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呼吸机工作原理 学习呼吸机从这篇文章开始

发布时间:2018-07-22 04:27:46 编辑:实习 手机版

机械通气涉及很多概念,如果不能抓住本质,呼吸机留给你的感觉永远都是「雾里看花花不语,水中望月月无明」。尽管「搞定」呼吸机难度不小,但如果有好的学习方法,轻松入门也不是天方夜谭。现将本人几次比较成功的讲课过程整理成文字,希望能成为初学者看得懂记得牢的学习材料。

我们先来看看人是怎么自主呼吸。吸气时肋间外肌和膈肌收缩使胸廓增大,胸廓增大的结果就是使胸膜腔内压力小于大气压,由于空气总是由高压区进入低压区,胸腔内压力降低的结果就是体外空气向肺内填充,直至肺内压力回到大气压,完成一次吸气。

在压力时间曲线上,横座标代表大气压,也就是说把大气压当成 0,吸气时压力小于大气压,所以说是负压,波形在横座标下方;呼气过程与此相反,吸气肌舒张,胸廓变小,胸腔内压力升高,高于大气压高,肺内气体被动呼出,直至肺内压力等于大气压。波形图上,压力出现在横座标上方,是正压。因此自主呼吸的压力时间曲线是以横座标为中心的正弦波(图 2),吸气阶段从 0 开始先降后升再回到 0,呼气阶段正好相反,从 0 开始先升后降最后回到 0。


图 1:自主呼吸动图


图 2 为自主呼吸时气道压力变化

无法正常呼吸的病只能通过呼吸机维持生命。图 3 是一款被称为铁肺的呼吸机,是一个密闭铁盒子,病人的头部伸在外面。铁肺连着一个泵,可以抽出里面的空气,空气被抽出时,形成负压,病人的胸郭被动的扩张,新鲜空气进入病人的肺内,完成一次吸气。

美国有位老太太,小时候患上小儿麻痹症,呼吸肌麻痹,一直靠铁肺活了 60 几年,最后因电力故障,铁肺停止工作使她突然离世。铁肺本质上是负压通气,符合人的生理,拯救许多人的生命,只是太不方便了。如果能够把这种铁肺改改装成类似衣服一样的装备,那又将是机械通气里程碑式的革命,除了不能提供 PEEP 外,在其他方面会 KO 掉现在的呼吸机。


图 3:负压呼吸机——铁肺

现代呼吸机是正压呼吸机,所有现在的机械通气都是正压通气,它的原理就跟吹气球一样(图 4),呼吸机送气时肺内压力被动升高,肺泡被动地扩张。肺泡的变化正好与自主呼吸相反,自主呼吸时因为肺泡扩张完成吸气,而正压通气时因为吸气使肺泡扩张。呼气呢,由于气体总是从高压区向低压区流动,所以呼气阀一打开,气体便被动呼出,直到肺内压力等于大气压(或者 PEEP 水平)。因此触发那一刻忽略不计的话,不管吸气还是呼气,气道压力都在横座标上方。

正压通气的压力时间曲线是这样的:如果未设 PEEP 的话,压力从 0 开始先逐渐上升,之后逐渐下降,最后回到横座标 0(图 5)。这是总体规律,波的具体形状因设置与病人的情况不同而不同。


图 4:正压通气原理


图 5:正压通气时气道压力变化

我们简单了解一下正压通气的工作原理(图 6),大体过程是这样:人工气道通过 Y 形管接呼气回路和吸气回路。在吸气阶段,呼气阀关闭状吸气阀门打开, 气体通过过滤器、呼气阀、湿化器、传感器等「关卡」,最后进入气道与肺泡。在呼气阶段呼气阀打开同时吸气阀关闭,气体由病人气道经过流速传感器、呼气阀、PEEP 阀等「关卡」,最后排到周围环境。整个过程受电子控制系统的控制。


图 6正压通气的工作原理

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