时，突然关闭吸气瓣叶所测定的气道压力值。测定时要让病人处于随意状态下，在数分钟内，每隔10～30s，任意关闭单向瓣。

2.平均吸气气流速率

这可从计算吸气时间（T_i）除以潮气量（VT）得出。有呼吸力学紊乱时，P_0.1和VT/T_i作为衡量呼吸驱动力可出现低估现象。有的研究者认为，呼吸中枢传递信号减退固然可使通气功能不足，但驱动力过高亦存在一些问题，如有时P_0.1增高但脱机却未能成功。因此，呼吸驱动力的监测对ICU病人的帮助尚待进一步研究。

（二）呼吸肌功能监测

1.呼吸肌强度

最大气道压力包括最大呼气气道压力（P_Emax）和最大吸气气道压力（P_Imax）。前者于呼气至残气容积（RV）或功能残气量（FRC）再测定；后者于吸气至肺总量（T LC）再测定。一般来说，身体健康的男性成人，P_Imax平均值11.27±2.6 KPa，P_Emax 17.6±3.9 KPa，女性比男性约低25%。最大气道压力下降见于神经肌肉疾病、肺疾患或病人合作欠佳。

P_Imax可作为预测脱机的标准测定之一。P_Imax值低于1.96 KPa常可脱机，但若低于1.96 KPa时病人都不能维持自主呼吸。亦存在假阴性的结果。因此，脱机时，除P_Imax外，尚应考虑肺部顺应性。

2.呼吸肌无力

有高频率无力与低频率无力两类。当考虑有呼吸肌无力危险性时，可监测膈肌张力-时间指数（T Tdi），吸气时间/呼吸周期总时间比值（T_i/T_tot），每次呼吸经膈平均压/经膈最大静态压比值（Pdi/Pdimax）。

健康成人休息时的T Tdi为0.02，T Tdi达到临界值0.15时，随之发生膈肌无力。但系表示检查瞬间的数据，只是在病人出现胸廓与腹部的反常运动时，则直接表明病人呼吸负荷增加，应视为呼吸肌无力的先兆。

（三）呼吸力学

1.肺容量的测量

呼吸力学中常涉及的肺容积有潮气量（VT）、肺活量（VC）、功能残气量（FRC）、残气容积（RV）和肺总量（T LC）。所测得值均需在BTPS状态校正。VC大致与身高成正比，与年龄成反比。常用测量FRC与RV的方法有两类：稀释法和体积描记法。

许多类型的呼吸疾患病人，肺活量降低，例如阻塞和限制通气功能缺陷，包括呼吸肌在内的神经肌肉疾病以及无力呼吸的病人。通常肺活量在65～75 ml/Kg，高于10 ml/Kg是病人维持自主呼吸所必需的，故作为机械通气病人脱机的指标。深吸气量（IC）表示平静呼气后用力吸入的最大气量，在监测危重病人中可能亦是一项有用的指标。

2.呼吸顺应径

肺是一黏弹性器官，要使肺得到充分的通气，必须具有足够的肌力克服：①气流通过气管、支气管树的摩擦阻力；②肺组织与胸壁间移动时产生的摩擦阻力；③肺脏与胸整的黏弹性。呼吸顺应性是指变动1个单位压力值容积相应的变化值。机械通气治疗的病人，可将呼气钮调拨或暂时（一般为1～2 s）阻塞呼气口，使气道压力达到恒定值（即平段压力），以计算呼吸总顺应性。但如病人采用呼气末正压（PEEP）呼吸模式，则应先减去PEEP（包括自身或内在性PEEP），即呼吸总顺应性（静态）＝潮气容积/平段压力- PEEP。

一般至少重复3次再计算结果。顺应性低于2.45 ml/KPa的病人，很少能成功脱机。这项脱机指标很少与病人在脱机时的配合程度有依赖关系。

一般测得健康人动、静态肺顺应性如下。

男性：1.7±0.6 L/KPa（动态）2.3±0.6 L/KPa（静态）

女性：1.1±0.3 L/KPa 1.5±0.4 L/KPa

能代替手工操作连续监测呼吸顺应性的电子计算机联机系统已研制成功，但应用并不普及。

3.呼吸功

吸气肌的收缩能克服肺的黏弹性回缩力、气道阻力和组织黏滞力。在肺部，以经肺压（食管球囊导管系统所测食管内压和口腔内压差来代之）乘以进或出肺潮气容积表示。气道阻力增加或肺顺应性降低时经肺压增加，随之呼吸功增加。机械通气病人，呼吸肌放松，总呼吸功（肺与胸壁）可从记录V _T值与经胸腔压差（气道开放与大气压力之差）加以估测，结果较为准确。自主呼吸期间，呼吸功测定复杂且容易发生比实际值低估的现象，例如呼吸不同步或矛盾呼吸的病人，它的附加内在呼吸功常常不能计量在内。

（四）呼吸形式

每分钟静息通气量约6L，低于10L/min。且碳酸血正常时，可考虑尝试脱机。

最大通气量（MVV）是一项简单的负荷试验，用以衡量肺脏弹性回缩力、气道阻力、胸廓弹性及呼吸肌的力量，正常值在50～250 L/min。若静息通气不超过10 L/min，但在做M V V调试时，若能使静息通气量增加2倍，常可预测成功脱机。但M V V测试是较剧烈的呼吸运动，严重心肺疾患、咯血者以及其他危重病人均应掌握指征。健康人，V_T约400 ml，生理应激条件下容积略高。若V_T低于300 ml，常有浅快呼吸，同时有无效腔通气加大或通气血流失衡存在，脱机多不会成功。而在重病人因常戴面罩，VT增加，呼吸次数减少，出现呼吸形式虚假改变。采用磁强仪和阻抗性体积描记法记录胸廓与腹部的扩展与回缩，结合呼吸形式分析，可得到有关通气时间与容积、气道阻力、胸腹部扩展活动协调功能及功能残气量的信息。

我国已发表的“平静呼气末胸腔气的容积（V_tg）”，即功能残气量与年龄、身高、体重关系如下。

V_tg（L）＝0.00172（年龄，岁）+ 0.0231（身高cm）+[- 0.0231（体重Kg）+（- 1.2254）]

气道阻力（Raw）与年龄、身高、体重关系如下。

Raw＝0.0267（年龄，岁）+[- 0.0111（身高cm）]+[0.00269（体重Kg）+ 2.7442]，以平均吸入潮气容积所需时间（VT/T_i）估测呼吸驱动力。粗略测定气道梗阻可用T_i/T_tot计算，在判断呼吸肌无力上，与Pdi的摆动幅度有同等重要性。

阻抗性体积描记法记录的3个信号中，若不计潮气量与时间峰，只计一次呼吸时的RC与ABD峰-峰绝对值之和，称之为“最大腔室振幅”（MCA）。若RC与ABD峰尖—峰谷振幅信号同相，则MCA/VT比值等于1.00。RC/V _T＜0表示胸廓反常呼吸，RC/V _T 0＞1.0表示腹部反常呼吸。

各种形式的呼吸监护可提供有价值的信息，但并不能替代细心的床旁病情监测和其他无创性检查，而且，成本效益问题亦值得临床医师加以商榷。客观、定量化，无创性疾病严重度评定系统APACHE经过3次修订证明对危重病人具有较大的应用价值，值得推广使用。

(庞军涛)