第一节　呼吸功能监测

呼吸功能监测对麻醉安全和围术期重危患者处理至关重要，应充分理解各呼吸监测指标的临床意义，指导气道管理、呼吸治疗和机械通气。

一、通气量监测

通气量监测包括潮气量、通气量、补吸气量、补呼气量、余气量、肺活量、功能余气量、肺总量等。临床上在用仪器测定同时应观察患者胸、腹式呼吸运动，包括呼吸频率、呼吸幅度及有否呼吸困难等，结合监测指标进行判断。

（一）潮气量（VT）与分钟通气量（VE）

潮气量为平静呼吸时，一次吸入或呼出的气量。正常成年人为6～8ml/kg。潮气量与呼吸频率的乘积为分钟通气量，正常成年人为5～7L/min。

临床意义：酸中毒可通过兴奋呼吸中枢而使潮气量增加，呼吸肌无力、CO2气腹、支气管痉挛、胸腰段硬膜外阻滞（麻醉平面超过T8）等情况可使潮气量降低。机械通气时通过调整VT与呼吸频率，维持正常VE。监测吸入和呼出气的VT，如两者相差25%以上，提示回路漏气。

（二）无效腔与潮气量之比

1.解剖无效腔

上呼吸道至呼吸性细支气管以上的呼吸道内不参与气体交换的气体量，也称为解剖无效腔。正常成人约150ml，占潮气量的1/3。随着年龄的增长，解剖无效腔也有所增加。支气管扩张也使解剖无效腔增加。

2.肺泡无效腔

由于肺泡内血流分布不均，进入肺泡内的部分气体不能与血液进行气体交换，这一部分肺泡容量成为肺泡无效腔。肺泡内肺内通气/血流（V/Q）比率增大使肺泡无效腔增加。

3.生理无效腔

解剖无效腔和肺泡无效腔合称为生理无效腔。健康人平卧时生理无效腔等于或接近于解剖无效腔。

4.机械无效腔

面罩、气管导管、麻醉机、呼吸机的接头和回路等均可使机械无效腔增加。小儿通气量小，机械无效腔对其影响较大。机械通气时的VT过大，气道压力过高也影响肺内血流灌注。

临床意义：无效腔气量/潮气量比率（VD/VT）反映通气功能。其正常值为0.3，比率增大说明无效腔通气增加，实际通气功能下降。计算公式如下：

生理无效腔率：（PaCO2 − PECO2）/PaCO2

解剖无效腔率：（PETCO2 − PECO2）/PETCO2

其中PaCO2为动脉血CO2分压，PECO2P为呼出气体平均CO2分压，PETCO2为呼气末CO2分压。

（三）肺活量

约占肺总量的3/4，和年龄成反比，男性>女性，反映呼吸肌的收缩强度和储备力量。可用小型便携式的肺量计床边测定。临床上通常以实际值/预期值的比例表示肺活量的变化，≥80%则表示正常。肺活量与体重的关系是30～70ml/kg，若减少至30ml/kg以下，清除呼吸道分泌物的功能将会受到损害，当减少至10ml/kg时，必然导致PaCO2持续升高。神经肌肉疾病可引起呼吸功能减退，当肺活量减少至50%以下时，可出现CO2潴留。

二、呼吸力学监测

呼吸力学监测以物理力学的观点和方法对呼吸运动进行研究，是一种以压力、容积和流速的相互关系解释呼吸运动现象的方法。

（一）气道阻力

呼吸道阻力由气体在呼吸道内流动时的摩擦和组织黏性形成，反映压力与通气流速的关系。其主要来源是大气道的阻力，小部分为组织黏滞性。正常值为每秒1～3cmH2O/L，麻醉状态可上升至每秒9cmH2O/L。气道内压力出现吸气平台时，可以根据气道压力和平台压力之差计算呼吸道阻力。

临床意义：机械通气中出现气道阻力突然降低或无阻力最常见的原因是呼吸回路漏气或接头脱落。气道阻力升高常见于：①机械原因引起的梗阻，包括气管导管或螺纹管扭曲打折，呼吸活瓣粘连等；②呼吸道梗阻：气管导管位置异常、气管导管梗阻；③气道顺应性下降：胸顺应性下降（如先天性漏斗胸、脊柱侧弯，后天性药物作用或恶性高热）或肺顺应性下降（包括肺水肿、支气管痉挛和气胸）。

