呼吸機基本原理

1、呼吸機基本原理呼吸機基本原理主要內(nèi)容一、何為機械通氣？二、呼吸機的發(fā)展歷史三、主流呼吸機機型介紹一、何為機械通氣？一、何為機械通氣？機械通氣的定義： 是指患者自然通氣和（或）氧和功能障礙時，運用器械（主要是呼吸機）使患者恢復(fù)有效通氣并改善氧和的方法。機械通氣的目的機械通氣的目的1、維持適當?shù)耐饬俊?、改善氣體交換功能，維持有效的氣體交換。3、預(yù)防性的機械通氣，用于開胸術(shù)或敗血癥、休克、嚴重創(chuàng)傷情況下的呼吸衰竭預(yù)防性治療。4、糾正急性呼吸性酸中毒、低氧血癥，緩解呼吸肌疲勞，防止肺不張。5、為使用鎮(zhèn)靜和肌松劑保駕。機械通氣的適應(yīng)癥機械通氣的適應(yīng)癥上呼吸道梗阻引起的呼吸衰竭嚴重低氧血癥的患者由于各

2、種疾病導(dǎo)致呼吸衰竭 中樞性呼吸衰竭 慢性阻塞性肺疾患所致的急性呼吸衰竭 神經(jīng)肌肉疾患引起的呼吸衰竭等預(yù)防性機械通氣機械通氣的機械通氣的相對相對禁忌癥禁忌癥大咯血或嚴重誤吸引起的窒息性呼吸衰竭伴有肺大泡的呼吸衰竭未引流的張力性氣胸心肌梗塞繼發(fā)呼吸衰竭二、機械通氣的歷史二、機械通氣的歷史機械通氣的歷史機械通氣的歷史負壓呼吸機(“鐵肺”)1928年Boston兒童醫(yī)院無創(chuàng)通氣首次用于臨床20世紀40至50年代脊髓灰質(zhì)炎爆發(fā)流行時廣泛使用The iron lung created negative pressure in abdomen as well as the chest, decreasing

3、 cardiac output.Iron lung polio ward at Rancho Los Amigos Hospital in 1953.1947早期“鐵肺”Nu-Mo Garments Nu-Mo garments and cover a larger area than Chest Shells and do not impinge on the chest and abdomen. Thus they can offer a larger inspiratory volume to the user. They are also easier to fit around ch

4、est irregularities since they seal around the extremities instead of the chest. Respironics offers several styles and sizes of Nu-Mo garments that ccommodate infants and adults.chest cuirassHayek1 Chest Cuirass負壓馬甲1951Bird Mark 7 正壓氣動呼吸機13PURITAN BENNETT MA-1 (volume-constant 呼吸機)First released Augu

5、st 1967正壓,機械式141971年西門子公司 推出 SERVO 900 C SERVO 900 C :小巧、噪音小、高效的電子呼吸機,擁有著名的西門子伺服反饋系統(tǒng)正壓機械式,最早有伺服最早有伺服反饋反饋系統(tǒng)系統(tǒng),能提供類似微電腦功能的呼吸機1971 年 新一代呼吸機17負壓呼吸機負壓呼吸機正壓呼吸機正壓呼吸機 機機 械械 通通 氣氣 原原 理理 時間時間呼吸機的分類呼吸機的分類按控制方式分類按控制方式分類u電動電控型呼吸機電動電控型呼吸機u氣動氣控型呼吸機氣動氣控型呼吸機u氣動電控型呼吸機氣動電控型呼吸機成人呼吸機、嬰兒和新生兒呼吸機、輔成人呼吸機、嬰兒和新生兒呼吸機、輔助呼吸或治療用呼

6、吸機、麻醉呼吸機、助呼吸或治療用呼吸機、麻醉呼吸機、攜帶式急救呼吸機、高頻正壓呼吸機攜帶式急救呼吸機、高頻正壓呼吸機按用途分類按用途分類呼吸機動力分類氣動氣控呼吸機氣動氣控呼吸機 只以氧氣作氣源，由于采用全氣動元件實現(xiàn)通氣功能，功能一般比較簡單，不需要電源，接上氧氣源就能工作，多用于急救場合和對電磁干擾要求較高的場合。用5L左右的氧氣鋼瓶供氧。呼吸機動力分類電動電控呼吸機電動電控呼吸機 一般只用氧氣做氣源，不需要壓縮空氣，在常壓下對通過風(fēng)箱或活塞式結(jié)構(gòu)將氣體推入患者肺內(nèi)、但觸發(fā)靈敏度較低，吸氣響應(yīng)時間長，往往不能與病人好好的同步，應(yīng)用受到限制。呼吸機動力分類氣動電控呼吸機氣動電控呼吸機 通常需

