无创通气时的波形分析

无创正压通气（NIV）被认为是慢性阻塞性肺疾病（COPD）加重和呼吸性酸中毒而入院的患者的一线干预措施。NIV的失败率约25%左右，与人机对抗和NIV耐受性差相关，密切观察呼吸机图形对于减少失败和优化临床结果至关重要。

与有创通气相似，在无创通气过程中识别患者-呼吸机不同步可能与机械通气持续时间延长和镇静作用增加有关。

与标准通气相比，实时分析NIV期间的压力和流量波形与更理想的呼吸机设置相关，从而使需要NIV的COPD加重患者的pH值更快正常化。

所有现代无创呼吸机显示不同的实时波形配置，提供颜色参数信息，冻结能力，精确测量的比例调整，甚至波形解释。当单个变量根据时间显示时，称为标量图；通过绘制吸气和呼气两个变量的曲线形成循环，称为环图。

▲ 压力-时间、流速-时间及容量-时间标量图

▲ 压力-容积环图

▲ 流速-容积环图

流速-时间图 (F-T)

在NIV过程中，采用压力支持通气模式(图)。虽然峰值流速保持在相同的设定值，但Ti随患者顺应性性和阻力的变化而变化。呼气，无论是控制通气还是自主呼吸，都是一种被动的动作。F-T标量图很容易识别，因为波形一半的轨迹出现在基线上方(吸气)和下方(呼气)。

▲ 流量-时间标量图显示逐渐下降的流速，这是典型的NIV期间的压力目标模式。F-T标量图的吸气相显示吸气开始时流速变化(1)。此时，呼气阀关闭，允许呼吸机向患者的肺部输送气体。在恒定气流模式下，吸气流速峰值(PIFR)水平几乎可以瞬间达到(2)。然而，上升时间或斜坡的存在改变这部分形状，因为延迟到达PIFR的速度。气流保持在这个水平(3)，直到吸气结束(4)，呼气阀打开，被动呼气开始。在下一次呼吸发生(7)之前，达到呼气流速峰值(PEFR)(5)，呼气流速达到基线(6)。注意，呼气流速的持续时间可能比分配的呼气时间(Te)短。

上升时间

上升时间定义为气道压力达到预设最大值所需的时间。快速上升的时间意味着吸气开始时更快的流速，导致压力立即上升到预设的水平。如果气流输送过快，湍流会导致气道压力高于预设值(图A)，而缓慢的上升时间会延迟压力达到预设值(图B)。

▲ 流速-时间标量图表示快速上升时间。观察到PIFR和气道压力(黄色箭头)急剧上升。快速上升时间导致气道压力增加，以凸起表示(绿色箭头)。图B的流速-时间标量图显示缓慢的上升时间延迟初始流量的输送，从而减缓压力上升到预设的水平(黄色箭头)。

气道阻塞

呼气通常是被动的。呼气气流模式和PEFR在很大程度上取决于患者气道阻力的变化。支气管痉挛、气道黏膜水肿或气道炎症的出现通常导致PEFR降低和呼气流量延长。支气管扩张剂的使用反应取决于PEFR的增加和呼气流量轨迹恢复到基线所需时间的缩短(图)。

▲ 气道阻塞通常导致PEFR降低和呼气流量延长(左图)。支气管扩张剂的阳性反应(右)增加PEFR并缩短呼气流量轨迹恢复到基线所需的时间。

气体潴留

当呼气流量轨迹没有恢复到基线时，应怀疑存在气体潴留。下一次吸气在基线以下开始，如图所示。由于气道阻塞增加，肺泡排空不足可能导致气体潴留。也有可能是由于较短的Te，较高的呼吸频率，或过长的Ti。尽管可以通过流速-时间波形上的气体潴留来怀疑PEEPi的存在，但它的存在和大小是直接通过压力-时间标量图来确定的。

▲ 流速-时间标量图显示下降的斜坡流模式。在下一次吸气(黄色箭头)之前，呼气流量未能恢复为零。气体潴留量的大小由蓝色箭头表示。

容量-时间图 (V-T)

容量-时间标量图通常显示为三角波形，显示吸气潮气量(VT)和呼气潮气量的变化(图)。

▲ 容量-时间标量图显示吸气VT(上行)和呼气VT(下行)。

漏气

V-T波形可用于检测由于通过呼吸机管路、胸管、支气管肺瘘或气管内管气囊周围的容量损失而造成的漏气。当呼气轨迹平滑下降，然后趋于稳定，但没有达到基线时，这表明整个呼吸系统中存在漏气。通过测量平台到呼气轨迹结束的距离，可以很容易地估计出漏气的容量（图）。

▲ 显示存在空气泄漏的容量-时间波形。呼气轨迹没有达到基线(零)。通过测量从平台到呼气轨迹终点的距离(蓝色箭头)，可以很容易地估计泄漏的容量。

肺力学的变化

由于使用NIV时呼吸机设置在限压模式，V-T波形可以显示肺力学的变化。由于气道压力预设，气道阻力增加或肺顺应性降低时，VT降低，反之亦然(图)。

▲ 标量图显示在压力控制模式下，VT的变化(绿色箭头)表明肺力学恶化或改善。

压力-时间标量图 (P-T)

