呼吸机基础知识

（一）早期阶段
在罗马帝国时代，著名医生盖伦（Galen）曾经作 过这样的记载：假如通过已死动物咽部用芦苇向气管 吹，会发现动物的肺可以达到最大的膨胀。1543年， Vesalius在行活体解剖时，采用类似盖伦介绍的方法， 使开胸后萎陷的动物肺重新复张。1664年，Hooke把一 根导气管放入气管，并通过一对风箱进行通气，发现 可以使狗存活超过一个小时。1774年，Tossach首次运 用口对口呼吸成功地对一例患者进行复苏。 Fothergill还建议在口对口呼吸不能吹入足够气体时 可使用风箱替代吹气。之后不久，在英国皇家慈善协 会（Royal Humanne Society）的支持下，基于这种风 箱技术的急救方法被推荐用于溺水患者的复苏，并在 欧洲被广泛接受
主机:气源处理、吸呼控制、监测报警 混合器:外置、内置机械，空、氧配比混合 湿化器:病人吸入气体的加温、加湿 病人管路:螺纹管、可接雾化吸入器，完成 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移动装置
呼吸机的基本组成
气体输送部份(BDU) 1.动力:空气、氧气气源 2.气体混合装置 3.吸气、呼气阀 4.压力、容量传感器 5.湿化器和雾化器 6.呼吸回路 用户使用界面(GUI) 1.设置部分:含通气和报警的设置 2.监测部分:含波形 3. 报警部分:含呼吸机状态
呼吸机分类
气动气控呼吸机 属较早的呼吸机，有高压气体就可以 工作。控制元件属机械式。多数采用单一 送气方式。目前某些急救呼吸机仍采用此 原理制造。
呼吸机分类
气动、电控式呼吸机 电控或电脑控制，使得呼吸机的运行 精度和复合程度得到了极大提高。但离开 了电、电池和高压气体就不能工作。
呼吸机分类
患的长期夜间和家庭通气方面具有重要作用。
1934年Frenkner研制出第一台气动限压呼 吸机——―Spiropulsator‖。 1942年美国工程师Bennett发明一种采用按 需阀的供氧装置，供高空飞行使用。以后由 加以改进，于1948年研制成功间歇正压呼吸 机TV-2P，以治疗急、慢性呼吸衰竭。1951 年瑞典的Engstrom Medical公司生产出第 一台定容呼吸机

美国田纳西州女子奥德尔顿因患上小儿 麻痹，以致身体无法呼吸，终生都要依靠 “铁肺”活命，在这个“铁肺”里生活了57 年。
（三）正压通气阶段
在本世纪50年代以前，正压通气技术，特别是人工气 道技术有了长足的进步，但仅限用于麻醉科和外科的手术 患者。本世纪30和40年代在欧美发生的脊髓灰质炎的大流 行以“铁肺”为代表的负压通气提出了挑战，并为正压通 气的再次崛起提供了契机。1952年夏天，在哥本哈根市， 因脊髓灰质炎所致呼吸肌麻痹而接受治疗的首批31例患者 在3天内死亡27例，麻醉科医生Ibsen被请去会诊，他建议 放弃负压通气，而行气管切开，采用麻醉用的压缩气囊间 断正压通气。事实证明这种做法非常成功，以致于当时许 多医学生和技术员被动到医院操作气囊以完成手动正压通 气。哥本哈根成功的经验对正压通气的发展起了极大的推 动作用，之后，正压通气方式不断增多、完善，而负压通 气几乎被淘汰。 近年来负压通气重新得到重视，特别是在神经肌肉疾
湿化器 *730型吸气肢有加 热导线,保证吸入气 温度(巳淘汰). *850型吸、呼气肢 均有加热线无需积 水杯,儿童→成人用 一存水罐,价贵. *F&P410湿化器无加 热导线较常用,价格 低.儿童的存水罐需 另配.
热湿交换器(人工鼻 HME)
人工鼻:在未使用湿化器时,使病人吸入、呼出 的气体尽量保持病人原有的温度和湿度,使用 时间一般不超过48小时.
单肢和双肢呼吸回路
双肢呼吸回路:即吸气管道和呼气管道各自分开, 病人吸气和呼气各自经相应的管道吸气和呼气. 在吸气和呼气管路中均有积水杯. 单肢呼吸回路:简易型呼吸机用此回路,病人吸气 和呼气均通过同一管道必然会产生重复呼吸(即 呼出气又被吸入易使CO2蓄积). 管道一般可由硅橡膠或塑料所制成.
