高频通气的机理

江西省医学院 刘汉清

　　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。本章着重讨论HFO 的通气机理，然而有些基本的气体运动规律肴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，其气体运输都要依都整团（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。而在主耍通过分子弥散实现气体交换的场合，则纯摔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。

一、直接肺泡通气（direct alveolar ventilation )
　

　　 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，致使进人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，实现宜接的肺袍通气（图1 一1 , A 〕。Isabey等证实．当采用HFO而VT/VP=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1 一l 高频通气时几种可能的气体混合机理

A 、直接肺泡通气在撅肺池通气耻影区表示低期气全下的适气区B 、摆动开联的肺单位由于时同常我的遥异，使它们之间产生气体的往返移动
C 、片流流动1 、吸气速度训面U 、呼气速度刹面皿、净逮度引面在层流条件下出现中心处质点向右面近管璧质点向左的双向流动
D 、抽向甘流和侧向洛合1 、静止时的非混合性流体n ．仆洗合杜流体向索移幼爪、衡头长示挤向混合的方向（引自D ? 1 ．等）

二、对流体扩散（cunvectivc dispersiur或对流性流动（。onvoctive strmming )

　　采用模型实验，H , lol ：和‘he , r 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，产牛非对称性速度剖面。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1 一1 , C ）。如果从左侧进人的气体中，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 一of 一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。Otis 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 二R xC 。 粗时间常数的大小，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 的单位已准备转人允气阶段，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1 一1 , 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 一20HZ 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 一60HZ 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，从而使肺内体浓度可更为一致。
四、增强弥散（augmented dirrusion ）或泰勒型扩散
( Taylor 一type dispersion )

　　高频通气时的气体运输，有些人认为可能是中．合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Tay ! or 提出的湍流扩散（ttirbulent 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（Coss 一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1 一1 , D ) ，亦称为纵向扩散（longitudinal disPersion ）。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q 和Cq 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Tay ! or 型层流扩散在气道内气体运输中都不重要.