臨床護理呼吸機作用、動力部分、氣源、基本結構、必要輔助結構及自檢要點

臨床護理呼吸機作用、動力部分、氣源、基本結構、必要輔助結構及自檢要點呼吸機（ventilator）是實施機械通氣的基本設備，其特點是能代替、控制或改變人的正常生理呼吸，增加肺通氣量，改善呼吸功能，減少呼吸功消耗。工作原理是建立氣道口與肺泡間的壓力差。根據(jù)呼吸機的設計特點，其加壓方式分為呼吸道直接加壓和胸腔外加壓。前者在呼吸道開口直接施加壓力，吸氣時氣體被正壓壓入肺泡，呼氣時氣體隨肺的被動回縮而排出體外，稱為正壓呼吸機，簡稱呼吸機，是呼吸機的基本類型；為本節(jié)所講內容。胸腔外加壓是由筒狀或殼狀外殼圍繞胸腹部，通過外殼的擴張產(chǎn)生負壓，使胸廓和肺擴張，產(chǎn)生吸氣，外殼的被動回縮或合并外殼內正壓產(chǎn)生呼氣，稱為負壓呼吸機。呼吸機是完成機械通氣的基本設備，根據(jù)動力來源，一般分為電動或氣動兩種基本類型。傳統(tǒng)典型電動呼吸機通過活塞、汽缸等機械部件的運行直接完成通氣過程，氣動呼吸機則由高壓氧和高壓空氣共同驅動完成送氣?，F(xiàn)代電動或氣動呼吸機大多由動力部分提供氣源，而通氣過程則通過微電子裝置調控，故又稱為電控電動或電控氣動呼吸機。大體分以下三部分。動力部分和氣源電動呼吸機通過電動裝置將空氣直接送入呼吸機內氣路，而氧氣通過連接管路進入氣路，與空氣混合，提供合適的氧濃度，氧氣和空氣皆不參與呼吸機驅動，該類呼吸機對機械部件的性能要求較高。氣動呼吸機則先有空氣壓縮機提供高壓空氣，由氧氣瓶或中心供氧室等提供高壓氧氣，高壓氧氣和空氣混合后進入呼吸機內的氣路，氣源也參與呼吸機的驅動。該類呼吸機對驅動壓的大小和兩部分驅動壓力的平衡要求較高。驅動壓一般在０．４ＭＰａ左右，明顯過低或過高皆不能正常工作。空氧混合氣的空氣壓力和氧氣壓力顯著不平衡時，輸出氧濃度將不穩(wěn)定。簡易呼吸器用手壓驅動，大部分大型呼吸機附設手控驅動裝置，類似簡易呼吸器。1.供氧裝置（１）氧氣瓶（oxygencylinder）：又稱“氧氣筒”，是一種特制的用來儲存高壓氧的圓柱形鋼瓶，需減壓后應用。（２）中心供氧（centraloxygensupply）：是指醫(yī)院或其他特殊部門建立的制氧室，以液態(tài)或高壓氣態(tài)形式儲存氧氣，通過特制的連接管路，以一定的壓力輸送到各個部門，需要時插入氧氣接頭即可應用的供氧方式。主要目的是取代大部分氧氣瓶，從而顯著提高應用效率。（３）制氧機（oxygenerator,electornicosygenconcentrator）：是指應用分子篩將空氣中的氧氣分離出來，制成高濃度氧的儀器。其最高流量和最高氧濃度較低，主要用于家庭氧療。（４）液態(tài)氧（liquidoxygen）：簡稱液氧。加壓、降溫至一定水平后將氧氣變成液態(tài)氧而儲存的一種形式。其容積顯著縮小，儲存和運輸更為方便。２．呼吸機減壓裝置（decompressorofrespirator）又稱呼吸機減壓器，簡稱減壓裝置或減壓器，曾稱減壓表。是將氧氣瓶或中心供氧裝置中壓力非常高的氧氣降壓至工作壓力水平的醫(yī)療設備。

３．空氣壓縮泵（aircompressorpump）是現(xiàn)代大型多功能呼吸機的一種供氣裝置。在電動機械裝置的作用下，空氣被壓縮，壓力升高至呼吸機的工作壓力水平。

