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入门必备|知彼知己——掌握呼吸机的基本结构

2022-11-21作者:论坛报小璐资讯

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本期导读

基础不牢,地动山摇!本次机械通气内容是打基础系列~

在你准备对呼吸机发起“试探”时,劝你先收回蠢蠢欲动的小手,摸清“敌人”的“底牌”,我们才能运用自如!

今天我们一起学习呼吸机的基本结构~


呼吸机(ventilator)是实施机械通气的基本设备,特点是能够替代、控制或者改变人体正常的生理呼吸过程,增加肺通气量,改善呼吸功能,减少患者呼吸功消耗,基本工作原理是建立气道口与肺泡间压力差。


呼吸机的加压方式主要包括呼吸道直接加压和胸腔外加压。呼吸道直接加压方式为在呼吸道开口直接施加压力,吸气时气体被正压直接压入肺泡,呼气时气体随肺的被动回缩而排出体外,采用此种方式加压的呼吸机称为正压呼吸机(目前临床使用的基本都是正压通气呼吸机)。

 

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床旁一体机


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可移动呼吸机

胸腔外加压主要是指由筒状或壳状外壳围绕胸腹部,通过外壳的扩张产生负压,使胸廓和肺扩张,产生吸气,外壳的被动回缩或合并外壳内正压产生呼气,采用此种方式加压的呼吸机称为负压呼吸机(如下图,最早1928“铁肺”)。

 

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呼吸机根据动力来源,一般分为电动或气动两种基本类型。传统的电动呼吸机通过活塞、气缸等机械部件的运行直接完成机械通气过程,气动呼吸机则由高压氧和高压空气共同驱动完成。现代电动或气动呼吸机大多由动力部分提供气源,而通气过程则由微电子装置调控,称为电控电动或电控气动呼吸机。

 

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呼吸机原理



动力部分

 

电动呼吸机将气体直接送入气道,氧气和空气皆不参与呼吸机驱动,该类呼吸机对机械部件的性能要求较高。气动呼吸机则先由空气压缩机提供高压空气,由氧气瓶或中心供氧室等提供高压氧气,高压氧气和空气混合后进入呼吸机内的气路,气源也参与呼吸机的驱动。

 

连接部分


呼吸机主要由通气管路、呼气阀和感受器三部分构成。


01
通气管路

 

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通气管路


基本类型  有单气路和双气路两种。


单气路需在进气端安装单向阀或单向活瓣,故气路密闭性好,不存在呼出气反流,无效腔小,但阻力较大,同步性较差。

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Y形


双气路采用单向阀,并安装在呼气端,阻力小,现代呼吸机(简易呼吸机除外)多用双气路。其通气管路可分为三部分,即①Y形管:通过人工气道或面罩等与患者连接,也称为通气管路的近端;②呼气管:患者呼出气通过该管路,经呼气阀呼出体外,近呼气阀的部分为呼气端;③吸气管:吸气期,呼吸机送出气体,气流通过该管路进入Y形管,近呼吸机的部分为吸气端,吸气端和呼气端统称为远端。


大多数呼吸机在吸气管路上连接湿化器。气体通过湿化器的方式有并联和串联两种方式,并联的气体和水分仅在两者的交界面接触,故阻力低,湿化效果差;串联为气体穿过湿化液,故阻力大,但湿化效果好。大部分呼吸机采用并联的方式,通过将湿化器内部做成多层环状界面,改善湿化效果。


辅助装置

(1)人工气道接头(joint of artificial airway) 是气路与人工气道之间的连接装置,为一短细路,是呼吸机通气管路上产生阻力的主要位置。

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接水器

(2)接水器(water trap) 机械通气时放在最低位置,接收气路内凝结的水分或分泌物的连接装置,位于呼吸机吸气管的两条管路或呼气管的两条管路中间,防止水分滞留连接管内引起阻塞或反流入人工气道内引起污染。接水器应放置在气路最低的位置。

