呼吸机的基本原理与人工通气的发展史课件

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呼吸机各部分主要功能
主 机——气源处理、吸呼控制、监测报警 混合器——外置或内置机械式，比例阀混合。 湿化器——病人吸入气体的加温、加湿 病人管路——5-6根螺纹管、接湿化器或雾化吸
入器，病人吸入和呼出气体的传输。 气 源——以适当方式提供压缩空气和氧气） 其 它——主机和病人管路的固定或支撑装置
呼出气体排到大气中。
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呼吸机的分类
目前没有统一分类标准，可按习惯分为：
按使用对象 成人型、婴幼儿型、通用型多功能呼吸机；
按工作原理 气控气动、电控气动、电控电动呼吸机；
按人机接口方式 有创或无创正压通气呼吸机；
按机器的功能 急救、麻醉、治疗、家用、高频振荡、喷射。
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空氧配比方式
机械配比
电子配比
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有创正压通气的人机系统工程
输入主机的气体为高压，要求干燥、洁净；输出给病人的混合气体 为低压，要求温暖、湿润并达到有效的肺泡通气量。
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主机工作原理
①压缩气源的处理：减压、过滤； ②空气、氧气配比混合，稳压，送到吸气阀； ③在吸气相按约定通气模式和参数向病人送气；
④同时监控参数、满足条件,“切换”到呼气相； ⑤打开或不完全打开呼气阀完成呼气过程；
⑥检测病人的状态，进入下一个呼吸周期（下
一个吸气相的开始）。
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基本原理示意图
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通气控制流程
空气、氧气配比混合(干燥的气体)； 细菌过滤（减少感染）； 降至低压、稳定压力、缓存一定量气体； 吸气回路PID控制（实现各种通气模式）； 经湿化器加温、加湿（雾化）到病人； 呼气回路PID控制（实现PEEP等），
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近年来，随着电子计算机技术、传感技术的飞速发 展和对呼吸力学认识的不断深入，机械通气理论和 技术都有了很大的发展，对急性呼吸窘迫综合征、 重症哮喘和慢阻肺呼衰等常见病的机械通气治疗策 略都较以前有了很大的变化。
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如有创通气中的小潮气量通气、根据P-V曲线选择 最适PEEP、开方肺策略、俯卧位通气，以及无创 通气中应用的双水平气道正压通气、成比例辅助通 气等，开创了机械通气救治的崭新局面。
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呼吸机的组成
可分为两大部分或三部分： 主机(气路单元+监控单元) 湿化器(温控+湿化灌) 空、氧气源提供装置
—床边压缩机(涡轮机)+O2气源 —中心气源(Air、O2)
(2.5~5.5)kg/cm2
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呼吸机的构成及工作原理
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现代呼吸机的起源与发展
20世纪初，随着人工气道技术和喉镜直视气管插管技术
的成熟，正压机械通气在麻醉和外科领域得以迅速发展。
▪ 1940年，第一台间歇正压通气（IPPV）麻醉呼吸机被发 明，用于胸科手术和ARDS。
▪ 1946年，Bennet 公司研制出世界第一台初具现代呼吸 机基本结构的间歇正压呼吸机PR-1A（气动气控压力限 制型）。
物理涵义及其作用或影响。
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时间参数及其符号
(1)通气频率 ( f：0～120) bpm (2)吸呼比 (I:E = Ti: Te ) (3)吸气时间 Ti (s) 、Trise (s) (4)呼气时间 Te(s) (5)屏气时间 TP(s) 是吸气时间的一部
份，通常设定为T的10%，临床根据病 情和呼吸习惯适当增加或减少。 周期：T=Ti+Te，f=60s/(Ti+Te)bpm
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1929年JAMA杂志上刊登了有关应用“铁肺”成 功抢救一例脊髓灰质炎女孩的论文，引起了很大的 轰动。其后因体外负压通气的种种弊端在应用过程 中逐渐暴露出来，故而到了20世纪50年代以后， “铁肺”逐渐让位于技术得到很大改进的有创正压 通气技术。
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铁肺
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因当初的技术过于粗糙，相关设备也很简陋，经 过一段时间的临床应用后，许多患者因气胸等严 重并发症而死亡。到了1827年有学者向法国科学 院提交报告要求终止进行有创正压通气。
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面对这种局面，机械通气的研究在二个方面继续 展开：一是改进人工气道技术，二是寻找其他途 径，避免建立人工气道。前者的探索与19世纪的 麻醉学技术的发展密不可分，而后者则促进了 “铁肺”等体外负压通气技术的发展。
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机械通气的发展历程
1800年前，金匮要略、华佗医方中有类 人
口对口人工呼吸 无创 似体外按压人工呼吸的记载1300年前， 力
圣经上有“口对口”描述
作
正压机械通气
有创 1792年，首次在人身上实施气管切开、
动 力
插管及风箱式正压通气技术。
负压机械通气 无创 1928年，“铁肺”箱式负压治疗机。
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通气模式的定义及特点
——临床常用的基本通气模式
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机械通气吸、呼切换状态分析
两个 “开始、转换或切换” 两个 “相或过程内含保持”
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正压通气和生理性呼吸的区别与联系
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主要物理量和参数
时间量及参数 气体流量及参数 气道压力及参数 温度、湿度参数 注意：需要非常清楚地了解各参数的
呼吸机的基本原理
与人工通气的发展史
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机械通气发展史
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机械通气是治疗呼吸衰竭的重要手段之一，已有近 600年的历史，早在15世纪，人们开始在动物身上 施行气管切开、气管插管及风箱式正压通气技术。 200年后的1792年首次在人身上实行了有创正压 机械通气。
电
力
正压机械通气 有创 1950’让位于技术上得到很大改进的 机
多功能呼吸机
无创呼吸机
1981年Sullivan无 械
创口鼻面罩。
作
为
动
人工智能呼吸机
力 人工智能无创呼吸机 并存时代
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11Leabharlann 回顾正压机械通气60多年的发展历史，我们认为它较 好地体现了临床医学与电子技术、机械工程相互交叉 和渗透，彼此促进和提高的一个发展过程，是 “医 学科学与工程技术完美结合”的典范（BME）。