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呼吸运动是生命体维持存活状态所必须周而复始的行为。按照正常人每分钟16-20次呼吸运动计算，如果能活到80岁，则人一辈子大概要呼吸8亿次。
不同的状态有不同的呼吸需求，睡眠时的呼吸状态显然与竞技时不同。但假如我们去细分这多次呼吸运动你会发现，其实这8亿次呼吸具备相同的特征，这种特征我们或许可以称之为呼吸周期。所谓呼吸周期，是指一次吸气开始到下一次吸气开始的时间（出自：《呼吸病学名词》），用Ttot来表示（通常简写成T）。一个完整的呼吸周期由一次吸气和一次呼气组成，看似简单，实则变化多端。机械通气患者无论有无自主呼吸，呼吸周期的概念一定是贯穿始终的。
呼吸周期的共性
正常状态下，自主呼吸呼吸周期节律起源于呼吸中枢（包括外周刺激），吸气的开始、呼气的开始以及过程的推进都最终由中枢反馈来决定。我们可以根据单个呼吸周期的几个关键的节点按时间顺序来描述其共性：
吸气开始
自主呼吸状态下，呼吸中枢决定什么时候开始吸气，开始的时间点完全无法预测，哪怕是个体自身，我们可以把这种特性描述成“随意性”。在相对安静稳定的状态下，这种“随意性”又会变得相对的规律。
最早期的呼吸机以负压通气机为主，本身结构比较复杂，而功能也非常简单只为送一口气，完全不用考虑病人什么时候需要吸气，当然当时的硬件功能和性能可能不足以实现这个目的。随着技术的进步，直到第二代有创通气机的上市，触发功能才出现。
“触发”即是为实现呼吸机送气和患者自身吸气开始的同步，目的是提高患者的舒适性，也是在有大量自主呼吸患者因为呼吸衰竭需要使用呼吸机而带来的呼吸支持理念的进步。吸气的开始符合“全或无”的特征，要么吸气，要么放弃。
吸气过程
吸气开始后的过程非常的复杂。我们都知道“人活一口气”，但这口气需要多大，以及究竟以什么样的方式完成，是非常多变且几乎无法预测的。在这个过程中我们大多只关心这口气要多大（即使是这样也经常犯错，找错标准），而对于过程“无所谓”。这种只关心结果而不重视过程的观念在很大部分患者身上确实也无伤大雅，但在另外一类患者则可能是会影响患者预后的。机械通气时我们需要设置非常多的参数，但你会发现除了呼气末正压以外，几乎所有的参数都是来限制吸气相的。呼吸需求的多变使得每一个患者都有他特有的吸气特征，我们在设置参数时又该有何考虑？
呼气开始（吸气结束）
吸气的结束类同吸气的开始，他是呼吸周期中的一个时间点，这个时间点也符合“全或无”的特征，同样难以捉摸！在机械通气过程中，吸气的结束是非常值得考究的时间点。我们经常讲的人机对抗，该时间点恐怕贡献了相当多的部分。
呼气过程
平静呼吸时，借助于扩张的胸肺弹性回缩压，肺内气体可以很容易的呼出，因此呼气是个被动的过程。而某些疾病状态下的主动呼气则会让这个过程变得相对复杂，但相对于前三个过程而言也算是“简单”的了。一般而言，吸入潮气量的呼出完毕，呼气通常就结束了，随后要考虑的问题又回到了什么时候开始吸气，如此周而复始开始新一个呼吸周期。
呼吸周期中的力学变化
在呼吸周期中，我们只需要简化其中发生的各种流体现象。气体的吸入和呼出都遵循基本的流体原理，“水往低处流，气往低压走”；研究呼吸过程中气体的进出实质是探索肺内外压力的变化，前者是果，后者是因。呼吸机的的各种功能即是通过对压力、流量、容量的连续监测而实现交互调节的。
吸气开始
生理状态下，吸气的开始从中枢发放驱动，并由神经（膈神经为主）传导至外周呼吸肌肉（膈肌为主），吸气肌肉的收缩使得胸廓容量增大（包括上下径和前后径，分别由不同部位的肌肉控制），从而导致胸腔内压下降；柔软的肺组织因胸腔负压的增加而扩张，降低了肺泡内压力；此时内低外高的压力就会驱使肺外气体进入肺内，开始吸气过程。
