麻醉设备学培训教材

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机械通气
作用：
替代和改善外呼吸，降低呼吸做功
适应症：
1.严重通气不良；2.严重换气障碍；3.神 经肌肉麻痹；4.心脏手术后；5.颅内压增 高；6.新生儿破伤风使用大剂量镇静剂需 呼吸支持时；7.窒息、心肺复苏；9.任何 原因的呼吸停止或将要停止。
禁忌症：
没有绝对禁忌症。肺大泡、气胸、低血容 量性休克、心肌梗塞等疾病应用时应减少 通气压力而增加频率。
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在30至40年代欧美脊髓灰质炎大流行时，铁肺、双人铁 肺、胸甲式和带式等体外负压通气机大量应用于临床， 尽管取得了一些效果，但其固有的缺陷暴露无遗：一是 疗效极低，其治疗呼吸衷竭的总死亡率高达80%，对战伤 所致的急性呼吸窘迫综合征（ARDS）的治疗未获成功； 二是气道管理困难，气道分泌物难以排出；三是不能应 用于外科手术麻醉中。 19世纪末20世纪初，由于人工气道技术的完善和喉镜直 视下气管插管方法的建立，正压通气方法在外科和麻醉 学科领域得到较为迅猛的发展。1940年第一台间歇正压 通气(IPPV)麻醉机发明成功并应用于胸外科手术患者和 战伤ARDS的抢救中，获得成功。
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铁肺--2
在人工呼吸机里，奥德尔只有颈和头部露在机器外面， 她只能通过镜子与来访者进行眼神交流。此外，奥德尔 还学会了如何用一个细小的吹气管控制电视开关，并且 通过有语音识别功能的电脑进行写作。由于奥德尔脊柱 畸形，因此只能一直使用老式的人工呼吸机。
她顽强地拿下了高 中毕业证，参加了 大学的课程，还被 授予荣誉学位，她 甚至还利用一部可 以进行语音识别的 电脑写了一部儿童 读物。
再由空氧配比阀调节混合输出。气压平衡器同轴阀在传 感皮膜的连带下总是向压强较低的一侧偏移，低压气源 的阀间隙扩大，通过流量增加；而高压气源的流量减小， 使得进入配比阀的两路气源压力相等。配比阀的阀芯由 手动调节，调节输出气体氧气含量，输出气体最低氧浓 度为21％。
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呼吸机的组成--动力系统
气源安全切换阀 气压平衡阀在一种气源气压过低或丧失的情况下，会
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这些早期的现代呼吸机采用的是活塞、风箱等气控、气 动机械性技术，灵敏性不高，监测功能不完善。至60至 70年代，随着物理学的发展，电子技术被引进到呼吸机 的设计中，气动能源实现了电子设备控制；由电位计所 控制的容量压力监测系统和报警系统亦开发出来，这些 都大大方便了临床实践。这一时期，随着大量临床经验 的积累和研究，一些新的机械通气观念和技术得以发展 和应用，如呼气末正压(PEEP)、持续气道正压(CPAP)、 间歇指令通气(IMV)、同步间歇指令通气(SIMV)和T型管 技术。
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机械通气
机械通气的四类基本通气模式：
1．体外间歇负压通气 (Interval Negative Pressure Ventilation，INPV) 体外通气机将患者躯干置于铁肺密闭箱内，患者头部置 于箱外，通过箱内负压扩张胸廓使气道压低于大气压， 形成人工吸气；呼气期箱内负压解除，胸廓弹性回缩自 然呼气。
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自80年代以后，第三代呼吸机开始广泛应用于临床。它 们功能齐全、性能先进、可靠耐用，集定压、定容于一 体，兼容多种新的通气模式，部分机型还具备智能化功 能。其特点具体表现在：A.活塞风箱和机械性活瓣应用 减少，代之以电子模拟装置，重要部件具有双重性结构， 故障发生率低，安全可靠。B.附属加温加湿功能更加充 分，部分机型还带有气道雾化给药装置。C.吸入氧浓度 的调节更加灵活，随意性更大。D.辅助通气的功能元件 灵敏度提高，反应时间缩短，多不超过150ms；开发出流 速触发时的阻力和呼吸功消耗，使自主呼吸更易与呼吸 机协调同步。E.增加了吸气流速波型变化、吸气暂停、 深吸气等有益的特殊功能。
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间歇正压通气周期
间歇正压通气机工作周期由吸气期和呼气期两个时相构 成。每个通气周期都要经过吸气启动、肺充气、呼气切 换和肺排气四个物理过程，其中吸气启动和肺充气构成 通气机的吸气期，呼气切换和肺排气构成通气机的呼气 期。每一步过程通气机都要完成一定的机械操作。