４．空氧混合器（air-oxygenmixer）完成空氣和氧氣混合，并能輸出恒定氧濃度的調節(jié)裝置，有機械式和電子控制式兩種基本類型。

５．過濾網(wǎng)（trapvalve）簡稱濾網(wǎng)，是一種網(wǎng)狀過濾裝置，是呼吸機的常備凈化裝置。安裝在呼吸機的空氣入口處，空氣需經(jīng)過該裝置過濾、凈化后，才能進入空氣壓縮泵或呼吸機。一般需要２４～４８ｈ檢查一次，并定時更換，避免濾網(wǎng)被灰塵堵塞，影響呼吸機的運轉。連接部分呼吸機主要由通氣管路、呼氣閥和感受器三部分構成。（一）通氣管路１．基本類型

有單氣路和雙氣路兩種基本類型。單氣路需在進氣端安裝單向閥或單向活瓣，故氣路密閉性好，不存在呼出氣反流，無效腔小，但阻力較大，同步性較差。雙氣路采用單向閥，并安裝在呼氣端，阻力小，現(xiàn)代呼吸機（簡易呼吸機除外）多用雙氣路，其通氣管路可分為以下三部分：（圖-1）①Ｙ形管：通過人工氣道或面罩等與患者連接，也稱為通氣管路的近端。②呼氣管：患者呼出氣通過該管路，經(jīng)呼氣閥呼出體外，近呼氣閥的部分為呼氣端。③吸氣管：吸氣期，呼吸機送出氣體，氣流通過該管路進入Ｙ形管，近呼吸機的部分為吸氣端，吸氣端和呼氣端統(tǒng)稱為遠端。圖-1呼吸機連接示意大多數(shù)呼吸機在吸氣管路上連接濕化器。氣體通過濕化器的方式有并聯(lián)式和串聯(lián)式（圖-２），前者的氣體和水分僅在兩者的交界面接觸，故阻力低，濕化效果差；后者則為氣體穿過濕化液，故阻力大，但濕化效果好。大部分呼吸機采用并聯(lián)式，為改善濕化效果，多數(shù)制造商將濕化器內部做成多層環(huán)狀界面，濕化面積顯著增大，濕化效果也顯著改善。圖-2濕化器的連接的兩種方式（A.并聯(lián)式；B.串聯(lián)式）２．輔助裝置（１）人工氣道接頭（jointofartificialairway）：簡稱接頭，是氣路與人工氣道之間的連接裝置，為一短細管，是呼吸機通氣管路上產(chǎn)生阻力的主要位置。（２）接水器（watertrap）：機械通氣時放在最低位置，接收氣路內凝結的水分或分泌物的連接裝置，位于呼吸機吸氣管的兩條管路或呼氣管的兩條管路中間，防止水分滯留連接管內引起阻塞或反流入人工氣道內引起污染。接水器應放置在氣路最低的位置，但實際上由于各種原因的限制，臨床用接水器經(jīng)常放置在不合適的位置，不能發(fā)揮其作用，是導致機械通氣混亂和人機對抗的常見原因，但容易被忽視。（３）霧化濕化器（nebulizinghumidifier）：是指利用壓縮氣源作為動力進行噴霧的濕化裝置。霧化生理鹽水可增加濕化的效果，霧化某些藥物可發(fā)揮治療作用。霧化吸入的臨床應用逐漸增多，但需注意霧化液體過多或藥物影響對呼吸機感受器的影響，以免導致呼吸機性能減退。（４）濕熱交換器（heatandmoistureexchanger，HME）：又稱人工鼻（artificialnose），是仿駱駝的鼻制作而成的輔助呼吸裝置。其內部有化學吸附劑，被通氣者呼氣時將進入其中的相當于體溫、濕度飽和的氣體凝結，釋放出以蒸汽狀態(tài)保存的熱量；吸氣時，外部氣體進入其中得到濕化和溫化，進入肺內。該裝置是效果最好的濕化裝置，主要用于分泌物黏稠的人工氣道患者，但會較明顯增加呼吸阻力，不適合明顯呼吸較快或氣道阻力較大的患者。（５）過濾器（filter）：是指對呼吸機的輸出氣流進行濾過、吸附的裝置，可改善吸入氣的質量，減少肺部感染的發(fā)生率；若應用不當，可能增加吸氣阻力、降低觸發(fā)的敏感性。

