呼吸機(jī)工作原理及主要參數(shù)校準(zhǔn)方法

王芬

呼吸機(jī)是當(dāng)前大型醫(yī)院必備的搶救設(shè)備，廣泛應(yīng)用于各醫(yī)院臨床科室的急救和重癥監(jiān)護(hù)室中，主要功能是通過機(jī)械裝置為呼吸功能不全的危重病人提供呼吸支持，是延長(zhǎng)病人生命、為治療爭(zhēng)取寶貴時(shí)間的重要工具，特別是在2003年全國抗擊“非典”的戰(zhàn)役中發(fā)揮了重要作用。近年來，隨著呼吸機(jī)數(shù)量的不斷增加，在日常使用中也暴露出了很多質(zhì)量問題，所以確保呼吸機(jī)參數(shù)的準(zhǔn)確、使用的安全和質(zhì)量的可靠顯得尤為重要。下面就呼吸機(jī)的工作原理及檢測(cè)方法做簡(jiǎn)單介紹。

1 呼吸機(jī)結(jié)構(gòu)原理及臨床中的應(yīng)用

1.1 呼吸機(jī)的臨床作用

（1）改善通氣功能：正確應(yīng)用呼吸機(jī)可有效保證通氣量，解除二氧化碳貯留和因通氣障礙所致的缺氧，在糾正呼吸性酸中毒和降低PaCO2方面有不可替代的優(yōu)越性。

（2）改善換氣功能：應(yīng)用呼吸機(jī)糾正肺內(nèi)氣體分布不均，提高氧濃度。特別是呼氣末正壓的應(yīng)用，使通氣／血流比例失調(diào)和肺內(nèi)分流得到改善。能糾正嚴(yán)重的低氧血癥。

（3）減少呼吸功能：平靜呼吸時(shí)，氧耗量在總氧耗量5%以下，而嚴(yán)重呼吸困難時(shí)氧耗量可以超過30%，使用呼吸機(jī)可全部或部分代替呼吸肌的工作，減少能量消耗，避免呼吸疲勞，并減輕循環(huán)負(fù)擔(dān)。

總之，呼吸機(jī)就是一個(gè)給人打氣的氣桶，不管是什么原因?qū)е碌牟荒芎粑⒎闻菅踅粨Q能力不足（如矽肺），呼吸機(jī)都可以讓人保持呼吸，如果交換不足的話，可提高氧濃度，使其維持住呼吸機(jī)能，保持血液中的供氧能力，爭(zhēng)取救治時(shí)間。

1.2 呼吸機(jī)的分類

（1）應(yīng)用場(chǎng)合：急救及轉(zhuǎn)運(yùn)呼吸機(jī)、家用呼吸支持、治療呼吸機(jī)；

（2）驅(qū)動(dòng)方式：氣動(dòng)電控、電動(dòng)電控、氣動(dòng)氣控；

（3）應(yīng)用患者：成人、兒童、新生兒。

1.3 呼吸模式

（1）IPPV（間歇正壓通氣）呼吸機(jī)最基本的通氣方式。

吸氣相呼吸機(jī)將氣體壓入體內(nèi)，氣道內(nèi)產(chǎn)生正壓，呼氣管道與大氣相通，胸肺組織彈性回縮將氣體排出，直到壓力與大氣相等；比較多地應(yīng)用于麻醉機(jī)中的呼吸模式。

（2）VCV（容量控制通氣）

輸出就是以設(shè)定的容量為參考點(diǎn),主要設(shè)定潮氣量。

（3）PCV（壓力控制通氣）

為控制通氣，壓力為控制的參數(shù)，氣體分布均勻，氧和通氣良好，需監(jiān)測(cè)潮氣量。

（4）PSV（壓力支持通氣）

在病人自主呼吸的基礎(chǔ)上，每次呼吸得到一定壓力的呼吸支持。

（5）SIMV（同步間歇指令通氣）

在病人自主呼吸的基礎(chǔ)上，每分鐘插入幾次有規(guī)律的、間隙的指令性通氣；從機(jī)械通氣過度到自主呼吸。

（6）PEEP（持續(xù)氣道正壓通氣）

控制呼吸時(shí)，呼氣機(jī)維持較低的氣道正壓。目的在于使萎陷的肺泡復(fù)張，提高氧分壓。

（7）CPAP（持續(xù)氣道正壓通氣）

于吸氣期和呼氣期均送入恒定的正壓氣流，使氣道保持正壓。適用于自主呼吸的病人，作用與PEEP相似，PSV+PEEP。

（8）A/C（輔助控制通氣）

AV+CV自動(dòng)選擇；

該書中“服用門”部分的內(nèi)容涉及當(dāng)時(shí)廣西乃至中國西南地區(qū)、東南亞國家的服飾文獻(xiàn)。筆者的課題組將此作為學(xué)生“研究性學(xué)習(xí)”的“文本研讀”的案例，一方面希望通過帶領(lǐng)學(xué)生研讀此書以及其他相關(guān)書目來推動(dòng)學(xué)生的“學(xué)術(shù)性學(xué)習(xí)”風(fēng)氣，另一方面也力圖達(dá)到學(xué)者俞洪亮所強(qiáng)調(diào)的以“沉浸式體驗(yàn)”為中心的教學(xué)狀態(tài)[3]。

