01
呼吸機的原理
呼吸機的工作原理在于建立一個大氣-肺泡壓力差,從而實現對肺的通氣。進行機械通氣時,在呼吸道口(口腔、鼻腔或氣管插管)以氣體直接施加正壓力,超過肺泡壓産生壓力差,氣體進入肺即吸氣;釋去壓力,肺泡壓高于大氣壓,肺泡氣體排出體外即呼氣。
呼吸機主要由主機、加溫加濕裝置、氣體源提供裝置組成。主機由氣體輸送模塊和監測模塊組成,氣體輸送模塊完成吸氣、呼氣時的氣體傳輸;監測模塊在通氣過程中進行壓力、流量、洩漏等參數的實時監測。加溫加濕裝置完成對輸送氣體的溫度和濕度調節,達到或接近患者肺部生理需求的溫度和濕度;氣體源提供裝置是主機的驅動源和輸送氣體的基本來源。呼吸機的結構與原理如圖3-1-1所示。
圖3-1-1 呼吸機結構與原理(如需高清圖請留言)
随着醫療技術發展,近年還出現了一些新型呼吸支持工具,如經鼻高流量濕化氧療裝置(high-flow nasal canula,HFNC)。國際主流HFNC裝置都是采用無創呼吸機的工作原理:用空氧混合器将空氣和氧氣進行混合,來調節吸入氧濃度,應用渦輪提供高流量的氣體,采用加溫加濕器和管路加熱導絲對吸入氣體進行全程加溫加濕,并通過近患者端實時監測溫度和氧濃度進行動态調控。HFNC的結構和原理如圖3-1-2所示,主要由空氣和氧氣的混合部分、氣體的加溫濕化部分和氣體的輸送部分組成。
圖3-1-2 HFNC結構與原理
02
呼吸機的功能
呼吸機必須具備四個基本功能,即向肺充氣、吸氣向呼氣轉換、排出肺泡氣以及呼氣向吸氣轉換,依次循環往複。因此必須有:①能提供輸送氣體的動力,代替人體呼吸肌的工作;②能産生一定的呼吸節律,包括呼吸頻率和吸呼比,以代替人體呼吸中樞神經支配呼吸節律的功能;③能提供合适的潮氣量(VT)或靜息每分鐘通氣量(簡稱每分鐘通氣量),以滿足呼吸代謝的需要;④供給的氣體最好經過加溫和濕化,代替人體鼻腔功能,并能供給高于大氣中所含的O2量,以提高吸入O2濃度,改善氧合。動力源:可用壓縮氣體作動力(氣動)或電機作為動力(電動)呼吸頻率及吸呼比亦可利用氣動氣控、電動電控、氣動電控等類型,呼氣與吸氣時相的切換,常于吸氣時于呼吸環路内達到預定壓力後切換為呼氣(定壓型)或吸氣時達到預定容量後切換為呼氣(定容型),不過現代呼吸機都兼有以上兩種形式。
01通氣模式
機械通氣時,通氣模式是主要的需要預設的呼吸機參數之一,隻有預先選定通氣模式,呼吸機參數才能随之選擇。通氣模式的選擇基于醫生對患者病情的評估,也通常基于醫生的經驗和應用習慣。機械通氣模式可分為4類:指令(控制)通氣、輔助通氣、支持通氣和自主呼吸。
02控制參數
醫生對機械通氣患者進行的呼吸支持和呼吸管理,是通過呼吸機參數的設置和調整來實施的,因此,呼吸機的參數設置和調整體現了醫生為患者制訂的通氣目标和策略。而準确的通氣目标和策略的制訂,有賴于醫生對患者的基礎疾病、呼吸力學變化、各髒器功能、動脈血氣監測結果等的全面了解,以及對患者的氧合狀态、通氣能力和通氣進行的準确評估。
03監測參數
從測定呼吸生理功能的性質,呼吸機的監測可分為肺容量、通氣功能、換氣功能、呼吸動力功能、小氣道功能監測等。肺容量代表呼吸在某一階段内的氣量或容積;通氣功能監測反映了肺的動态呼吸生理;換氣功能反映了肺進行氣體交換的量;呼吸動力功能監測對于COPD的診斷和治療有重要意義。