（二）感受器感受器主要有呼吸參數(shù)感受器和溫度感受器。常用的參數(shù)感受裝置有壓力感受器和流量感受器，用于感受自主呼吸和監(jiān)測通氣參數(shù)等的變化。一旦管路脫落，或出現(xiàn)管路內水分、氣道反流分泌物的阻塞，將不能進行準確測定，從而影響呼吸機的正常運轉或監(jiān)測，為此部分呼吸機在相應管路上增加了過濾網(wǎng)等裝置，但也相應增加了氣流阻力。調節(jié)感受器信號的軟件系統(tǒng)出現(xiàn)問題也可能會出現(xiàn)上述問題，此問題在現(xiàn)代呼吸機很常見，但容易被忽視。感受器常安裝在吸氣端、呼氣端或Ｙ形管上，安置的位置不同，優(yōu)缺點也不同。溫度感受器多數(shù)連接在濕化器內，實際感受的是濕化器內的溫度，部分呼吸機連接在Ｙ形管上，可真實反映進入患者氣道的溫度，溫度感受器的正確連接可保障濕化溫度的正常與恒定。

（三）通氣閥通氣閥根據(jù)呼吸時相分為呼氣閥和吸氣閥，根據(jù)材料可分為機械閥和電磁閥（或電子閥），根據(jù)功能可分為按需閥和伺服閥（詳見第九章第二節(jié)）。閥的特性和正確連接不僅是保障呼吸管路氣流方向單一性的基礎，也將影響吸呼氣的轉換、自主呼吸觸發(fā)、PEEP／CPAP水平的設置。１．材料分類（１）機械閥：早期呼吸機多采用氣動機械閥，有蕈狀閥和隔膜閥兩種基本類型，通過管路中氣流量和氣壓的變化決定閥的關閉。通氣閥的特點是設計、安裝簡單方便，密封性能好，不容易漏氣；缺點是阻力較大，用時較久可出現(xiàn)變形，影響管路的密閉性，是導致漏氣和影響吸氣觸發(fā)的常見原因之一，但臨床上容易被忽視。（２）電磁閥：現(xiàn)代新型呼吸機多采用電磁閥或電子閥等取代機械閥，阻力顯著減小，并可能具有伺服閥的功能。２．吸呼氣時相分類（１）呼氣閥（exhalationvalve）：是指位于呼吸機的呼氣口，用來控制和調節(jié)氣體呼出的裝置。傳統(tǒng)呼吸機多采用氣動機械閥，現(xiàn)代新型呼吸機多采用電磁閥或電子閥等類型，阻力顯著減小，并可能具有伺服閥的功能。１）閾阻力器（thresholdresistor）：是指可根據(jù)預設要求，產(chǎn)生可精確定量的、穩(wěn)定壓力的一種呼氣閥類型。猶如呼氣管放入水封瓶進行呼氣，符合公式：壓力＝Ｋ（Ｋ為常數(shù)）×阻力×面積?，F(xiàn)代呼吸機的呼氣閥非常接近閾阻力器，可用于產(chǎn)生CPAP／PEEP。２）氣流阻力器（flowresistor）：是呼氣末壓力隨流量大小變化的一種呼氣閥類型。呼氣初期，氣流量大，阻力大，壓力也大；隨著呼氣的逐漸結束，氣流量減小，阻力逐漸降低，壓力也相應減小。因此其壓力并非真正意義上恒定的PEEP／CPAP。它是早期呼氣閥產(chǎn)生CPAP／PEEP的基本方式。