7、要外接氧氣、壓縮空氣，控制部分比較復(fù)雜。采用高精度的流量、壓力傳感器和耐用的控制閥組成，擁有多種通氣模式、多種呼吸參數(shù)的監(jiān)測，有些還具備呼吸力學(xué)的曲線波形以及趨勢分析等等。呼吸機的基本結(jié)構(gòu)1. 空氣、氧氣氣源空氣、氧氣氣源 2. 氣體混合裝置氣體混合裝置3. 呼吸機控制元件呼吸機控制元件 4. 觸發(fā)器觸發(fā)器5. 呼吸機的驅(qū)動呼吸機的驅(qū)動 6. 壓力、流壓力、流量傳感器量傳感器7. 濕化器和霧化器濕化器和霧化器 8. 呼吸回路呼吸回路9. 監(jiān)測部分監(jiān)測部分 10.報警部分報警部分11.波形顯示器波形顯示器呼吸機控制系統(tǒng)呼吸機基本原理示意圖氣氣 源源空氣氣源空氣氣源:壓縮泵, 渦輪電機等.氣源是呼

8、吸機的動力! 含呼吸機輸送氣體中的O2和空氣。中心供氣站中心供氣站的各供應(yīng)點有專用連接器, 目前分別可供應(yīng)O2和空氣.壓力:控制在0.3-0.5Mpa氧氣鋼瓶氧氣鋼瓶:氧氣最大壓力約14.5Mpa左右,而氧氣減壓器將壓力降至0.4Mpa. 中心供氣空氣壓縮機渦輪增壓機呼吸機使用氣源管路連接（PB840氣源的壓力在35-100psi 即241-690kPa）29Power on呼吸呼吸機背面機背面依賴集中供氣或空氣壓縮機的呼吸機渦輪增壓呼吸機空氣壓縮機空氣壓縮機按氣體來源分類按氣體來源分類優(yōu)點優(yōu)點基礎(chǔ)氣流穩(wěn)定基礎(chǔ)氣流穩(wěn)定反應(yīng)迅速反應(yīng)迅速滿足精密調(diào)節(jié)滿足精密調(diào)節(jié)空壓機出現(xiàn)故障后，氧氣會空壓機出現(xiàn)故

9、障后，氧氣會自動補償自動補償缺點缺點不支持電池供電不支持電池供電價格較貴價格較貴呼吸機組成空氣壓縮機空氣壓縮機優(yōu)點優(yōu)點價格低廉價格低廉噪音相對較小噪音相對較小支持電池供電支持電池供電缺點缺點送氣不穩(wěn)定，不適合于送氣不穩(wěn)定，不適合于ICUICU較長時較長時間的機械通氣病人間的機械通氣病人無創(chuàng)方式首選無創(chuàng)方式首選渦輪故障后呼吸機不能工作，沒有渦輪故障后呼吸機不能工作，沒有氣體補償氣體補償溫度過高時實行熱保護，自動停止溫度過高時實行熱保護，自動停止送氣送氣呼吸機組成渦輪增壓渦輪增壓空氣空氣- -氧氣混合器氧氣混合器混合器的氧氣、空氣均須高壓,混合氣也作為驅(qū)動呼氣機的氣源.某一氣源壓力不足時即報警呼吸

10、器停止工作.旋鈕即可調(diào)節(jié)氧濃度須氧電池監(jiān)測實際濃度.氧濃度的誤差為5%.工作原理：一定流量的氧氣經(jīng)入口先進貯氣囊內(nèi)，當貯氣囊被定向抽氣時，空氣也從入口經(jīng)管道抽入貯氣囊內(nèi)，從而實現(xiàn)空氧的混合。要達到預(yù)定的氧濃度，則通過調(diào)節(jié)氧輸入量來取得。 空空 氧氧 混混 合合 器器 主主 機機呼吸機的主機由控制電路，機械運動部件及氣路組成，呼吸機的主機由控制電路，機械運動部件及氣路組成，它把空氧混合，按照設(shè)定的參數(shù)，如通氣量、呼吸頻它把空氧混合，按照設(shè)定的參數(shù)，如通氣量、呼吸頻率、吸呼比及選定的通氣方式給病人供氣。另外，常率、吸呼比及選定的通氣方式給病人供氣。另外，常配有監(jiān)測裝置：壓力監(jiān)測、流量監(jiān)測、配有監(jiān)測

11、裝置：壓力監(jiān)測、流量監(jiān)測、FiO2FiO2監(jiān)測等。監(jiān)測等。傳傳 感感 器器*傳感器是呼吸機重要組成部分 通過氣體流速或吸、呼氣壓力的電訊號轉(zhuǎn)換成呼吸機啟動，吸氣觸發(fā)、呼吸切換、計算和監(jiān)測流速、壓力和容量上的改變.*流速(量)傳感器有：a. 晶體熱膜式(即熱導(dǎo)式). b. 壓差式. c. 熱絲式. d. 渦輪超聲波式.*其他尚有測定氧濃度的傳感器俗稱氧電池.氧氧 電電 池池監(jiān)測呼吸機送入氣體的氧濃度，需定期更換流量傳感器流量傳感器- -晶體熱膜式晶體熱膜式此傳感器屬熱導(dǎo)式系常用的熱線式加熱.其中尚有溫度感應(yīng)器以便對呼出氣容量進行BTPS校正,使測量更精確和可比性.為PB呼吸機所專用,且是非消耗品

