呼吸机的结构和机械通气模式3

(一)呼气阀  
        常见呼气阀有电磁阀、气鼓阀、鱼嘴活瓣(兼有吸气单向阀功能)、电磁比例阀、剪刀阀。电磁阀有两种型式,常见的是动铁型电磁前期,通径一般小于
8mm,通常指的电磁阀就是动铁型阀;另一种是动圈型电磁阀,常称电磁比例阀,电磁部分输出的力与电流有关,与输出部分的位移无关;由于电磁比例阀动作部
分重量比较轻,反应速度比较快,通径可设计得比较大。由于电磁比例阀不是通用件,一般由专业厂专门设计生产,所以价格比较高。电磁阀多用于婴儿呼吸机中,
因为电磁阀结构小、通径小、气阻较大,通过流量不可能很大。气鼓阀的形式很多,采用这种结构的呼吸机也很多。它可以由电磁阀控制,将电磁阀作为先导阀,此
时控制气鼓阀的流量可很小;也可兼有PEEP阀功能。如呼气时使气鼓内压力不是"0",可使气道内维持PEEP。更为方便的是,可将吸气压力作为控制气鼓阀的气源,结构变得非常简单,但此时不能兼有PEEP阀功能。  
        鱼嘴活瓣常在简单型呼吸机中采用,因为它兼有吸气单向阀的功能。电磁比例阀是通过控制线圈中的电流来控制呼气阀的开与关,可作为压力限制阀和
PEEP阀,其反应时间快,性能正常,可开环控制,故十分方便。剪刀阀的结构如剪刀,故称剪刀阀。它除了作开启或关闭的呼气阀以外,亦可控制其呼出流量,
且比其他阀方便。  
        (二)PEEP阀  
        PEEP阀是临床上用于治疗急性呼吸窘迫综合征的重要手段,PEEP阀除了上述可由呼气阀兼有外,还有几种阀可以实施PEEP功能。如水封PEEP阀,把插入水中的深度作为PEEP值,早期的呼吸机是采用此法实施PEEP功能的。较多见的利用弹簧PEEP阀,作为单独的PEEP阀。磁钢式PEEP是用磁钢吸引力代替弹簧。重锤PEEP阀是利用重锤来限制呼出气的,但改变数值时较麻烦,需要垂直于地面。  
        (三)呼气单向阀  
        为了防止重复吸入呼出气或自主吸气时产生同步压力触发,呼吸机都需要呼气单向阀,呼气单向阀大多数由PEEP阀和呼气阀兼任,但有时还必须要装一单向阀,以确保实现上述功能。  
        六、监测和报警系统  
        呼吸机能否正常工作或运转,对病人的抢救成功与否至关重要。因此,呼吸机的监测系统越来越受到研制者和临床应用者的重视。呼吸机监测系统的作用有两个方面,一是监测病人的呼吸状况,二是监测呼吸机的功能状况,两者对增加呼吸机应用的安全性,均具有相当重要的作用。呼吸机的监测系统包括:压力、流量、吸入氧浓度、呼出气CO2浓度、经皮O2分压、CO2分压、血氧饱和度等。大部分呼吸机不直接带有呼气CO2、血氧饱和度监测装置,而只作为配件装置附带。呼吸机常配有的监测装置有如下三个方面。  
        (一)压力监测  
        主要有平均气道压(Paw)、吸气峰压(Pmax)、吸气平台压(Platen)和PEEP上下限压力报警等,还有低压报警。压力监测的方式是通过压力传感器实施的,传感器一般连接在病人Y型接口处,称为近端压力监测。也有接在呼吸机的吸气端或呼气端。低压报警主要作为通气量不足、管道脱落时压力下降时的报警,有些呼吸机用通过低分钟通气量报警来代替,呼吸机一般均设置这两种功能。  
        高压报警是防止气道压力过高所致的呼吸器官气压伤可能。高压报警有超过压力后报警,兼切换吸气至呼气功能;也有只报警而不切换呼、吸气状态的;使用时应注意。  
        监测PEEP是将呼气末的压力显示出来,以监测呼吸机的性能。监测Pmax是显示吸气的最高压力,监测Pplateu是显示屏气压力。上述三个压力数据与流量数据结合,可得到吸气阻力、呼气阻力及病人的肺、胸的顺应性测定数据。  
        (二)流量监测  
        多功能呼吸机一般在呼气端装有流量传感器,以监测呼出气的潮气量,并比较吸入气的潮气量,以判断机器的使用状态、机械的连接情况和病人的情况。也有的呼吸机应用呼气流量的监测数据来反馈控制呼吸机。  
        1. 呼出气潮气量 可监测病人实际得到的潮气量。在环路泄漏的定容量通气,特别是定压通气中,有一定的价值。有的呼吸机甚至用此数据馈控吸气压力,还可提供给微电脑计算其顺应性。  
        2. 呼出气分钟通气量
可通过流量的滤波(即把呼气流量平均,可得到呼出气的分钟通气量)或由潮气量、呼吸时间来计算。前者反应慢,后者反应快;前者可有分立元件实现,后者必须
采用微电脑计算。由于每次呼出气的潮气量与呼吸时间均可能有变化,每次计算出的数据变化较大,一般是将3"6次呼吸平均后作为呼出气的分钟通气量。该数据
可作为控制分钟的指令通气的关键数据,也可作过度通气与通气不足报警,还可作管道导管接头脱落或窒息等报警监测。流量传感器可以安装在病人的Y型接管处,
缺点是增加了一定量的死腔量,优点是可用一个传感器同时监测吸入与呼出气的流量。  
        3. FIO2监测
一般安装在供气部分,监测呼吸机输出的氧浓度,以保证吸入所需浓度的新鲜空-氧混合气体。监测氧浓度的传感器有两种,一是氧电极,二为氧电池。氧电极需要
一年一次的更换或加液,氧电池为随弃型。它们的共同缺点是,都只能用一年左右,一旦呼吸机的氧电池失效,呼吸机将总是报警,以致呼吸机不能正常使用。  
        七、呼吸回路  
        多数呼吸机应用管道呼吸回路,吸气管一端接呼吸机气体输出管,另一端与湿化器相连,有时可接雾化器和温度探头。呼气管一端有气动呼气活瓣,中段有贮水器。呼气管与吸气管由Y型管连接,只有Y形管与病人气管导管或气管切开导管相连处是机械死腔(图76-3)。  