(3)雾化湿化器(nebulizing humidifier) 是利用压缩气源作为动力进行喷雾的湿化装置。雾化生理盐水可增加湿化的效果,雾化某些药物可发挥治疗作用。

(4)湿热交换器(HME) 又称人工鼻(artificial nose),是仿骆驼的鼻子制作而成的辅助呼吸装置。其内部有化学吸附剂,被通气者呼气时将进入其中的相当于体温、湿度饱和的气体凝结,释放出以蒸汽状态保存的热量;吸气时,外部气体进入其中得到湿化和温化,进入肺内。该装置是效果最好的湿化装置,主要用于分泌物黏稠的人工气道患者,但会较明显增加呼吸阻力,不适合明显呼吸较快或气道阻力较大的患者。


(5)过滤器(filter)指对呼吸机的输出气流进行滤过、吸附的装置,可改善吸入气的治疗,减少肺部感染的发生率;若应用不当,可能增加吸气阻力、降低触发的敏感性。

 

02
感受器

主要包括呼吸参数感受器和温度感受器。常用的参数感受器装置有压力感受器和流量感受器,用于感受自主呼吸和监测通气参数等的变化。


03
通气阀

通气阀根据呼吸时相分为呼气阀和吸气阀,根据功能可分为按需阀和伺服阀。阀的特性和正确连接不仅是保障呼吸管路气流方向单一性的基础,也将影响吸呼气的转换、自主呼吸触发、PEEP/CPAP水平的设置。


材料分类


(1)机械阀 早期呼吸机多采用气动机械阀,通过管路中气流量和气压的变化决定阀的关闭。通气阀的特点是设计、安装简单方便,密封性能好,不容易漏气;缺点是阻力较大,用时较久可出现变形,影响管路的密闭性,是导致漏气和影响吸气触发的常见原因之一,但临床上容易被忽视。


(2)电磁阀 现代新型呼吸机多采用电磁阀或电子阀等取代机械阀,阻力显著减小,并可能具有伺服阀的功能。


吸呼气相分类


(1)呼气阀(exhalation valve) 位于呼吸机的呼气口,用来控制和调节气体呼出的装置。

(2)吸气阀(air suction valve) 指控制呼吸机送气进入连接管的医疗装置。

 

功能特点分类


(1)按需阀(demand valve):根据调节要求,在送气期、屏气期或呼气期完全开放或完全关闭的一种吸气阀或呼气阀形式。


(2)伺服阀(servo valve):具有一定调节功能的吸气阀或呼气阀,即吸气阀或呼气阀在整个呼吸过程中皆保持一定程度的开放状态,送气时呼气阀的开放程度非常小,吸气阀充分开放,气道压力升高,气体进入气道;屏气时,呼气阀和吸气阀皆维持较小的开放水平,两者流量相等,保持恒定的气道压;呼气时,呼气阀迅速开大,吸气阀仍维持较小的开放水平,气体呼出体外。

 

主机

 

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呼吸机面板


呼吸机的调节系统包括内部结构和面板,面板上主要有通气模式选择、通气参数调节、监测设置和报警设置四部分。内部结构包括气路和调节装置。

 

气体由主机气路进入气道需经过吸气触发、吸气过程、吸呼气转换和呼气四个阶段。

 

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主机气路

 

主机的必要辅助结构


01
呼气安全阀和工作压力


(1)呼气安全阀(expiratory security valve) 简称安全阀。气道压力超过一定数值时,安全阀开放,将气流快速排出,防止气道压力过高。


(2)最大安全压(maxing safety perssure,Ps max)是呼气安全阀设置的最大压力,一般设置在55~60 cmH2O,超过该数值安全阀开放排气。


(3)工作压力 呼吸机通气时允许产生的最大压力。


02
吸气安全阀(inspiratory safety valve)


在呼吸机停止时阀门打开,大气进入连接管,患者自主呼吸,避免窒息的保护装置。

 

作者 杭州师范大学附属医院 重症医学科张宁


明日预告

明天我们一起学习呼吸机临床分类、监测即报警~

夯实基础

每天进步一点点

追上那个被寄予厚望的自己


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