呼吸机主机工作原理
压缩气源的处理：减压、过滤； 空氧配比混合，稳压，送到吸气阀； 在吸气相按约定通气模式和参数向病人送 气； 同时监控参数、满足条件“切换”到呼气 相； 打开或不完全打开呼气阀完成呼气过程； 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）。
呼吸机的基本组成
什么是雾化?目的何在?
雾化意义和目的
雾化: 是将药液分子经Venturi原理形成 3-5 微米(μM) 大小,并经呼吸机在输送气体时同步送入支气管、肺部, 作为临床上局部进行治疗手段, 加强全身用药的效果. 多年来结论: 支气管扩张剂有其一定疗效, 但雾化时间 长, 效果还不理想! 因此有定量型气雾吸入器(MDI)来替代雾化器, 支气管扩 张效果至少是雾化器的三倍以上, 而用药剂量为雾化器 的1/5(以舒喘灵为代表). 至于抗生素, 抗霉菌药, 等局部疗效无从考核. MDI和呼吸回路必须专用接管(Adapter)连接, 不同形式 的接管, 其效果也不一!
呼吸回路
双肢呼吸回路的连接
o吸气、呼气各有自己的导管其中间均有积水 杯,称双肢回路.
o吸气肢(导管)均与湿化器连接,呼气肢末端与 集液瓶连接.
因பைடு நூலகம்阻塞
当气体通过管路时，热量会散发到空气中 去。由于气体丧失一些携带水蒸气的能力， 因此热量的散发会导致管路水的凝结称因 水阻塞。
因水阻塞
现在的加湿器采用加热元件伺服系统。病 人y形管温度传感器向加湿器提供反馈， 反过来又调整加热元件以保持管路内温度。 这种闭合回路把管路“因水阻塞”控制到 了最小。
湿化方法
a. 湿化器 在湿化器中无菌蒸馏水加热. 吸入气体通过加温水的表面，即加温 和湿化至饱和点。水的温度用电子控制和限定， 对吸入气体连续 测量，若超过预置值即报警. 这样可得到有效的湿化和加温的吸入 气体，如此可长期通气而不损伤呼吸道。 b. 加温和湿润交换器（HME） 此装置通常称“人工鼻”，主要用于短期通气的病人，使水蒸气和 热分丧失至最小程度。在呼气时热和水分储存在吸湿的过滤器中， 而在吸气时再将它们释放到干燥的吸入气中. 人工鼻插在呼吸机系统和气管插管之间，HME ―无效腔”增加到 150毫升. 新生代的HME(人工鼻)除热湿交换外，尚有除去微生物功能.
呼吸回路
空—氧混合装置
传感器
*传感器是呼吸机重要组成部分. *通过气体流速或吸、呼气压力的电讯号转換成 啟动 呼吸机在吸气触发、呼吸切換、计算和监 测流速、压力和容量上的改变. *流速(量)传感器有 a.晶体热膜式(即热导式). b. 压差式. c. 热导式 等较为常用. e.较少用的是渦轮 超声波式. *其他尚有测定氧浓度的传感器俗称氧电池.
呼吸模式发展简史
1970S： 陆续出现了间歇性指令通气（IMV），同步间 歇性指令通气（SIMV）。分钟指令通气（MMV）等模 式。 1980S： 人们开始重视定容型呼吸机易发生气压伤的缺 点，又开发压力支持通气模式（PSV）。 1992年：由于微电脑技术的应用，压力调节容量控制通 气（PRVCV）得以实现，使机械通气更符合人的生理状 态，疗效更理想。 1992年至今：适应性支持通气（ASV），容量支持通气 （VSV），比例辅助通气（PAV）等一系列新的通气模 式不断出现，有创正压通气前景光明。
湿化对气体交换的重要性
PaO2 或 PaCO2 =(大气压力-47mmHg)×O2 %或 CO2 % 47mmHg: 在体温37℃时水蒸汽饱和为100%时分压,其 含水量为44mg/L气体, 也说明肺泡内的气体交换是在这 样环境下进行的. 当吸入气体抵达气管时的相对湿度低 于70%时纤毛的功能即仃止. 故机械通气中湿化器的温 度应调节至37℃, 才符合人体正常生理条件的需要. 支气管粘膜系统包含纤毛细胞和腺体上皮细胞. 覆盖纤 毛的粘液层由二层所组成： 一是环绕纤毛周围的液体层（外周纤毛液体层） 另一是胶质的表面层,外来的颗粒和微生物粘附在其上 （下图）。液体层是为了纤毛可自由地擺动,纤毛摆动是 直接促使外来颗粒和微生物向嘴部移动。
。
（二）负压通气阶段
苏格兰人Dalziel在1832年首先制作成型一负压呼 吸机：患者坐在一密闭的箱子中，头颈部显露于箱外， 通过在箱外操纵一内置于箱中的风箱产生负压而辅助 通气。1864年，美国人Jones申请了第一个负压呼吸 机的专利，其设计与Dalziel类似。此后，各种设计更 为精致小巧的负压呼吸机相继出现，使患者的护理更 加容易。 但真正成功进入临床并广泛使用的负压呼吸机是 由Driker-Shaw在1928年研制成的“铁肺（iron lung）”，这种呼吸机的使用使当时脊髓灰质炎的死 亡率大大降低。由于当时脊髓灰质炎的流行，客观上 促成了铁肺的广泛应用和负压通气的发展，直至本世 纪50年代正压通气的再次崛起。
传感器类型
呼吸机输送气体为何要湿化?
