呼吸力学：动态和静态顺应性

肺顺应性的定义

Nunn的第8版对肺顺应性给出了以下定义（第17页）。

'肺顺应性被定义为每单位跨膜压力梯度（即肺泡和胸膜之间）的肺容积变化'。

这与其他任何关于肺顺应性的定义非常相似。例如，Guyton & Hall（第13版）将其定义为 '肺部在跨肺压力每增加一个单位时的扩张程度（如果有足够的时间达到平衡）'，这听起来像是他们在定义静态顺应性。  对于最基本的形式，可以参考Levitzky的《肺部生理学》（第8版），其中简单地指出：'顺应性被定义为体积的变化除以压力的变化'。

顺应性 = ΔV / ΔP

静态顺应性

许多作者对静态顺应性的定义各不相同，但大多数的定义都有一个共同的焦点，那就是没有流量，以及允许呼吸系统处于放松和休息的时候。“静态P-V曲线消除了电阻和阻抗对压力的影响”，剩下的，应该是肺的顺应性，没有掺假的压力-容量关系。借用并略微修改的一个定义：

静态顺应性是指在没有气体流动的情况下测量的体积变化除以压力变化。

这样的定义表明，要测量静态顺应性，只需要停止气体流动即可。在现实中，这通常不是真的。假设你正在测量顺应性。在吸气后关闭呼吸道的那一刻，你会注意到压力下降，这是由于气体在具有不同时间常数的肺单位之间重新分布造成的。当然，你会说，这不是一个 '静态 '的过程，并选择在记录测量结果之前等待几秒钟。然而，随着时间的推移，你可能会注意到所测得的肺部体积在减少。这是由于其中包含的气体正在被吸收到肺循环中。因此，在活的人类有机体中，永远不会有真正静态的压力-体积关系可以记录下来，并建议用“准静态”来描述它们。

生理学家在过去很少关注呼吸的力学问题，以至于现在没有关于正常人胸部和肺部压力-体积特征的充分数据记录。 他们采集了正常男性，用软木塞堵住他们的鼻孔，并测量他们肺活量不同部分的气道压力（受试者完全呼出气体，然后在进行屏气之前从肺活量计中吸入已知体积的气体）。通过这些操作，证明了以下关系。

它展示了经典的肺顺应性曲线，在低和高容量时顺应性较差，但在FRC之上，即在正常潮气量的范围内是最佳的。

静态顺应性的组成部分

很明显，当你向一个人的胸部泵入气体时，压力-容积关系将是几个因素的复杂组合。其中，最主要的因素是胸壁和肺部组织本身。当被要求描述这个概念时，CICM的受训者可能会被要求转述这个方程式。

其中，可以预见的是，CRS是整个呼吸系统的顺应性，CL是肺的顺应性，CCW是胸壁的顺应性。通常，教科书给出了这些顺应性的正常值；对于肺和胸壁来说，这些值是200ml/cm H2O。

静态肺部顺应性的滞后性

在正常情况下（即没有填充生理盐水），肺并不是一个理想的系统，也就是说，在膨胀时投入的能量在放气时不会返回。其结果是，充气和放气具有不同的压力-体积关系，它们之间的差异被称为 '滞后'，这里有一篇优秀文章 Escolar & Escolar (2004)。

'吸气时施加到肺部的能量在呼气时不会被恢复。消散能量的特性被称为滞后性。

一个更精炼、更令人难忘的定义。

'吸气时任何给定压力下的肺容积都小于呼气时任何给定压力下的肺容积'

由于电阻的影响，在动态PV回路中出现这样的情况是合乎逻辑的（后面会有更多的介绍），但即使在静态顺应性测量中也可以看到。  这里，Harris(2004)的图表展示了使用超注射器方法的静态PV回路的滞后现象。添加的标签表明，对于相同的压力变化，呼气顺应性更低。

为什么会出现这种情况？有四个主要原因。

一：塌陷的肺泡的壁粘在一起，需要增加机械能才能打开。相反，充气良好的肺泡则相对有弹性，需要相对较少的能量来进一步充气。正因为如此，在肺泡完全充气后，肺泡的压力-体积关系会发生变化。

二：肺泡表面张力的影响：放气的肺的表面张力比完全充气的肺低，因为肺泡表面活性剂的分子挤得更近，增加了它们在气液界面的浓度，从而降低了表面张力。舒展良好的肺泡表面的这些磷脂分子相距更远，这增加了表面张力，使肺的顺应性降低。  因此，在给肺部充分充气后，放气曲线的顺应性较低，即在压力大幅变化的情况下，体积变化不大

三：应力松弛指的是随着拉伸发生的肺实质的能量损失。这类似于滞后的经典定义，即由于某物不完美的弹性而导致的未恢复的能量数量。不完善的肺部拉伸，消耗能量，然后将其浪费在改变其胶原蛋白和弹性纤维的形状上，而不是将其储存起来以后再释放。

测量过程中的气体吸收其实并不是肺实质本身的属性，而是测量的一个伪影。如上所述，静态肺顺应性的测量在每一步都有一定的内在停顿，这使得一些气体被吸收，导致体积和压力的明显变化。