工作 周期
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间歇正压通气周期
吸气启动： 通气机由呼气期或静息状态转为吸气期的机械转换过程 称。在辅助通气(同步呼吸)时又称为触发(Triggering)。 吸气启动时，通气机要完成的机械操作包括：①开放输 气系统输出气体；②关闭呼气阀。
肺充气： 通气机向肺内输送气体的过程。压力输气系统以压缩气 体释放气体的形式向肺内输送气体；容量输气系统以容 积转移的形式向肺内输送气体。此期间通气机需要完成 的机械操作包括：①保持呼气阀关闭状态；②输气系统 持续输出气体；③限定输出气体的流率、时问、容量、 压力等物理参数。
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间歇正压通气周期
呼气切换： 通气机由吸气期转为呼气期的机械转换称为呼气切换。 有时又称为预调，通气机呼气切换要完成的机械操作包 括：①输气系统停止输出气体；②开放呼气阀。
切断气源。为保证气源供应，设置气源安全切换装置。 在正常情况下，两个气源互相连锁，均无输出，通气
机由空氧混合器配比阀供气。如果氧气意外中断，氧气 皮鼓复位，空气气源通道开放，压缩空气输出，维持通 气机的动力。反之，空气中断，氧气输出维持动力供应。
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呼吸机的组成--控制系统--机械控制
1.机械容量控制原理
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呼吸机的分类
压力方式： 体外式负压呼吸机：早期的铁肺、胸甲式呼吸机 作用于气道的正压呼吸机：现代呼吸机均为此类型
(吸气→呼气)切换方式： 压力切换型 时间切换型 联合切换型
容积切换型 流速切换型
通气频率： 常规频率呼吸机 高频喷射呼吸机：可控制在1～20Hz 高频振荡呼吸机：频率在50Hz以上
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呼吸机的组成--控制系统--机械控制
双稳态触发器 机械容量切换控制原理适用于具有风箱的通气机，关
键部件是机械双稳态触发器。下触点受压使阀块上移封 闭控制气流的出口，控制气流的气压使其停留在上位， 触发器处于关闭位。上触点受压使阀块下落，触发器处 于开位，控制气流放空。
空气压缩机(compressor)： 中心供空气时不需要工作。
外部管道系统： 吸气管道(inspiratory tube)、气体加温湿化装置 (humidifier)、呼气管道(expiratory tube)、集水杯。
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呼吸机的组成
动力系统：将高压气源或电源转换成为安全能源，提供 通气机运行动力。 控制系统：调控通气频率、呼气和吸气时间比例等时相 参数，使通气机能够自动运行。 输气系统：调控流率、潮气量、气道压等气量参数，输 送吸入气体 呼吸气路：通气机与患者之间的连接管道。 安全监控系统：监测通气力学指标判定异常情况，发出 声光报警，保证使用安全。
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Phylogeny--1
1543年，Vesalius首次对猪进行气管切开并置入气管导 管成功，证实通过气管导管施以正压能使肺膨胀。 1667年，Hooke在狗身上成功重复了这一实验并首次应用 风箱技术成功地进行了正压通气。 1792年，Curry首次在人身上成功进行了气管插管。此后 这种简单的由手动进行人工通气的风箱技术在欧洲较广 泛地被用于溺水者的复苏。 1832年Dalziel设计出一个箱式负压装置，通过箱内的压 力变化而进行通气，但是它需要人工提供动力。 1928年10月，Drinker和Shaw用他们研制的一台被世人称 为"铁肺"的箱式体外负压通气机治疗一个因脊髓灰质炎 呼吸衷竭而昏迷的8岁女孩获得成功，从而开创了机械通 气史上的一个里程碑。
4．持续气道正压 (Continuous Positive Airway Pressure，CPAP) 呼吸气路内提供持续气流经限压阀排出，吸气期和呼气 期气道压始终高于大气压。
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铁肺--1
黛安妮奥德尔在3岁时患上严重的小儿麻痹症，从此她的 人生就只能被限制在一个7英尺长、750磅重的金属箱子 (人工呼吸机)里。6岁的时候，医学界研制出了小儿麻痹 症疫苗。但是对于奥德尔来说，疫苗已经问世得太晚。 58年来，奥德尔一直在这个厚重的金属箱子里度过，由 她的父母以及其他家 人照顾，后来又有好 心人为她建立了一个 非营利性的基金会， 出资聘请助手专门 照料她。