３）漏氣孔（poreofgasleak）：吸氣時漏氣量少，呼氣時漏氣迅速增多，從而保障吸氣時氣體進入肺內，而呼氣時氣體由肺內呼出體外，是一種類似簡易呼氣閥的裝置。它是ＢｉＰＡＰ呼吸機常用的呼氣裝置。（２）吸氣閥（airsuctionvalve）：是指控制呼吸機送氣進入連接管的醫(yī)療裝置。傳統(tǒng)為機械閥，現(xiàn)多為電子閥或電磁閥。３．功能特點分類（１）按需閥（demandvalve）：根據(jù)調節(jié)要求，在送氣期、屏氣期或呼氣期完全開放或完全關閉的一種吸氣閥或呼氣閥形式。其典型特點是送氣時呼氣閥關閉，吸氣閥開放，氣體由呼吸機通過連接管路進入肺內。屏氣時，呼氣閥和吸氣閥皆關閉，保持恒定的氣道壓力，形成平臺壓。呼氣時，呼氣閥開放，吸氣閥關閉，氣體從呼氣口排出，而不至于反流入吸氣管路。（２）伺服閥（servovalve）：是具有一定調節(jié)功能的吸氣閥或呼氣閥，即吸氣閥或呼氣閥在整個呼吸過程中皆保持一定程度的開放狀態(tài)，送氣時呼氣閥的開放程度非常小，吸氣閥充分開放，氣道壓力升高，氣體進入氣道。屏氣時，呼氣閥和吸氣閥皆維持較小的開放水平，兩者流量相等，保持恒定的氣道壓。呼氣時，呼氣閥迅速開大，吸氣閥仍維持較小的開放水平，氣體呼出體外。

主機呼吸機的調節(jié)系統(tǒng)包括內部結構和面板，面板上主要有通氣模式選擇、通氣參數(shù)調節(jié)、監(jiān)測設置和報警設置四部分。通氣模式和通氣參數(shù)是主體，監(jiān)測裝置主要觀察因變量、其他肺功能參數(shù)和呼吸波形圖的變化。合理設置報警系統(tǒng)可提高呼吸機工作的安全性。主機的內部結構主要包括氣路和調節(jié)裝置。氣體進入主機氣路后的運行方式不同，大體分兩類。若氣流根據(jù)預設通氣模式和通氣參數(shù)的要求，直接送入患者氣道，完成通氣，稱為直接驅動，直接驅動呼吸機又稱單回路呼吸機（singlecircuitventilator）。多數(shù)現(xiàn)代呼吸機的氣源進入主機內氣路后，壓力太高，通過減壓閥減壓降至工作壓力后，才能按通氣要求送氣，稱為間接驅動，間接驅動呼吸機又稱雙氣路呼吸機（doublecircuitventilator）。氣體由主機氣路進入氣道需經(jīng)過吸氣觸發(fā)、吸氣過程、吸呼氣轉換和呼氣四個階段。１．吸氣觸發(fā)

有定時觸發(fā)和自主觸發(fā)兩種基本形式，前者由定時器按預設要求完成（時間轉換），后者為自主呼吸引起的氣道壓力下降或氣體流動被連接管路上的壓力或流量感受器等感受裝置感知，導致呼吸機送氣（自主轉換）。感受器一般裝在連接管路的近端、吸氣端或呼氣端附近，感受連接管路上的壓力或流量等變化，因此自主呼吸、氣路本身或其他因素導致的壓力或流量變化等都可導致吸氣觸發(fā)和呼吸機送氣。自主呼吸觸發(fā)者為自主轉換，其他因素觸發(fā)者則為假觸發(fā)和自動轉換。同樣，自主呼吸開始后，需克服胸肺彈性阻力、肺泡內壓（部分患者）、氣道陷閉（部分患者）和氣道阻力、人工氣道（或面罩等）阻力、通氣管路（主要是接頭）阻力后才能傳導至感受器，觸發(fā)感受器，引發(fā)呼吸機送氣。