（二）肺顺应性

肺顺应性由胸廓和肺组织弹性形成，是表示胸廓和肺扩张程度的一个指标，反映潮气量和吸气压力的关系（△V/△P）。常用单位为ml/cmH2O。实时监测吸气压力-时间曲线可估计胸部顺应性。

1.动态顺应性（Cdyn）

潮气量除以气道峰压与呼气末正压之差，即VT/（PIP − PEEP），正常值是40～80ml/cmH2O。

2.肺静态顺应性（Cst）

潮气量除以平台压与呼气末正压之差，即VT/（Pplat − PEEP），正常值是50～100ml/cmH2O。

在肺浸润性病变、肺水肿、肺不张、气胸、支气管内插管或任何引起肺静态顺应性减少的患者中，静态顺应性均会下降。

Cdyn/Cst又称为频率依赖性肺顺应，是以不同呼吸频率的动态肺顺应性与静态肺顺应性的比值表示。正常情况下，即使呼吸频率增加，也不出现明显改变，正常值应大于0.75。其明显降低见于小气道疾患，是检测小气道疾患的敏感指标之一。

（三）呼吸波形监测

1.压力-容量环（pressure-volume loop，P-V环）

是指受试者作平静呼吸或接受机械通气时，监测仪描绘的一次呼吸周期内潮气量与相应气道压力相互关系的曲线环，反映压力和容量之间的动态关系。实时监测压力-容积曲线可评估胸部顺应性和气道阻力。不同通气方式的压力-容量环形态不同（图2-1）。P-V环可估计胸肺顺应性，P-V环向左上方移动，说明肺顺应性增加，向右下移动说明肺顺应性减少。

如果P-V环起点与终点间有一定距离则提示有漏气。如发现呼吸异常情况，气道压力显著高于正常，而潮气量并未增加，则提示气管导管已进入一侧支气管内（图2-2）。纠正后，气道压力即恢复正常。如果气管导管扭曲，气流受阻时，压力-容量环上可见压力急剧上升，而潮气量减少。双腔导管在气管内的位置移位时，压力-容量环上可发生气道压力显著升高，而潮气量无变化。

2.流量-容量环（阻力环）

流量-容量环（flow-volume loop，F-V环）显示呼吸时流量和容量的动态关系。其正常图形也因麻醉机和呼吸机的不同而稍有差异。图2-3为典型的流量-容量环。

呼气流量波形变化可反映气道阻力变化。支气管痉挛患者使用支气管扩张药物后，呼气流量明显增加，且波形下降，曲线较平坦，说明疗效好。

流量-容量环可检测呼吸道回路有否漏气。若呼吸道回路有漏气，则流量-容量环不能闭合，呈开放状，或面积缩小（图2-4）。双腔导管在气管内位置移位，阻力环可立即发生变化，呼气时流速减慢和阻力增加。如单肺通气时，气流阻力过大，流速过慢，致使呼气不充分，可发生内源性呼气末正压，阻力环上表现为持续的呼气气流。

三、血氧饱和度（SpO2）监测

（一）原理

血氧饱和度是血液中与氧结合的血红蛋白的容量占全部可结合的血红蛋白容量的百分比。脉搏血氧饱和度（SpO2）是根据血红蛋白的光吸收特性而设计的，氧合血红蛋白和去氧合血红蛋白对这两种光的吸收性截然不同。氧合血红蛋白吸收更多940nm红外光，让660nm红光透过；去氧合血红蛋白吸收更多660nm红光，让940nm红外光透过。在探头一侧安装上述两波长光线的发射装置，探头另一侧安装感光装置，通过感知透过的光量，计算后得到连续的血氧饱和度分析测定。血氧饱和度与血氧分压密切相关，临床上有助于早期发现低氧血症。正常情况下SpO2 > 95%，如91%～95%则提示有缺氧存在，如低于91%为明显缺氧。

