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麻醉呼吸机的基本原理

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麻醉呼吸机的基本原理

　　呼吸机或称通气机，是实施机械通气的工具，用以辅助和控制病人的呼吸，改善病人的氧合与通气，减少呼吸肌作功，支持循环功能等及作为呼衰的治疗等。

　　人体自主呼吸的吸气期，膈肌收缩，胸廓扩张，胸内负压增大，使气道口与肺泡之间产生压力差，气体进入肺泡内。机械呼吸时，则多利用正压使成压力差，将麻醉气流压入肺泡，停止正压时借胸、肺组织弹性回缩，产生与大气压的压差，将肺泡气排向体外。

因而呼吸机必须具备四个基本功能，即向肺充气、吸气向呼气转换，排出肺泡气以及呼气向吸气转换，依次循环往复。因此必须有：⑴能提供输送气体的动力，代替人体呼吸肌的工作；⑵能产生一定的呼吸节律，包括呼吸频率和吸呼比，以代替人体呼吸中枢神经支配呼吸节律的功能；⑶能提供合适的潮气量（VT）或分钟通气量（MV），以满足呼吸代谢的需要；⑷供给的气体最好经过加温和湿化，代替人体鼻腔功能，并能供给高于大气中所含的O2量，以提高吸入O2浓度，改善氧合。

　　动力源：可用压缩气体作动力（气动）或电机作为动力（电动）呼吸频率及吸呼比亦可利用气动气控、电动电控、气动电控等类型，呼与吸气时相的切换，常于吸气时于呼吸环路内达到预定压力后切换为呼气（定压型）或吸气时达到预定容量后切换为呼气（定容型），不过现代呼吸机都兼有以上两种形式。

　　治疗用的呼吸机，常用于病情较复杂较重的病人，要求功能较齐全，可进行各种呼吸模式，以适应病情变化的需要。而麻醉呼吸机主要用于麻醉手术中的病人，病人大多无重大心肺异常，要求的呼吸机，只要可变通气量、呼吸频率及吸呼比者，能行IPPV，基本上就可使用。

　　呼吸机的基本原理：绝大多数较常用的系由气囊（或折叠风箱）内外双环气路进行工作，内环气路、气流与病人气道相通，外环气路、气流主用以挤压呼吸囊或风箱，将气囊（或风箱内的新鲜气体压向病人肺泡内，以便进行气体交换，有称驱动气。因其与病人气道不通，可用压缩氧或压缩空气。

　　现代呼吸机大多为：

　　⑴气动电控：

　　如Ohmeda 7000型呼吸机，是气动电控双环气路的典型应用，其电子控制系统根据MV、吸呼比及呼吸频率设定值计算出VT、吸气时间、呼气时间、吸气流量，从而控制所需驱动气的气流量。在吸气相，电子控制单元关闭放气活门，驱动器进入风箱的外箱中，随着驱动气不断流入箱外压力上升，风箱受压，向下运动，迫使箱内气体流入麻醉呼吸环路，进入病人肺内。当输送的驱动气总量等于所核定的量，吸气相结束，电子控制单元打开驱动气放气活门，箱外驱动器压力下降，新鲜气与病人呼出气的混合气体也就不断进入箱内，使用风箱上升，当呼气结束，放气活门又复关闭，驱动器进入风箱外箱中，如此周而复始。

　　⑵气动气控：

　　如本院设计的STAR-100型麻醉呼吸机，系采用上、下双折叠风箱，上风箱通病人气道，下风箱通上风箱外室，上、下两个气室中隔开孔，通过风箱胀缩及活门上下方磁铁启闭中隔活门。驱动气流入上室时，下风箱内气体亦随文秋里效应流入上室，上室压力上升，迫使风箱下移，使其内的新鲜气体流向病人，即吸气相，达预定VT值后，风箱不能再向下压缩，时因上室压力继续升高，使上室风箱外气体转入下室风箱，风箱上升项开中隔活门，并为上磁铁吸引，上室内气体由中隔开孔流向下室。排出口排向大气，上室内压力下降，新鲜气流随之进入上风箱，为下一次吸气作准备。当上风箱受压下移达预定值时，将中膈活门压向下，同时为下磁铁吸引而关闭中隔开孔，而驱动气又继续流入上室，产生的文秋里效应使下风箱内气体又随之流入上室，下风箱下移，不再影响中隔活门的关闭，直到吸气相再次开始，上室压力高至气流逆向流入下风箱，下风箱上升打开中隔开孔为止，如此周而复始进行工作，其驱动气流量大小和下室排气开口大小可调控频率和吸呼比，从而基本满足了呼吸机四个功能。

　　⑶电动电控：

　　如国产SC-3型呼吸机，用两组四连杆结构将旋转运动变为摇摆，从而带动贮气囊上下往复运动，产生控制呼吸。
　　马达减速后，带动园盘M，又通过连杆将运动传给摆块N，使其产生摆动。又通过连杆L使摆杆K上下运动。呼气相时摆杆向上移动，使风箱容量增加充气。吸气时，K向下运动，迫使风箱内的气体流向病人肺内。M转速可改变频率，调节L与K的连接点，可改变VT。O2从进口H输入，经单向活门贮在贮气囊C，呼气时，风箱扩大，C中O2输入风箱。吸气时，单向活门E关闭，风箱内气体O2进入病人肺内，当气道压>60cmH2O，限压活门G开放，释放气体，降低气道压力。PEEP与鱼嘴呼吸活门F相连，病人呼出气体经PEEP活门排出。⑷高频喷射通气机：其原理系将高压气源的高流量气体断续地直接输入病人气道，造成高频喷射通气的基本原理系利用旋转阀，气动阀或电磁阀来控制喷射气流而成。整个呼吸回路与大气相通，其呼出气直接排向大气，其流量、压力和频率可调，适用于某些特殊要求的病例、病情和手术。
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