AV(輔助通氣)——靠患者觸發(fā)，呼吸機(jī)以預(yù)置條件提供通氣輔助；

CV(控制通氣)——完全由呼吸機(jī)來控制通氣的頻率、潮氣量和吸呼時(shí)間比；

1.4 呼吸機(jī)主要參數(shù)

（1） 潮氣量——Vti、Vte：

潮氣量是最重要的參數(shù)，代表患者單次吸入或呼出氣體的體積，一般分VTI和VTE，分別代表吸入和呼出潮氣量。對(duì)呼吸機(jī)而言，指機(jī)器每次向患者傳送的混合氣體的體積，單位為毫升或升（mL或L）。

（2）呼吸頻率——f：

呼吸頻率，每分鐘以控制輔助或自主方式向患者送氣的次數(shù)。

（3）分鐘通氣量——MV=潮氣量×呼吸頻率：

分鐘通氣量，患者每分鐘吸入或呼出的氣體體積，對(duì)呼吸機(jī)而言，指機(jī)器每分鐘向患者傳送的混合氣體的體積，分鐘通氣量等于潮氣量乘以呼吸頻率，單位為毫升或升（mL或L）。

（4）吸呼比——I∶E：

吸呼比就是吸氣時(shí)間和呼氣量的比例關(guān)系。最常見的設(shè)置就是1∶2。

（5）氣道壓力：

峰值壓力、氣道平均壓、平臺(tái)壓、吸氣壓力水平、PEEP（呼氣末正壓）。

（6）氧濃度、順應(yīng)性、氣阻：

氧濃度是由呼吸機(jī)將氣源輸入的空氣、氧氣按照設(shè)定的濃度進(jìn)行配比后輸送給患者。

順應(yīng)性，通俗地來說，就是人體肺泡的彈性系數(shù)。在某一潮氣量情況下，可以達(dá)到的壓力值是多少。

氣阻就是氣道阻力。

順應(yīng)性和氣阻構(gòu)成了模擬肺的參數(shù)。

（7）觸發(fā)：

就是自主呼吸后吸氣動(dòng)作所能達(dá)到了負(fù)壓流量和壓力，代表患者吸氣的深度。通常在自主呼吸模式下，會(huì)設(shè)定這么一個(gè)觸發(fā)靈敏度來保證，即要讓患者真正的呼吸動(dòng)作能夠吸到氣，還要避免被諸如咳嗽之類的氣流波動(dòng)影響呼吸的正常動(dòng)作。包括壓力觸發(fā)、流速觸發(fā)。

1.5 報(bào)警設(shè)置

（1）潮氣量高、低報(bào)警；

（2）分鐘通氣量高、低報(bào)警；

（3）氣道壓力高、低報(bào)警；

（4）呼吸頻率高、低報(bào)警，窒息報(bào)警；

（5）氧濃度高、低報(bào)警。

1.6 呼吸機(jī)的結(jié)構(gòu)

呼吸機(jī)由控制（氣控、電控）、監(jiān)測(cè)、氣路、氣源、濕化裝置等幾部分組成。

控制——電控（電腦、單片機(jī)、電路）、氣控（流量調(diào)節(jié)閥、頻率調(diào)節(jié)閥）；

監(jiān)測(cè)——液晶、數(shù)顯儀表、數(shù)碼管、指示燈顯示方式；

氣路——調(diào)壓閥、流量閥、空氧混合閥等；

氣源——集中供氣、空壓機(jī)、氣瓶、活塞供氣方式；

濕化裝置——濕化器、人工鼻等。

2 呼吸機(jī)通氣參數(shù)的校準(zhǔn)方法

2.1 校準(zhǔn)前檢查

檢查被校準(zhǔn)呼吸機(jī)的外觀、附件、氣源、呼吸管路等連接是否正常，開機(jī)檢查呼吸機(jī)通氣功率是否正常。然后正確連接呼吸機(jī)校準(zhǔn)儀和模擬肺，連接方法見下圖，并按校準(zhǔn)儀說明書要求對(duì)其進(jìn)行開機(jī)預(yù)熱。

呼吸機(jī)校準(zhǔn)系統(tǒng)連接示意圖

2.2 通氣參數(shù)誤差及偏差計(jì)算

對(duì)各項(xiàng)通氣參數(shù)的校準(zhǔn)，采用多點(diǎn)測(cè)量法，分別記錄校準(zhǔn)儀示值與呼吸機(jī)示值，然后分別計(jì)算呼吸機(jī)各校準(zhǔn)點(diǎn)輸出誤差和示值偏差，并取各校準(zhǔn)點(diǎn)誤差或偏差的最大值為測(cè)量結(jié)果。