04報警類型
呼吸機報警主要分為兩部分:技術報警和生理報警。技術報警主要是由于呼吸機内部技術故障導緻的報警,此類報警一般為高級報警。對于生理報警,用戶可提前設置對應生理參數的報警上下限,如果在通氣過程超出設置的報警上下限,呼吸機将會出現生理報警,用于提醒醫務人員關注患者呼吸狀态的變化。常規呼吸機具有三類報警類型,分别是聲音提示報警、文字提示報警和燈光提示報警。
05撤機參數
撤機時機的掌握很重要,過早易導緻撤機失敗。通過對撤機參數的監測可評估當前患者是否達到撤機标準。撤機參數包括RSBI(淺快呼吸指數)、NIF(最大吸氣負壓)和P0.1(氣道閉合壓)等。逐漸降低吸氧濃度,PEEP(呼氣末正壓)逐漸降至3~4cmH2O,将IPPV(間歇正壓通氣)改為IMV(間歇指令通氣),或SIMV(同步間歇指令通氣),或壓力支持,逐漸減小IMV或支持壓力,最後過渡到CPAP(持續氣道正壓)或完全撤離呼吸機,整個過程需嚴密觀察呼吸、血氣分析情況。拔管指征:自主呼吸與咳嗽有力,吞咽功能良好,血氣分析結果基本正常,無喉梗阻,可考慮拔管。氣管插管可一次拔出,氣管切開者可經過換細管、半堵管、全堵管順序,逐漸拔出。
06高級呼吸力學參數監測
高級呼吸力學參數包括食道壓、跨肺壓、呼吸功、PTP(壓力-時間積)、RC時間常數、P0.1、RSBI(淺快呼吸指數)等。監測高級呼吸力學參數可幫助醫生了解不同通氣階段患者肺功能的變化情況,從而根據需要調整通氣策略。
07 P-V工具
可通過繪制靜态壓力-容積曲線(靜态P-V環圖)來計算靜态P-V環圖曲線上的特征點,從而确定可設置的最佳PEEP(呼氣末正壓)值,可幫助患者改善氧合,減輕肺損傷。
08 經鼻高流量濕化氧療(HFNC)
是一種呼吸支持技術,該治療設備主要包括空氧混合裝置,濕化治療儀,高流量鼻塞以及連接呼吸管路,主要給患者提供相對恒定的吸氧濃度(21%~100%),溫度(29~37℃)和濕度的高流量(2~90L/min)氣體,并通過鼻塞進行氧療,具有很好的舒适性。三種控制模式;高流量模式(主要用于成人患者),低流量模式(主要用于3kg以上兒童患者)以及CPAP模式,産生一定水平的呼氣末正壓,沖刷上呼吸道生理死腔,恒溫恒濕的氣體維持黏液纖毛清除系統功能以及降低患者上氣道阻力和呼吸功能等作用改善患者的換氣和部分通氣功能。報警信息一般包括:技術報警,如電源斷電報警、内部故障報警、呼吸管路檢測報警、漏氣報警、阻塞報警、氧源壓力報警、檢查水量、無法達到目标流量、無法達到目标溫度、檢查工作條件(環境溫度)提示;生理報警,如氣體溫度報警、氧氣濃度報警、治療使用時間提示等。
鑒于以上呼吸機的結構原理和功能,其主要應用于術後恢複或呼吸系統相關疾病的患者、臨床上部分疾病如急性呼吸窘迫綜合征、霧化吸入療法、用戶呼吸衰竭預防性治療等。另外還應用于中樞性呼吸衰竭者、急性呼吸衰竭者、呼吸驅動力不足者,但也有呼吸治療的相對禁忌症如伴有肺大疱的呼吸衰竭者等,所以要求相關從業人員對呼吸機使用風險有一定的分析與評估能力。
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