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F.开发出多种新的通气模式，其中部分模式具有智能化 功能，如压力支持通气(PSV)、压力调节容积控制通气 (PRVCV)、容积支持通气(VSV)、压力释放通气(PRV)、双 相气道正压通气(BiPAP)、适应性支持通气(ASV)、适应 性压力通气(APV)和容积保障压力支持通气(VAPSV)等， 其共同特点是较以往辅助通气模式更加接近生理状态。 G.监测、警报系统更加完善，应用了自动反馈调节系统 和自动较正系统，使调节更加简单，增加了安全性。部 分机型还具有相应的通讯接口，可连接计算机和监护仪， 为临床提供更多的资料和数据。H.一机多能，同一型号 呼吸机既适用于成人又可用于儿童，集压力、容积、时 间及流速切换于一身，扩大了应用者的选择范围。
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铁肺--3
2008年5月28日凌晨，暴风雨袭击了整个田纳西州，顷刻 间狂风大作、暴雨倾盆。突然，整个杰克逊镇的电路中 断了！警觉的弗里曼立刻冲到客厅，开启自备发电机， 然而紧急关头，自备发电机竟然无法启动。弗里曼情急 之下，试图用手动方式去开动“铁肺”，过去他曾数次 用同样的方法挽救回女儿，然而这一次，“铁肺”却没 有恢复工作。弗里曼不停地为女儿施行人工呼吸，然而 这一切已经迟了，凌晨3点，和生命赛跑了61年的黛安妮 离开了这个世界……
2．正负压通气 (Positive．Negative Pressure Ventilation，PNPV) 吸气期气道压高于大气压，气体压入肺内；呼气期气道 压低于大气压吸出肺内气体。
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机械通气
机械通气的四类基本通气模式： 3．间歇正压通气 (Interval Positive Pressure Ventilation，IPPV)。 吸气期气道压高于大气压，气体压入肺内；呼气期气道 压与大气压平衡，胸肺弹性复位，驱使肺内气体呼出。 IPPV是目前应用最广的基本通气模式，附加特定功能可 以衍生出多种通气模式。
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呼吸机的组成--动力系统
医用氧气源 是通气机的主要动力气源，也是通气对象的主要吸入气
体。相关部件的原理和安全要求与麻醉机供气系统相同。 压缩空气源
可来自高压储气钢瓶或中心供气系统，也可由医用空气 压缩机供应。
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呼吸机的组成--动力系统
空氧混合器，是调节吸入氧浓度的气路组件。 减压后的压缩氧气和压缩空气，先经两级压力平衡，
肺排气： 通气机停止送气，肺内气体排出体外的过程。此期间通 气机需要完成的机械操作包括：①输气系统持续关闭状 态；②呼气阀保持开放状态，肺内气体在肺泡回缩力驱 动下经呼气阀排出呼吸气路；③限定呼气时间、呼气末 气道压，特殊情况下还要限定呼气流率。
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呼吸机基本结构
主机(ventilator)： 正压呼吸控制器、通气模式控制器、持续气流控制器、 空氧混合器、压力感受器、流量感受器、呼气末正压发 生器、触发装置、阀门系统、报警及监测装置等(由微电 脑及电路等控制)。
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Phylogeny--3
1946年，美国Bennett公司研制出第一台初具现代呼吸机 基本结构的间歇正压呼吸机并应用于临床。自此气控-气 动压力限制型呼吸机一度成为正压通气机的主流形式。 这一时期的主要代表机型为Bennet PR-1A和Bird mark VII等，属于现代第一代呼吸机。 但在临床实践中发现这类正压呼吸机常常不能保证有效 的潮气量。为弥补这一不足，设计者们首先开发了容量 监测功能装置，然后开始探索研制容量限制型呼吸机。 1950年，瑞典的Engstrom研制出世界上第一台容量转换 型呼吸机，标志着第二代呼吸机的诞生。自此，正压通 气技术达到了一个新的水平。
麻醉设备学
第十三章 通气机
安医大二附院 李加荣
Abstract
呼吸机是临床使用的肺通 气装置。它只能起到将气 体送到肺内和排出肺外的 作用，并没有参与呼吸的 全过程，并不能代替肺的 全部功能（指换气功能）。 所以有人认为将其称之为 通气机更为确切。 我们所谈到的呼吸机的功 能实际上是指它的通气功 能。