在回顾与机械通气相关的图形之前，了解呼吸机如何提供呼吸是很重要的。机械通气过程中三个重要的内容是：呼吸如何开始，机器如何传递呼吸，以及呼吸如何停止。呼吸可以由患者(称为支持呼吸或辅助呼吸)或由机器(称为控制呼吸)开始，这个过程中的变量也被称为触发。呼吸开始后，气体以一种固定的模式传递给病人，这种模式在整个吸气过程中都是持续的，也被称为目标变量。两个主要的目标变量是特定的吸气流量或目标压力。当经过一定时间或者呼吸机感知到病人吸入的气体流量减少，呼吸机就会停止送气，这被称为切换。
曲 线
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容量—时间曲线
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流量—时间曲线
在流量-时间曲线上，吸气时流量为正值，呼气时流量为负值，曲线下面积代表呼吸过程中的容积变化。曲线吸气肢的形状取决于通气方式。在压力目标模式下，峰值吸气压力(PIP)和吸气时间是设定的，流量是可变的。在吸气开始时，气流以很高的速率传递，随后在吸气过程中逐渐减少，导致曲线呈减速形状。压力支持模式也可能呈现正弦形状的波形。在容量控制或流量目标模式下，潮气量、吸气时间和吸气流量均已设定。
气体陷闭或PEEPi也可以在流量曲线上识别。在正常情况下，曲线的呼气分支在开始下一次吸气之前返回到0的流量基线。然而如果吸气开始前气流还在呼出，那么肺部就没有完全排空，说明发生了空气滞留。
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压力—时间曲线
除了PEEP和PIP，压力-时间曲线还可以显示机械通气过程中特殊操作时的压力，如Pplat和PEEPtot。Pplat是吸气末在静态条件下或没有气流时气道内的压力，被认为代表了肺泡水平的压力。PIP受气道阻力、呼吸系统弹性阻力和PEEP水平影响；Pplat时气流归0，反映克服呼吸系统弹性阻力所需压力和PEEP水平；因此PIP与Pplat代表了气道阻力的大小。PEEPtot是在呼气末暂停后测得的气道内压力，反映了呼气末肺泡水平的压力，与呼气末肺容积（EELV）密切相关。需要注意的是，PEEPtot代表了PEEP和PEEPi之间的矢量和而非代数和。
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牵张指数（Stress Index）
机械通气时另外一个常用的波形是环。环是用来反映机械通气过程中的压力、容量、流量中任意2个变量之间的相互关系。每个环由吸气相和呼气相组成，可用于评估呼吸力学。常用的两个环为压力-容积环和流量-容积环。
压力---容积环
机械通气时的压力-容积环中，横坐标为压力，纵坐标为容积。压力-容积环从图原点附近开始，该点对应容积为功能剩余容量/呼气末容积。如果存在PEEP，则起点开始于原点沿x轴往右的压力水平。随着吸气的进行，曲线沿逆时针方向上升，直到达到目标体积或压力时，曲线在右上角结束。一旦呼气开始，曲线继续逆时针方向，并逐渐下降回到原点。在理想条件下，通气患者的图形形状类似足球，整个环的斜率与呼吸系统顺应性相关。当斜率变平时，这表示顺应性降低。相反，斜率越陡，表明顺应性越高。
此外，可根据每一肺容积下对应的静态压力描记压力-容积曲线（即描记时气流为0或接近0）。在ARDS患者的压力-容积曲线可呈s形，曲线上斜率的快速变化，常称为拐点，表示顺应性突然变化的情况。较低的拐点(LIP)与塌陷的肺泡单位打开和体积急剧上升有关。LIP后曲线的相对陡峭部分发生在顺应性高，气道体积增加导致压力增加最小的时候。上拐点(UIP)出现在吸气结束时，此时更多压力的积累导致体积增加最小，顺应性再次降低，曲线可能呈现鸟鸣外观，表示肺泡过度膨胀。为降低肺损伤发生率，机械通气过程中肺容积变化应控制在LIP和UIP之间。
流量---容积环
流量-容积环描述了呼吸过程中气体如何进出肺部。在这个图中，x轴代表容积（ml）， y轴代表流量(L/min)。通常，在肺功能测试时，吸气在x轴下方，呼气在x轴上方。然而，在呼吸机上，这通常是相反的，曲线的吸气肢在上，呼气肢在下。
吸气时，流量-容积环从坐标原点开始，此时流量和体积变化都等于零，并以顺时针方向运动。在流量和容积的都增加时，曲线向右上方向移动。容积继续上升，流量开始减少时，曲线在x轴上继续，但在y轴上改变方向。
一旦流量达到零，当曲线穿过x轴时，代表吸气结束，呼气开始了。曲线继续以顺时针方向移动，随着流量的增加和减少，肺内容积减小。当体积和流量都达到零时，曲线完成，表示呼气结束，一次呼吸完成。需要注意的是，流量-容积环吸气部分的形状通常取决于通气方式。例如容控方波时，由于流量在整个吸气过程中保持不变，因此呈方形。
通过对流量-容量环的评估，特别是对呼气支的评估，可以获得关于气体进出肺部的一些重要信息。首先，该曲线可提供呼气流量峰值的测量。较低的呼气峰流量提示潜在的阻塞，如支气管收缩。此外在下次呼吸开始前，呼气肢曲线沿y轴没有恢复到零，提示气体陷闭和存在PEEPi。最后还可根据曲线吸气侧和呼气侧的容积不同时，可以识别漏气和主动呼气可能。
参考文献
[1] Emrath E. The Basics of Ventilator Waveforms[J]. Curr Pediatr Rep, 2021, 9(1):11-19. doi: 10.1007/s40124-020-00235-4.
[2] https://en.chenwei-med.com/product_detail.php?ClassId=8&detail_id=126
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