12、,經(jīng)久耐用.加熱線加熱線溫度感應(yīng)溫度感應(yīng)流量傳感器流量傳感器- -熱線式傳感器熱線式傳感器 基本原理基本原理是將一根細的金屬絲（在不同的溫度下金屬絲的電阻不同）放在被測氣流中,通過電流加熱金屬絲,使其溫度高于流體的溫度, 當被測氣體流過熱絲時，將帶走熱絲的一部分熱量,使熱絲溫度下降，熱絲在氣體中的散熱量與流速有關(guān)，散熱量導(dǎo)致熱絲溫度變化而引起電阻變化，流速信號即轉(zhuǎn)變成電信號，經(jīng)適當?shù)男盘栕儞Q和處理后測量出氣體流量的大小 流量傳感器流量傳感器- -壓差式壓差式此系壓差式此系壓差式, ,中間有網(wǎng)眼式金屬中間有網(wǎng)眼式金屬網(wǎng)在吸氣和呼氣過程中形成壓力網(wǎng)在吸氣和呼氣過程中形成壓力差以致流速發(fā)生改變差以致

13、流速發(fā)生改變. .為為SIEMENS-300,900CSIEMENS-300,900C和和BearBear等呼等呼吸機所用吸機所用. .使用壽命使用壽命每每10001000小時小時(41(41天天) )即須即須更換一只為消耗品更換一只為消耗品. .用戶拆裝極不方便用戶拆裝極不方便, ,價格也貴價格也貴. .流量傳感器流量傳感器- -熱線熱線壓差式壓差式上圖上圖:壓差式傳感器多用于呼吸監(jiān)壓差式傳感器多用于呼吸監(jiān)護儀護儀.中圖中圖:為活瓣式壓差傳感器為活瓣式壓差傳感器Hamilton各型呼吸器均用各型呼吸器均用.下圖下圖:為熱線式為熱線式Drager各型呼吸各型呼吸機均用機均用.以上各傳感器均易損

14、壞以上各傳感器均易損壞,為消耗品為消耗品經(jīng)常更換經(jīng)常更換,消毒有一定要求消毒有一定要求.前端及后端流量傳感器前端傳感器前端傳感器前端傳感器后端傳感器前端傳感器流量傳感器流量傳感器- -超聲流量傳感器超聲流量傳感器特點：采樣頻率2000次/秒非接觸性傳感器可長期使用好處：獲取的信息量大，實時客觀；防止因溫度、濕度和分泌物 等多因素影響監(jiān)測數(shù)據(jù)準確；SERVO-i呼 氣 模 塊吸氣閥在吸氣相時控制流量和壓力，呼氣閥在吸氣吸氣閥在吸氣相時控制流量和壓力，呼氣閥在吸氣相時關(guān)閉相時關(guān)閉 呼氣閥控制呼氣閥控制PEEPPEEP，在呼氣相時吸氣閥關(guān)閉，在呼氣相時吸氣閥關(guān)閉呼氣閥呼氣閥主要作用是主要作用是配合呼

15、吸機作呼吸動作配合呼吸機作呼吸動作打開：打開：呼氣期；呼氣期；關(guān)閉：關(guān)閉： 吸氣期，使呼吸機提供的氣體能全部供吸氣期，使呼吸機提供的氣體能全部供給病人；給病人； 在吸氣末，呼氣閥仍可以繼續(xù)關(guān)閉，使在吸氣末，呼氣閥仍可以繼續(xù)關(guān)閉，使之屏氣；之屏氣； 當氣道壓力低于當氣道壓力低于PEEP時，呼氣部分必時，呼氣部分必須關(guān)閉，維持須關(guān)閉，維持PEEP。呼 氣 模 塊濕化器濕化器或霧化器濕化器或霧化器 冷水濕化器 加熱濕化器 霧化濕化器 熱濕交換器（人工鼻）濕 化 器吸入氣體應(yīng)主動或被動地進行濕化 主動濕化器主動濕化器將吸入氣體經(jīng)過一個加熱的水箱進行濕化，有些主動濕化器采用加熱環(huán)路以減少環(huán)路內(nèi)凝結(jié)水滴 被動濕化器（人工鼻）被動濕化器（人工鼻）置于呼吸機環(huán)路與病人之間?？苫厥蘸舫鰵獾臒崃考皾穸?，再轉(zhuǎn)至吸入系統(tǒng)。被動濕化對多數(shù)病人效果良好，但比主動濕化效果差，它可增加吸入及呼出阻力，增加機械無效腔 在吸氣環(huán)路近病人端（或應(yīng)用被動濕化器時氣管導(dǎo)管近端）可見水滴，表明吸入氣濕化程度充分 呼吸機環(huán)路呼吸機環(huán)路為呼吸機與病人之間運送氣流由于氣