与F-T波形不同，自主呼吸(无辅助)的P-T标量图表明吸气低于基线，呼气高于基线。呼吸机显示：吸气气道正压(IPAP)和呼气气道正压(EPAP)。在EPAP存在的情况下，整个呼吸机将以预设的EPAP水平开始和结束(图)。

▲ 呼吸机的压力-时间标量图，显示吸气气道正压(IPAP)和呼气气道正压(EPAP)。

自主呼吸

NIV上的P-T标量图验证了呼吸机的触发机制。当患者开始吸气时会产生负压，呼吸机传感器可以识别患者的用力，并提供呼吸支持。在P-T标量图上可观察到吸气之前，在基线以下有一个小的负向偏转(图)。如果使用流量补偿，这种负压偏转可能不可见。

▲ 压力-时间标量图显示常规控制的时间触发呼吸(蓝色箭头)和患者触发呼吸(黄色箭头)之间的差异。观察最后一次吸气开始时的压力负向偏转，这表明患者在辅助呼吸中的吸气努力。

环图

环图是两个标量的二维图形显示。最常用的分析是压力-容量环(P-V)和流速-容量环(F-V)。

压力-容量环(P-V)

当动态呼吸的轨迹逆时针显示时，表明呼吸机控制呼吸。另一方面，顺时针轨迹表明是自主呼吸。环的角度、形状和大小为临床医生提供相关信息。在辅助呼吸中，轨迹可以顺时针开始，提示患者的吸气努力，但逆时针恢复。一个压力-容量环跟踪压力的变化和相应的容量的变化。轨迹在呼气期间继续进行，并在呼气结束时返回到FRC。当应用EPAP或CPAP时，P-V在水平尺度上转移到EPAP/CPAP的水平（图）。

▲ P-V环显示呼吸机控制呼吸，以一种逆时针的方式发生。吸气(I)开始于预设的EPAP水平(蓝色箭头)，呼气(E)在达到预设的IPAP(黄色箭头)或VT(红色箭头)后开始。 

肺力学的变化 

在压力控制模式下，将观察到P-V环吸气肢向右侧的移动。由于肺顺应性降低，预设的压力将与较低的潮气量有关（图）。

▲ 在NIV期间观察到P-V环吸气肢向右侧移动。由于肺顺应性降低，预设的IPAP将与较低的潮气量相关。

漏气

当P-V环的呼气肢没有恢复到零容量时，就存在漏气(图)。

▲ 显示P-V环的呼气肢不能完全回到起点的波形。两点之间的间隙表示漏气的大小。

流速-容量环 (F-V)

大多数呼吸机流量-容量环(F-V)显示吸气在其上，呼气在下。传统肺活量计显示的F-V环与呼吸机完全相反。F-V环显示以下信息：PIFR、PEFR和VT(图)。

▲ 显示F-V环典型的波形。标记吸气峰值流速(PIFR)、呼气峰值流速(PEFR)和VT。

漏气

在理想条件下，呼气容量应与吸气容量相等，环在起始处闭合。在存在泄漏的情况下，环永远不会闭合，间隙指示漏气的大小(图)。

▲ F-V环显示波形的呼气支没有完全恢复到零。该间隙表示漏气量的大小。

呼吸机模式识别

每次呼吸都根据三个重要参数进行分类：触发(开始)、限制和切换(终止)，如图所示。随着患者的努力(辅助)而进行的机械呼吸被称为患者触发式呼吸，这是NIV期间的典型模式。由于临床医生选择了每次机械呼吸所要传递的吸气压力，因此呼吸是压力限制的。当呼气阀打开并因此终止吸气，切换到呼气。在NIV期间用于结束呼吸的变量是流量切换。

▲ 压力-时间标量图显示在NIV期间机械呼吸(触发-限制-切换)的变量。

BIPAP

持续气道正压(CPAP)在预设压力水平开始的P-T波形上显示自发呼吸。吸气气道正压通气(IPAP)类似于传统通气的压力支持(PS)，目的是增加自发呼吸与正压，以提供更高的容量支持每次吸气努力。当在单一模式下使用时，通常称为BIPAP，由EPAP和IPAP组成。根据定义，压力支持的呼吸是由患者触发、压力限制和流量切换的。当预设的呼气流量达到预定值时，吸气结束。输送量取决于患者的肺顺应性、气道阻力和患者的吸气力努力（图）。

▲ P-T和F-T波形与使用EPAP设置在5cmH2O和IPAP设置在EPAP10cmH2O以上的情况一致。F-T波形表示当流量下降到PIFR的75%时的呼吸切换。

参考文献：RESPIRATORY CARE IN NON INVASIVE MECHANICAL VENTILATORY SUPPORT PRINCIPLES AND PRACTICES