（二）临床意义

1.监测氧合功能

可评估PaO2，避免创伤性监测。新生儿处于相对低氧状态，其PaO2在氧离曲线的陡坡段，因此SpO2可以作为新生儿氧合功能监测的有效指标，指导新生儿气道处理和评价呼吸复苏效果。给予氧疗时，可根据SpO2调节FiO2，避免高氧血症的有害作用。

2.防治低氧血症

连续监测SpO2，一旦其数值下降至95%以下，即有报警显示，可以及时发现各种原因引起的低氧血症。

3.判断急性哮喘患者的严重程度

哮喘患者的SpO2和PaO2的相关性较正常值小（r = 0.51），甚至可呈负相关（r = −0.88）。另一方面，有研究发现SpO2和呼气最高流速相关良好（r = 0.584）。因而，对判断急性哮喘患者的危险性，SpO2仅提供一个简单的无创指标。同时根据观察重度哮喘患者发生呼衰时，PaO2<60mmHg，PaCO2 > 45mmHg的SpO2变化，提出若急性重度哮喘患者的SpO2 > 92%时，则发生呼衰的可能性小。

（三）影响因素

1.氧离曲线

氧离曲线为S形，在SpO2处于高水平时（即相当氧离曲线的平坦段），SpO2不能反映PaO2的同等变化。此时虽然PaO2已经明显升高，而SpO2的变化却非常小。即当PaO2从60mmHg上升至100mmHg时，SpO2从90%升至100%，仅增加了10%。当SpO2处于低水平时，PaO2的微小变化即可引起SpO2较大幅度的改变。此外，氧离曲线在体内存在很大的个体差异。研究表明SpO2的95%可信限为4%左右，所以当SpO2 = 95%时，其所反映的PaO2值可以从60mmHg（SpO2 = 91%）至160mmHg（SpO2 = 99%）。其区间可变的幅度很大，因此SpO2值有时并不能反映真实的PaO2。

2.血红蛋白

脉搏-血氧饱和度监测仪是利用血液中血红蛋白对光的吸收来测定SpO2，如果血红蛋白发生变化，就可能会影响SpO2的准确性。①贫血：临床报告贫血患者没有低氧血症时，SpO2仍能准确反映PaO2。若同时并存低氧血症，SpO2的准确性就受到影响。②其他类型的血红蛋白：碳氧血红蛋白（CoHb）光吸收系数和氧合血红蛋白相同。SpO2监测仪是依据其他类型血红蛋白含量甚小，可以忽略不计而进行设计的。当CoHb增多时，可导致SpO2假性升高。高铁血红蛋白（MetHb）对660nm和940nm两个波段的光吸收能力基本相同，因此，当血液中存在大量的MetHb时，会导致两个波段光吸收比例相等，即相当于氧合血红蛋白和还原性血红蛋白的比例为1∶1，所测得SpO2值将接近或等于85%。高铁血红蛋白血症的患者随着PaO2的变化，其SpO2值将在80%～85%之间波动。

3.血流动力学变化

SpO2的测定基于充分的皮肤动脉灌注。在重危患者，若其心排出量减少，周围血管收缩以及低温时，监测仪将难以获得正确信号。

4.其他

有些情况下SpO2会出现误差：严重低氧，氧饱和度低于70%；某些色素会影响测定，皮肤太黑、黄疸、涂蓝或绿色指甲油等，胆红素> 342µmol/L（20mg/dl），SpO2读数降低；红外线及亚甲蓝等染料均使SpO2降低；贫血（Hb<5g/dL）及末梢灌注差时可出现误差，SpO2读数降低；日光灯、长弧氙灯的光线和日光等也可使SpO2小于SaO2。