感受器設置在通氣管路的特性必然延遲同步時間，因此自主呼吸和呼吸機送氣不同步是絕對的，如何保證自主呼吸動作和呼吸機送氣基本一致是機械通氣的重要問題。感受器在通氣管路的位置不同對上述情況的影響不同，下面重點以壓力感受器為例闡述，流量感受器的不同特點將進一步闡述。表-1不同位置壓力感受器的優(yōu)缺點（１）定時觸發(fā)（timingtrigger）：是指由呼吸機的定時器按預設要求完成的信號觸發(fā)方式，是控制通氣的吸氣觸發(fā)方式。（２）自主觸發(fā)（autonomoustrigger）：簡稱觸發(fā)（troggering），是自主呼吸引起的氣道壓下降或氣體流動被連接管或呼吸機內的壓力或流量感受器等感知，導致呼吸機送氣的信號觸發(fā)方式。它是輔助通氣模式或自主通氣模式的吸氣觸發(fā)方式。１）流量觸發(fā)（flowtrigger）：是呼吸機通過流量感受器感知吸氣的信號觸發(fā)方式。當流量或吸氣閥與呼氣閥兩端的流量差達到一定水平（如２L／min）時，啟動一次呼吸。不同類型呼吸機流量觸發(fā)的敏感性不同，多數(shù)是流量越低，觸發(fā)越敏感，但有部分是流量越高越敏感，需注意鑒別。２）壓力觸發(fā)（pressuretrigger）：是呼吸機通過壓力感受器感知吸氣負壓的信號觸發(fā)方式。將被通氣者吸氣產(chǎn)生的負壓轉換為電子信號，在適當信號強度下打開吸氣閥，啟動一次吸氣。３）容積觸發(fā)（volumetrigger）：是呼吸機通過流量或容積感受器感知吸氣容積大小的信號觸發(fā)方式。當吸氣容積達到預設水平，呼吸機啟動一次呼吸。其常是流量觸發(fā)的補充形式。（３）觸發(fā)靈敏度（triggersensitivity）：是觸發(fā)呼吸機送氣的參數(shù)臨界值。達到或超過該數(shù)值，呼吸機就會啟動一次呼吸。越接近基線水平，觸發(fā)靈敏度越高，越容易觸發(fā)，但也容易假觸發(fā)；反之則不容易觸發(fā)，因此觸發(fā)靈敏度必須維持在適當?shù)乃?。２．吸氣過程感受器信號被調節(jié)裝置接收，觸發(fā)吸氣裝置，主機即通過活塞、氣缸等的運動輸送出氣體，完成吸氣過程，吸氣完成有壓力控制、流量控制、容積控制、時間控制和自主控制五種形式。通氣壓力＝潮氣量／順應性＋流量×氣道阻力根據(jù)此公式可知，完成通氣過程需壓力、潮氣量和流量３個通氣參數(shù)。因潮氣量＝流量×時間，故時間參數(shù)隱含在上述公式中，任何一個參數(shù)變化，皆會引起其他參數(shù)的變化，設置的參數(shù)稱為自變量參數(shù)，其他參數(shù)則為因變量參數(shù)。自變量參數(shù)恒定，氣道阻力和胸肺順應性變化時，因變量參數(shù)也會相應變化。壓力波形恒定（不是指壓力大?。閴毫刂疲髁坎ㄐ魏愣榱髁靠刂?，潮氣量恒定則為容積控制，若上述３個參數(shù)皆變化，只有隱含參數(shù)時間固定則為時間控制。通氣壓力＝呼吸肌壓力＋呼吸機壓力根據(jù)此公式可知，在無自主呼吸的情況下，機械通氣本身對通氣起決定作用，吸氣完成方式符合上述４種方式，因變量的變化僅與氣道阻力和胸肺阻力有關；若機械通氣占“統(tǒng)治”地位，但自主吸氣僅起觸發(fā)和參與維持吸氣的作用，自主呼吸強弱也會影響因變量的變化；若自主呼吸起決定作用，如成比例通氣或神經(jīng)調節(jié)輔助通氣，壓力、潮氣量、流量和吸氣時間皆隨自主呼吸的能力和方式而變化，呼吸機僅對上述參數(shù)進行放大，可稱為自主控制。