动态顺应性

与静态顺应性相比，'动态顺应性 '一词听起来像是指一些有活力和移动的东西。

动态顺应性是在有气体流动的情况下测量的体积变化除以压力变化。

或者说，更准确的说法是，在动态顺应性测量中，没有任何努力用任何类型的超级注射器来中断呼吸的自然节律。相反，用于计算动态顺应性的压力是流量自然 '停止'（瞬间）的那些压力，对于机械通气的病人来说，这些压力模糊地对应于吸气高峰压（PIP）和呼气末压（PEEP）。因此，一个更准确的定义是。

动态顺应性是指在正常呼吸过程中，在吸气开始和结束时明显的零流量点之间测量的体积变化除以压力变化。

然而，即使气流在口腔或呼吸机回路中停止，也不意味着气流在肺内停止，在这些表面零流量点，肺内仍有一些垂流在进行。

现在，在这个阶段，指出这里使用的动态顺应性的定义实际上并不完全准确。在定义中包含阻力使得动态顺应性成为一个用词不当的东西。我们可以更准确地说，这个方程式。

Cdyn = VT / (PIP - PEEP)

其中

· VT是潮气量

· PIP是指吸气压力峰值

· PEEP是呼气末梢正压

不测量任何形式的顺应性，因为测量中包括阻力。

此外，在任何情况下，通常由机械呼吸机在常规功能中进行的动态顺应性测量是通过在通气过程中构建一个压力-容积环来确定的。该环路允许呼吸机确定气体流量为零的地方，即气道压力和肺泡压力相等的地方。连接这些点的线的梯度就是动态顺应性。然而，气体流量为零的点通常不是吸气压力的峰值，而是更接近P1的地方，即吸气结束时出现的压力下降：

因此，在机械通气的病人中，Cdyn的计算方法是

Cdyn = VT / (P1-PEEP)

其中

· VT是潮气量

· P1是停止流动后不久的压力，它比平台压略高，这将使你获得动态顺应性

· PEEP是指呼气末梢正压

从本质上讲，它是相同的顺应性，但在正常的吸气和呼气时测量。动态顺应性总是比静态顺应性低。其原因是，动态顺应性除了通常的胸壁压力和肺部压力外，还包括气流阻力。

这是静态和动态顺应性的主要区别。有气道阻力会增加每个容积的压力，而这取决于气体流速。  阻力随着气流的增加而增加，特别是当气流变成湍流的时候。因此，气道阻力对动态顺应性的贡献随着气流的增加而增加，这反过来又降低了顺应性。

静态和动态顺应性的另一个主要区别是在测量时缺乏平衡暂停。在静态顺应性测量方法中，人们通常在肺部完全静止的情况下进行测量，在几秒钟内让具有较长时间常数的单位完全充满后再进行测量。动态顺应性的测量是在随时进行的，没有时间让空气分布到那些较慢的肺部单位。这样做的结果是单位体积的压力较高，也就是肺顺应性较低。此外，吸气和呼气时间越短，这种影响对动态顺应性的影响就越大。

所以，动态顺应性随着气流的增加和呼吸周期的加快而降低。这两点在呼吸急促的病人身上都存在。通常用来描述这种情况的术语是 '频率依赖'。  Katsoulis等人(2016) 在一组哮喘病人身上很好地证明了这一点。他们的图表表明，随着呼吸频率的增加，静态和动态顺应性之间的差距越来越大，特别是在有小气道疾病的地方。

除了上面提到的呼吸阻力对总气道压力的贡献外，动态顺应性还受到肺单位之间的不同时间常数性的影响。快速吸气只来得及填充 '快 '的肺泡，从而在相对慢的容积（其余容积为 '慢 '的肺泡）的顺应性基础上产生压力。这也会增加动态顺应性的频率依赖性。

特定顺应性

对特定顺应性概念的需求可以通过一个简单的思想实验来证明。考虑一个20公斤儿童的压力-容积关系。在20cm H2O的情况下，可能会达到1L的容量。将其与成人进行比较，成人在20cm H2O时的肺容量可能是4L。  这是否意味着成年人的肺顺应性更高？

当然，这并不意味着。然而，这表明，当人们试图比较体型明显不匹配的病人之间的顺应性时，比较肺顺应性数字的标准方法往往会被打破。这就是具体的顺应性问题。根据Harris (2005)的说法。

'特定的顺应性是指以肺容积为标准的顺应性'。

正常的肺容量通常是FRC。因此，特定顺应性可以表示为

其中CTot是总的静态肺顺应性，而FRC可以用任何肺容积来代替。  因为所选择的肺容积也是随身体大小而变化的，所以无论人是大是小，这个参数都应该保持一致。考虑一下：儿童的肺顺应性为50ml/cmH2O，FRC为500ml，其具体顺应性为50/500=0.1ml/cmH2O。大型成人的顺应性为200ml/cmH2O，FRC为2000ml，其比顺应性也为0.1ml/cmH2O。  这方面的正常值通常为0.05ml/cmH2O。