076章.呼吸机的结构和机械通气模式

    第76 章 呼吸机的结构和机械通气模式

    呼吸机是实施机械通气的工具,临床上已广泛应用于麻醉和ICU中,改善病人的氧合和通气,减少呼吸作功,支持呼吸和

    循环功能,以及进行呼吸衰竭的治疗,早在 1796 年,Herholar和Rafn专题报道了应用人工呼吸方法使溺水患者获救,1929 年

    Drinker和Shaw研制成功自动铁肺。直到第二次世界大战前后才逐渐了解了机械通气的原理，并用于心胸外科手术后呼

    吸支持。1952 年斯堪的纳维亚半岛脊髓灰质炎流行，在4 个多月内哥本哈根医院收治了2722例，其中315例需用呼吸

    支持，Ibson 强调呼吸支持和气道管理，总死亡率从 87%降到 30%。从此人们认识到机械通气的重要性。各种类型的

    呼吸机逐渐诞生，曾先后有三十多家厂商研制和生产过数百种类型的呼吸机，尤其是近年来，随着微电脑技术在呼吸

    机领域中的应用，使呼吸机技术得到迅速发展，性能渐趋完善。

    目前，呼吸机的种类和型号繁多，使用方法各异。但无论呼吸机产品种类和型号如何改进或更新，原理和结构大致

    相同。了解呼吸机的基本结构有助于合理地应用呼吸机，并及时发现呼吸机使用过程中出现的问题，以便及时处理，使机器故障给病人造成的危害降至最低水平。

    第1 节 呼吸机的分类

    一、按控制方式分类

    (一)电动电控型呼吸机

    驱动和参数调节均由电源控制，如SC5 及EV800 电动电控呼吸机等，其吸入氧浓度(FIO2)由氧流量调节，缺少精确

    数字显示，最好另装氧浓度分析仪。

    (二)气动气控型呼吸机

    需4kg/cm2 以上氧源和空气源，由逻辑元件控制和调节呼吸机参数。

    (三)气动电控型呼吸机

    是多数现代化呼吸机的驱动和调节方式，如Evita、Servo900C、Bennett7200、Adult star、鸟牌8400 及纽邦E-200 等。

    二、按用途分类

    (一)成人呼吸机。

    (二)婴儿和新生儿呼吸机。

    (三)辅助呼吸或治疗用呼吸机。

    (四)麻醉呼吸机。

    (五)携带式急救呼吸机。

    (六)高频正压呼吸机。

    三、对呼吸机功能的要求

    (一)工作特点

    1. 容量、压力及时间转换 ①潮气量=10~20ml，用于婴儿。②50~500ml，用于儿童。③200~2000ml，用于成人。

    2. 可调的吸气流速 成人最高达 150L/min。 3. 可调的吸/呼比率 吸/呼比率=1：1~1：4，吸气峰压的限制；婴儿 60cmH2O,儿童及成人100 cmH2O。

    4. 频率 0~60bpm。

    5. 有吸气平台2s和呼气滞后。

    6. 具有常用的通气方式 辅助/控制、指令通气、呼气末正压及持续气道正压呼吸(CPAP最高到 50 cmH2O)。

    (二)监测

    气道压力、频率、潮气量、通气量、吸入氧浓度及吸入气温度。

    (三)报警

    1. 气道高低压。

    2. 吸入氧浓度。

    3. 湿化和雾化液平面。

    4. 吸气温度。

    5. 断电或断气报警。

    第2 节 呼吸机的基本结构

    不管是何种类型的呼吸机，其基本结构是相似的，应包括：①气源。②供气和驱动装置。③空氧混合器。④控制部

    分。⑤呼气部分。⑥监测报警系统。⑦呼吸回路。⑧湿化和雾化装置。

    一、气源

    绝大多数呼吸机需高压氧和高压空气。氧气源可来自中心供氧系统，也可用氧气钢筒。高压空气可来自中心供气系

    统，或使用医用空气压缩机。氧气和压缩空气的输出压力不应大于 5kg/cm2，因此，使用中心供氧、中心供气，或高

    压氧气钢筒，均应装配减压和调压装置。

    医用空气压缩机可提供干燥和清洁的冷空气；供气量为 55~64L/min的连续气流，最大输出连续气流 120L/1.5s,工作

    压力50PSI(3.4kg/ cm2),露点下降5~10F(-2.8~ -5.6℃)，噪音小于60dB(1m之内)，并有低压报警(30PSI或 2.04 kg/ cm2),高温报警(150F或 70℃)及断电报警。滤过器可消除 90%以上的污染。使用时应注意每天清洗进气口的海绵及排除贮水