吸气过程
吸气过程中机体的吸气努力也逐渐上升，肺外气体进入肺泡则倾向于降低肺泡内压力和气道开口的压力差值，导致吸气流量下降。因此，吸气流量的峰值通常出现在吸气开始后不久。一般而言，吸气过程中每个时间点的吸入流量是可变的。吸气导致的最终力学平衡基于肺泡内压力、肺泡的弹性阻力和胸膜腔压力的改变。吸气努力越大，胸腔内压力越低，吸气流量可能越高，吸入潮气量也可能越大，整个过程完全自主调节。
呼气开始
呼吸中枢兴奋性由增高至降低的转折点即为呼气的开始。需要注意的是，呼气的开始不见得吸气流量为0，驱动的传导到呼吸肌的兴奋再到胸肺压力的变化是需要时间的。
呼气过程
呼气通常情况下是被动的，吸气兴奋性的降低会降低肺扩张的动力，依靠胸肺的弹性回缩力即可逆转肺内压和气道开口的平衡完成呼气过程。
图一 呼吸周期中的力学变化
机械通气过程中的呼吸周期
机械通气患者有两个呼吸中枢，一是患者自身，二是呼吸机，两者节律基本不完全一致。对于没有自主呼吸的病人而言，机械通气通气时的呼吸周期是完全可预测的，我们在后续篇幅再详细讲解。而大多数ICU内的机械通气患者是存在或需要保留自主呼吸的，此时的呼吸周期来源通常是混合性的，不同的通气模式有不同的规则来限制呼吸周期的每个过程。
一般而言，吸气的开始需要呼吸机来识别患者自身的吸气开始时间，此为“触发”，也即呼吸机监测并配合患者完成该过程。
吸气的过程则由模式的其他参数来限制，容量型或压力型均有广泛应用；究竟怎样选择，需要基于患者的病理生理、监测需要和临床医生的经验等。
呼气的开始一般由呼吸机预设的参数来决定，自主呼吸模式下同时也有患者的参与。呼气过程则受患者自主节律的影响更多一些，预设参数的影响不明显。几乎所有的通气模式或多或少对患者呼吸周期有相应限制，也是人机不同步的根源；NAVA模式则把呼吸机对呼吸周期的识别提早了一步并试图尽可能贴合患者需求，给临床带来了更多想象，同时也能更多的提醒临床医护在机械通气过程中重视自主呼吸的可变！
图二 机械通气时的呼吸周期
参考文献：
1.呼吸周期．术语在线。
2.Robert M Kacmarek, James K Stoller,et al.Egans Fundamentals of Respiratory Care.The 12th edition.
3.John B.West,Andrew M.Luks.Wests Respiratory Physiology - The Essentials, 10th Edition.
4.Umberto Lucangelo, Francesca Bernab?,et al.Respiratory mechanics derived from signals in the ventilator circuit.Respir Care. 2005 Jan;50(1):55-65.
作者简介
何国军
●浙江大学医学院附属第一医院 呼吸治疗师、内科组组长
●毕业于四川大学华西医学中心呼吸治疗与危重症监护专业
●中国病理生理学会危重病医学专业委员会呼吸治疗学组委员兼秘书
●中国医学装备协会呼吸病学装备技术专业委员会委员
●浙江省呼吸治疗联盟常务委员
●组织、参编多部专业著作、指南和专家共识
●主要研究领域：重症患者的呼吸支持和气道管理
版权申明
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