（四）注意事项

1.根据年龄、体重选择合适的探头，放在相应的部位。手指探头常放在示指，使射入光线从指甲透过，固定探头，以防影响结果。

2.指容积脉搏波显示正常，SpO2的准确性才有保证。

3.如手指血管剧烈收缩，SpO2即无法显示。用热水温暖手指，或用1%普鲁卡因2ml封闭指根，往往能再现SpO2。

四、呼气末二氧化碳（ETCO2）监测

（一）原理和测定方法

CO2的弥散能力很强，动脉血与肺泡气中的CO2分压几乎完全平衡。所以肺泡的CO2分压（PACO2）可以代表动脉血CO2分压（PaCO2）。呼气时最后呼出的气体（呼气末气体）应为肺泡气体。因此，PaCO2 ≈ PACO2 ≈PETCO2。故PETCO2应能反映PaCO2的变化。从监测PETCO2间接了解PaCO2的变化，具有无创、简便，反应快等优点。现临床上最常用的方法是用红外线CO2监测仪，可以连续监测呼吸周期中CO2的浓度，由数字和波形显示（图2-5）。目前常用的呼气末ETCO2监测方法包括主流式和旁流式红外线CO2监测仪分析CO2浓度。

（二）波形分析

测定呼出气体中的CO2值并进行波形分析，是确定气管导管位置最可靠的监测，也可用于评估呼吸及诊断多种呼吸病理情况（图2-6）。

患者肺功能正常时，由于存在少量肺泡无效腔，PETCO2通常较PaCO2低1～5mmHg。凡是增加肺泡无效腔的因素都能增加PETCO2和PaCO2的差值，并增加Ⅲ相的斜率。

在波形不变情况下，PETCO2逐渐升高可能与分钟通气量不足、二氧化碳产量增加或腹腔镜手术时气腹所致CO2吸收有关；如同时伴有基线抬高提示有二氧化碳重复吸入，见于麻醉呼吸回路中活瓣失灵、CO2吸收剂耗竭。PETCO2过低主要是肺通气过度或输入肺泡的CO2减少。PETCO2突然降至零或极低水平多提示有技术故障，如取样管扭曲、气管导管或呼吸回路脱落、呼吸机或CO2分析仪故障等；PETCO2突然降低但不到零，若气道压力同时降低多见于呼吸管道漏气，若气道压力升高多考虑呼吸管道梗阻；PETCO2在短期内（1～2分钟）逐渐降低，提示有肺循环或肺通气的突然变化，如心搏骤停、肺栓塞、严重低血压和严重过度通气等；PETCO2逐渐降低，曲线形态正常多见于过度通气、体温降低、全身或肺灌注降低。

（三）临床意义

1.反映PaCO2。儿童、青年、妊娠妇女、无明显心肺疾患患者，以及先天性心脏病儿童，伴有左向右分流者，Pa-ETCO2值很小，为1～5mmHg，PETCO2可反映PaCO2。

2.监测机械通气时的通气量。可根据PETCO2，调节呼吸机和麻醉机的呼吸参数。一般维持于35mmHg左右。患者自主呼吸恢复后，若能维持PETCO2于正常范围，即可停止辅助呼吸。用半紧闭装置时，可根据PETCO2调节氧流量，避免PaCO2升高。

3.发现呼吸意外和机械故障。呼吸管道脱落是机械呼吸时最常见的意外。呼吸管道漏气、阻塞或脱落以及活瓣失灵时，CO2波形变化或消失。

4.反映循环功能变化。如肺栓塞、休克、心搏骤停时，PETCO2立即下降，可降至0，变化早于SaO2的下降。心肺复苏后，如PETCO2升高达10mmHg以上，则心脏可能复跳成功。

5.确定气管导管位置。PETCO2波形是确定气管导管在气管内的最可靠指标。如果导管误入食管，则没有CO2正常波形或其浓度极低。此外，经鼻盲插时，PETCO2波形可指示导管前进的方向和正确位置。

6.体温升高和代谢增加时，PETCO2升高是早期发现恶性高热的最敏感的监测指标。

7.心肺复苏时，若PETCO2≥10～15mmHg，说明已有充分的肺血流，复苏应继续进行；PETCO2<10mmHg提示复苏未获成功。

8.Pa-ETCO2反映肺内V/Q关系，前者正常则V/Q适当。PEEP可减少分流，改善V/Q，使Pa-ETCO2减少，PaO2升高。但PEEP压力过大，则影响心输出量，反而使Pa-ETCO2增大。故Pa-ETCO2最小时的PEEP压力值即为最佳PEEP。此种关系仅供参考。