    器的积水。并观察计时器工作，一般满2000~3000h应检修一次。

    电动型呼吸机不需高压空气，其中部分需高压氧，部分不需高压氧，经氧流量计供氧。

    二、供气和驱动装置

    呼吸机供气部分的主要作用是提供吸气压力，让病人吸入一定量的吸气潮气量，并提供不同吸入氧浓度的新鲜气体。

    (一)供气装置

    大多数呼吸机供气装置采用橡胶折叠气囊或气缸，在其外部有驱动装置。当采用橡胶折叠气囊时，呼吸机的自身顺

    应性较大，除本身的弹性原因外，还不能完全使折叠囊中的气体压出。但折叠囊更换容易，成本低，无泄漏，当作为

    麻醉呼吸机时有独特的优越性。采用气缸作为供气装置时，呼吸机自身顺应性小，可使气缸内的气体绝大部分被压出，但密封环处可能有少量泄漏。近来有采用滚膜式气缸作为供气装置，兼有上述二种优点，且无泄漏，顺应性小。

    (二)驱动装置

    驱动装置的作用是提供通气驱动力，使呼吸机产生吸气压力。在呼吸机发展史上曾有 7 种驱动装置：①重力风箱。

    ②负荷弹簧风箱。③线性驱动活塞。④非线性驱动装置。⑤吹风机。⑥喷射器。⑦可调式减压阀。

    可调式减压阀为目前应用较多的一种驱动方式。它是指通过减压通气阀装置将来源于贮气钢筒、中心气站或压缩泵

    中的高压气体转化成供呼吸机通气用的压力较低的驱动气。使用该驱动装置的呼吸机常称为气动呼吸机。

    吹风机、线性驱动装置、非线性驱动活塞均需使用电动机作为动力。如吹风机是通过电动马达快速恒定旋转，带动

    横杆向前运动，推动活塞腔中的气体排出，产生一个恒定恒速驱动气流；非线性驱动活塞是电动马达使轮盘旋转，带

    动连杆运动而推动活塞。采用这些驱动装置的呼吸机常称为电动呼吸机。电动呼吸机的优点是不需要压缩气源作为动

    力；故一般结构小巧。

    (三)直接驱动和间接驱动

    按驱动装置产生的驱动气流进入病人肺内的方式不同，可分为间接驱动和直接驱动。如果从驱动装置产生的驱动气

    流不直接进入病人肺内，而是作用于另一个风箱、皮囊或气缸，使风箱、皮囊或气缸中的气体进入病人肺内，称为间

    接驱动。间接驱动类呼吸机称为双回路呼吸机。间接驱动型耗气大，一般耗气量大于分钟通气量，最大可达二倍的分

    钟通气量。

    如果从驱动装置产生的驱动气流直接进入病人肺内，称为直接驱动。直接驱动类呼吸机称为单回路呼吸机。直接驱

    动主要适用于可调式减压阀和喷射器这两种驱动装置。就喷射器而言，其采用Venturi原理，高压氧气通过一个细的喷

    射头射出，有一部分空气被吸入。FIO2 随吸气压力、氧气压力变化而变化，且变化幅度较大。FIO2 不小于 37%常为

    急救型呼吸机采用。可调式减压阀驱动装置直接驱动时，常有性能良好的空氧混合器，有伺服性能良好的吸气伺服阀，甚至可直接用两个吸气伺服阀，一个伺服压缩空气，另一个伺服氧气，这种类型的装置可以使病人得到各种不同的吸

    入氧浓度。伺服阀既可伺服流量，也可伺服压力，阀身小，反应时间快，用这种结构的呼吸机，可以有很多种通气功能，故为多功能呼吸机的首选方案。

    三、空氧混合器

    空氧混合器是呼吸机的一个重要部件，其输出气体的氧浓度可调范围应在 21%~100%。空氧混合器分简单和复杂两

    种。

    (一)空氧混合装置

    以贮气囊作供气装置的呼吸机，常配置空氧混合装置，其结构比较简单，混合度不可能很精确，氧浓度是可调的，由单向阀和贮气囊组成。工作原理是：一定流量的氧气经入口先进贮气囊内，当贮气囊被定向抽气时，空气也从入口

    经管道抽入贮气囊内 ......