        八、湿化器与雾化器  
        (一)湿化器  
        湿化器是对吸入气体的加温和湿化,以使气道内不易产生痰栓和痰痂,并可降低分泌物的粘稠度,促进排痰。较长时间的使用呼吸机时,正常的湿化可预防和减少呼吸道的继发感染,同时还能减少热量和呼吸道水分的消耗。  
        湿化器大多数是通过湿化罐中的水,使其加温后蒸发,并进入吸入的气体中,最终达到使吸入气加温和湿化的作用。为达到较好的加温和湿化的效果,一般使吸入气体通过被加温罐中的水面;或增加其湿化面积(如用吸水纸);也有用"鼓泡型"的方法,即使吸入的气体从加温罐的水中通过,但这种方法现已很少用,因为水的振动容易引起误动作或误触发等。  
        最先进的湿化器是采用特制的多孔纤维管道加温,使水在管道壁外循环,并逐渐弥散管道加温,既有湿化的作用(图76-4),又基本不增加呼吸机的顺应性,这对婴儿呼吸机十分重要,湿化点可放置在吸入气管口的附近,可使湿化的效果大为改善。有些湿化器为减少气体输送过程中的温度损失和减少积水,在吸入气的管道口中还安装了加热线。  

        (二)雾化器  
        雾化器是利用压缩气源作动力进行喷雾,雾化的生理盐水可增加湿化的效果,也可用作某些药物的雾化吸入。雾化器产生的雾滴一般小于5μm,而湿化器产
生的水蒸汽以分子结构存在于气体中;前者的水分子以分子团结构运动,容易沉淀到呼吸道壁,不易进入肺的下肺单位,后者的水分子不易携带药物;雾化器容易让病人吸入过量的水分,湿化器不会让病人吸入过量水分,通常还需在呼吸道内滴入适宜的生理盐水以补充其不足。  
        在使用雾化器过程中,特别要注意雾化是否增加潮气量。有些呼吸机的雾化器能使潮气量增加,有的可不增加;还要注意有些呼吸机的雾化器是连续喷雾,有些是随病人的吸气而喷雾,使用时宜采用降低通气频率、放慢呼吸节奏的方法,使雾化效果更加完善。
各类通气模式的意义和产生机制  
        随着对各种类型呼吸衰竭发病机制,病理生理认识的不断深化,以及呼吸机技术的进步,机械通气模式越来越多。在二十世纪四、五十年代,广泛使用的定压型呼吸;即呼吸机在吸气相产生气流,进入呼吸道,使肺泡扩张,随着气道压力不断升高,当达到某个预定值时,呼吸机停止送气,开始呼气。该类呼吸机技术上存
在缺陷,不能提供稳定的潮气量,同时因监测技术落后,不能保证稳定的通气。故定压型呼吸机渐被定容型呼吸机取代。定容型呼吸机的特点是吸气时呼吸机产生气
流,送入气道,使肺泡扩张;当预定的潮气量输送完毕,呼吸机停止送气,开始呼气。定容型呼吸机的优点是能够提供稳定的潮气量,保证通气稳定。其缺点是当病
人顺应性下降时,气道压力升高,甚至可产生气压伤。二十世纪八十年代末,由于微电脑技术的应用,压力预置(容量调节)型通气模式随即产生。由于吸气流量的
精确变化,保证预设气道压力得到有效控制。同时因有完善的监测和报警系统,压力预置型通气模式得到广泛的承认。