這是通氣模式的發(fā)展方向之一。３．吸呼氣轉換吸氣過程結束，必然要轉換呼氣，吸呼氣轉換的基本形式有４種：①壓力轉換，由壓力感受器完成。②時間轉換，由時間感受器完成。③流量轉換，由流量感受器完成。④容積轉換，由容積或流量感受器完成。早期定容型呼吸機（吸氣采用容積控制形式）達預設潮氣量后，轉換為呼氣，為容積轉換。但現(xiàn)代容積控制模式，達預設潮氣量后，仍維持至預設吸氣時間，轉換為呼氣，因此絕大多數(shù)容積控制形式已不是容積轉換，應為時間轉換。定壓型通氣也有類似問題。目前各種定容、定壓通氣模式的基本轉換方式為時間轉換和流量轉換。送氣過程中，呼氣閥關閉，保持較高的氣道壓力，氣體向肺內流動；屏氣過程中，向肺內的氣體流動停止，但不同時間常數(shù)的肺組織進行氣體分布；而一旦轉換為呼氣，呼氣閥迅速開放，氣體從肺內呼出。４．呼氣過程依賴于ＰＥＥＰ／ＣＰＡＰ裝置。ＰＥＥＰ和ＣＰＡＰ的特性相似，區(qū)別是前者為機械通氣時的基礎氣道壓力，后者為自主呼吸時的基礎氣道壓力，但由同一裝置產(chǎn)生，安裝在呼氣閥上。（１）閾阻力器：是理想ＰＥＥＰ／ＣＰＡＰ閥的結構，即在呼氣出口的位置可產(chǎn)生一可預設的、可精確定量的、穩(wěn)定的壓力，其大小與呼氣流量的有無、大小無關。需強調的是，該壓力不是僅在呼氣末存在，而是持續(xù)在整個呼吸過程，提高峰壓、平臺壓和呼氣早中期的壓力，減慢呼氣速度。（２）呼氣末阻力：早期ＰＥＥＰ／ＣＰＡＰ裝置則為在呼氣出口設置一普通“阻力器”，通過減慢呼氣流量增加呼氣末壓力，其大小取決于裝置本身的阻力和氣流量大小，氣流大時，壓力大；氣流小時，壓力??；無氣流時壓力消失，因此該壓力實際上是呼氣末阻力，而不是真正意義上的呼氣末正壓，故該裝置又稱為氣流阻力器。與閾阻力器相比，該裝置會明顯增加呼氣阻力，延長呼氣時間，增加呼氣功，在某些情況下，如支氣管哮喘可加重過度充氣，增加ＰＥＥＰｉ，因此該裝置作為呼氣閥和ＰＥＥＰ裝置是不合適的，已逐漸被淘汰。（３）ＰＥＥＰ閥的發(fā)展和智能化：現(xiàn)代呼吸機應用的ＰＥＥＰ／ＣＰＡＰ裝置介于上述兩種裝置之間，即ＰＥＥＰ的大小主要由施加壓力及作用面積決定，也受流量的影響，但總體上基本穩(wěn)定。為減少ＰＥＥＰ對吸氣期和呼氣早中期的影響，最新式呼吸機通過微電子技術自動調整ＰＥＥＰ的大小，即吸氣期和呼氣初期ＰＥＥＰ等于或接近于０，降低氣道峰壓和平臺壓，減少氣壓傷的機會和機械通氣對循環(huán)功能的抑制；降低呼氣初期的阻力，促進氣體呼出，縮短呼氣時間；在呼氣中后期，ＰＥＥＰ逐漸升高至預設水平，維持氣道和肺泡的開放或擴張狀態(tài)。此時的ＰＥＥＰ才是真正的呼氣末正壓，是ＰＥＥＰ／ＣＰＡＰ發(fā)展的主要方向。主機的必要輔助結構１．呼氣安全閥和工作壓力（１）呼氣安全閥（expriatorysecurityvalve）：簡稱安全閥，是一種保護裝置。氣道壓力超過一定數(shù)值時，安全閥開放，氣流迅速排出，從而防止氣道壓力過度升高。