气体湿化的作用
不论外界温度是多少?吸入的空气经鼻腔和咽喉 时吸入气体经湿化且加温至32℃, 每升气体含有 的水份为34mg/L. 到达总气管时因气管的加温和湿化, 温度达34℃ 其相对湿度为80%,含水量为38mg/L. 在到达气管"隆突"以下的各级支气管时吸入气体 巳加温至37℃, 其相对湿度巳达100%, 含水量为 44mg/L, 其分压为47mmHg. (e).
电动呼吸机 通过其自身配置的装置如风轮、涡轮、活 塞自行产生高压气体。（如转数控制、产 热过多、易磨损）早期电动呼吸机由于风 轮、涡轮技术不成熟。性能不能与气动电 控呼吸机相媲美。 增压涡轮出现和阀门控制技术的提高使这 类呼吸机呈技术发展方向。
路易斯· 雷诺于1877年出生在富有的巴黎商人家里。 他自学成才， 在发明创造方面很有天分。他的两个哥哥弗南德和 马西尔在1899年建立了雷诺· 弗瑞雷斯公司。他们 给了路易斯· 雷诺发展他自己的企业的机会。路易 斯· 雷诺是小型汽车的先驱者。他开发出一系列的 车型。他还建立了一个在规模上超过了欧洲竞争对 手的工业帝国。第二次世界大战后，雷诺去世了。 他留下了后置发动机的雷诺4型汽车，这款先进车 雷诺汽车公司在七十年代初才投入生产
机械通气与生理呼吸的区别
生理呼吸:吸气用力，胸廓内产生负压，气 体进入肺 呼吸机将整个胸廓密闭，头、颈部外漏于 大气。呼吸机在胸廓产生负压，气体进入 病人的肺，这种通气方式为负压通气技术， 如铁肺等。 机械通气：呼吸机产生正压，依靠气道相 对于肺内正压，气体进入肺，我们所用的 呼吸机均为正压通气方式。
气管的防御机制 a)由于外周纤毛液体层太 厚(兰色部分)，引起粘膜 斑和粘液机械性分解 b)最适宜的外周纤毛液体 层粘稠度（最佳的粘液机 械性調和） c)因外周纤毛液体层大薄 粘液机械性分解纤毛被粘 稠的粘液所粘附.
湿度与含水量
湿化不足的危害性
a.支气管粘膜系统所分泌的液体层变薄(即粘液层干燥 化)→纤毛活动丧失→粘液稠厚、滞留不易排出→形成肺 不张→导致气体交换障碍 b. 粘液层发生溃疡, 支气管痉挛. c. 继发医源性感染. 为避免上述并发症使吸入气体加温至35-37℃.湿化后、 相对湿度大于75%至关重要 相反，若吸入气温度超过41度也会发生损伤。 损伤的范围决定于通气时间的长短，吸入气体相对湿度， 病人年龄和肺部原有疾病。 全身性的脱水导致纤毛功能 进一步减退，然后纤毛内液体粘度会增加。
呼吸机结构示意图
气源
气源是呼吸机的动力! 含呼吸机输送气体中的O2 和空 气,构成吸入氧浓度=O2/(O2+空气) 空气气源:压缩泵, 涡轮电机,无磨擦泵和电动机 等. 中心供气站的各供应点有专用连接器, 目前分别 可供应O2和空气.压力:控制在0.3-0.5Mpa 氧气钢瓶:氧气最大压力约14.5Mpa左右,而氧气 减压器将压力降至0.4Mpa. 若气源压力降至厂方规定最低限值以下气源不 足发生报警且不能关闭报警音响.