高频通气的机理

　　目前对高频通气机理的研究，文献资料多集中在HFO方面，尽管其它形式的高频通气 机理上 不可能与此完全相同，但从都是达到高频条件下小潮气量的有效通气这一共同要求来考虑， 则不难理解在HFO通报导中起作用的某因素，可能也存在于其它形式的高频通气中。本章侧 重讨论HFO的通气机理，然而有些基本的气体运动规律看来同样适用于它种高频通气。

　　有些学者认为，无论是高频通气或是正常的呼吸，其气体运输都要依靠整团(或整体)对流(bulk convection)以及分子弥散(molecular dirrusion)这两种基本过程。不过在不同场合下 ，二者各起的作用大小有差异。在对流起主要作用的场合，可能存在直接肺泡通气、对流扩 散、摆动及增强扩(弥)散等气体运输形式，借此实现气体交换过程。而在主要通过分子弥散 实现气体交换的场合，则纯粹分子弥散和增强扩散成为的气体运输的基本形式。这些形式的 气体运动往往彼此交杂，难以截然分开，它们互相影响，共同发挥作用。〖 7”〗

　　一、直接肺泡通气(direct alveolarventilation)

　　在正常潮气量下的吸气时相，气道内的气柱(它包括无效腔内气体和后继的从外界吸 入的一 部分气体)向肺泡方向推进，使肺泡获得新鲜空气。在呼气时相，气柱循相反方向移动，从 而使肺泡的一部分气体得以排出。这种整团对流实现的肺泡通气范围较广，足以保证活动的 肺泡可通过分子弥散以完成与血液间的气体交换。

　　当潮气量近于或小于无效腔气量时，上述对流形式所起的作用范围显著缩小。但由于气管和 肺在结构上的不对称，致使进入气道的新鲜空气柱的前沿有可能达到交靠近口端的一部分肺 泡，实现直接的肺泡通气(图3-1，A)。Isabey等证实，当采用HFO而V?T/V?D=0.8～1 .2时，通过中心对流性整团流动所引起的直接肺泡通气，在气体运输中具有重要意义。

　　图3-1 高频通 气时几种可能的气体混合机理

　　A、直接肺泡通气 阻影区表示低潮气量下的通气区

　　B、摆动 并联的肺单位由于时间常数的差异，使它们之间产生气体的往返移动

　　C、对流流动 Ⅰ、吸气速度剖面 Ⅱ、呼气速度剖面 Ⅲ、净速度剖面 在层流条件下出现 中心处质点向右面近管壁质点向左的双向流动

　　D、轴向对流和侧向混合 Ⅰ、静止时的非混合性流体 Ⅱ、非混合性流体向右移动 Ⅲ、箭 头表示径向混合的方向

　　(引自Drazen等)

　　赜、对流体扩散(convectivedispersion)或对流性

　　流动(convective strcaming)

　　采用模型实验，Haselon和scherer观察到在一个振荡周期中，由于流体的 流向不同，其呈抛 物线形的速度剖面会出现差异，产生非对称性速度剖面。经过几个振荡周期后，流体的质点 究竟是向右还是向左，这取决于发生振荡时这些质点是在管道的中心还是靠近管壁。中心部 的质点被移向右侧，而近壁处的质点则被移向左侧，于是在每振荡周期之末，流体在管内 产生一双向的净移动(图3-1，C)。如果从左侧进入的气体中，含有比右侧气体中较高浓度 的某种成分，则将会发生该种成分的净交换，此为对流性交换。

　　三、摆动(pendellft)或异时相高频振荡

　　(out-of-phaseHFO)

　　按照一般的物理学概含，可将肺单位的充气和排气比拟为电容的充电和放电。Ot is等认为， 肺单位的充气、排气时间常数(t)，为其阻力(R)和顺应性(C)的乘称，即t=R×C。糨时间常 数的大小，决定着在一定的压力梯度下肺单位充盈和排空的速度。由于一些处于并联状态的 肺单位时间常数可有很大的差异，在单次呼气之末，时间常数小的单位已准备转入允气阶段 ，而时间常数大者仍在继续排空之中。因此后一类单位排出的气体，这时可流向前一类正在 充盈的单位(图3-1，B)。

　　上述周期性通气中相邻肺单位间的这类气体“晃动”现象，一般称之为摆动，也有人用“迪 斯科肺”一词来形容肺的此种运动形式。Lehr等在动物肺中观察到，当通气频率为7.5～20H Z时，在不同肺叶及同一肺叶的不同区域间，肺的充胀有明显时相差。当频率增加到30～60H Z时，时相差可出现在同一肺叶的更小区域间。他们认为肺泡间存在的这种循环气流，是高 频通气时气体运输的形式之一。通过肺泡间的气体交流，可使它们所含气体得到混合，从而 使肺内气体浓度可更为一致。四、增强弥散(augmented dirrusion)或泰勒型扩散

　　(Taylor-type dispersion)

　　高频通气时的气体运输，有些人认为可能是中心气道内出现的增强扩(弥)散，与 肺外周部分 的分子弥散二者的结合。增强扩散类似Taylor提出的湍流扩散(turbulent dispersiln)，它 是轴向速度剖面与径向浓度梯度相互作用的结果。在振荡气流中，可出现湍流或次级速度型 式(即剖面)，引起径向混合或者横向流动混合(cross-stream mixing)。在它们与此时存在 的轴向对流共同作用下，产生增强扩散(图3-1，D)，亦称为纵向扩散(longitudinal dispe rsion)。

　　增强扩散与对流扩散是有区别的。一是即使速度剖面在方向上对称的情况下，增强扩散也能 出现。二是在完全缺管侧向混合时，依赖曾强扩散而进行的气体交换将会停止，但对汉扩散 则可被最佳化。五、纯粹的分子弥散(pure molecular dirrusion)

　　在总横截面积很大和气流速度很小的肺区，气体运输主要是通过分子弥散。这种 气体分子的 热力学运动， 不仅在经肺毛细血管膜的气体交换中，而且在靠近膜的气相O2和CO2运输中，都是一种主要的形式。

　　总的说来，高频通气的机理至今还未得到充分阐明，以上仅是目前提出的一些解释。在这些 因素中，有人认为如同在进行正常呼吸时那样，当进行HFO通气时，气道内的对流性运输仍 然是很重要的。增加潮气量比起提高潮气量，对改善气气体交换更为有效。有些资料指出， 分子弥散和Taylor型层流扩散在气道内气体运输中都不重要。