δ— 為示值誤差

μ—為輸出誤差

X—為呼吸機(jī)設(shè)定值（標(biāo)稱值）

Y—為呼吸機(jī)示值

Z—為校準(zhǔn)儀示值（呼吸機(jī)輸出實(shí)測(cè)值）

2.3 潮氣量

根據(jù)呼吸機(jī)類型不同，分別連接模擬肺和成人或嬰兒呼吸管路，并按表1和表2中的條件和參數(shù)對(duì)潮氣量進(jìn)行校準(zhǔn)。

（1）成人型呼吸機(jī)

在 VCV 模式和 f=20 bpm，I∶E=1∶2，PEEP=0.2 kPa，F(xiàn)iO2=40%的條件下，分別對(duì)潮氣量為400 mL、500 mL、600 mL、800 mL和1 000 mL的點(diǎn)進(jìn)行校準(zhǔn)，并記錄呼吸機(jī)吸氣潮氣量示值和校準(zhǔn)儀潮氣量示值，見表1。

表1 成人型呼吸機(jī)潮氣量校準(zhǔn)表

（2）嬰幼兒呼吸機(jī)

在 VCV 模式和 f=30 bpm，I∶E=1∶1.5，PEEP=0.2 kPa，F(xiàn)iO2=40%的條件下，分別對(duì)潮氣量為50 mL、100 mL、150 mL、200 mL和300 mL的點(diǎn)進(jìn)行校準(zhǔn)，并記錄呼吸機(jī)吸氣潮氣量示值和校準(zhǔn)儀潮氣量示值，見表2。

表2 嬰幼兒呼吸機(jī)潮氣量校準(zhǔn)表

（3）通用型呼吸機(jī)

按（1）和（2）的方法進(jìn)行校準(zhǔn)。

2.4 通氣頻率

在 VCV 模式和 VT=400 mL，I∶E=1∶2，PEEP=0.2 kPa，F(xiàn)iO2=40%的條件下，分別對(duì)呼吸機(jī)通氣頻率為40bpm、30bpm、20 bpm、15 bpm和10 bpm的點(diǎn)進(jìn)行校準(zhǔn)，并記錄呼吸機(jī)通氣頻率示值和校準(zhǔn)儀通氣頻率示值。

2.5 吸氣壓力水平

在 PCV 模式和f=15 bpm，I∶E=1∶2，PEEP=0 kPa，F(xiàn)iO2=40%的條件下，分別對(duì)呼吸機(jī)吸氣壓力水平為1.0 kPa、1.5 kPa、2.0 kPa、2.5 kPa和3.0 kPa的點(diǎn)進(jìn)行校準(zhǔn)，并記錄呼吸機(jī)吸氣壓力水平示值和校準(zhǔn)儀吸氣壓力水平示值。

2.6 呼氣末正壓

在PCV/VCV模式和IPL=2.0 kPa/VT=400 mL，f=15 bpm，I︰E=1︰2，F(xiàn)iO2=40%的條件下，分別對(duì)呼吸機(jī)PEEP為0.2kPa、0.5 kPa、1.0 kPa和2.0 kPa的點(diǎn)進(jìn)行校準(zhǔn)，并記錄呼吸機(jī)PEEP示值和校準(zhǔn)儀PEEP示值。

2.7 吸氣氧濃度

在 VCV模式和VT=400 mL，f=15 bpm，I∶E=1∶2，PEEP=0.2 kPa的條件下，分別對(duì)呼吸機(jī)吸氣氧濃度為21%、40%、60%、80%和100%的點(diǎn)進(jìn)行校準(zhǔn)，并記錄呼吸機(jī)氧濃度示值和校準(zhǔn)儀的氧濃度示值。

2.8 吸氣溫度

將濕化器接入吸氣回路，通氣預(yù)熱15 min，在VCV模式和 VT=400 mL，f=15 bpm，I∶E=1∶2 和 PEEP=0.2 kPa的條件下，對(duì)吸氣口氣流溫度進(jìn)行測(cè)量，溫度計(jì)穩(wěn)定后讀取示值。

（1）有溫度刻度設(shè)置的濕化器，測(cè)量其32℃和37℃兩個(gè)點(diǎn)；

（2）無溫度刻度設(shè)置的濕化器，測(cè)量其最大值和最小值。

注：嬰幼兒呼吸機(jī)通氣頻率、吸氣壓力水平、

呼氣末正壓和吸氣氧濃度的校準(zhǔn)方法同成人型呼吸機(jī)的校準(zhǔn)，校準(zhǔn)條件可選用嬰幼兒模擬肺，潮氣量設(shè)為150 mL、呼吸比設(shè)為1∶1.5，其他條件可不變。