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1、呼吸机基本原理,主要内容,一、何为机械通气？二、呼吸机的发展历史三、主流呼吸机机型介绍,一、何为机械通气？,机械通气的定义：是指患者自然通气和（或）氧和功能障碍时，运用器械（主要是呼吸机）使患者恢复有效通气并改善氧和的方法。,机械通气的目的,1、维持适当的通气量。2、改善气体交换功能，维持有效的气体交换。3、预防性的机械通气，用于开胸术或败血症、休克、严重创伤情况下的呼吸衰竭预防性治疗。4、纠正急性呼吸性酸中毒、低氧血症，缓解呼吸肌疲劳，防止肺不张。5、为使用镇静和肌松剂保驾。,机械通气的适应症,上呼吸道梗阻引起的呼吸衰竭严重低氧血症的患者由于各种疾病导致呼吸衰竭 中枢性呼吸衰竭 慢性阻塞性肺
2、疾患所致的急性呼吸衰竭 神经肌肉疾患引起的呼吸衰竭等预防性机械通气,机械通气的相对禁忌症,大咯血或严重误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张力性气胸心肌梗塞继发呼吸衰竭,二、机械通气的历史,机械通气的历史,负压呼吸机(“铁肺”)1928年Boston儿童医院无创通气首次用于临床20世纪40至50年代脊髓灰质炎爆发流行时广泛使用,The iron lung created negative pressure in abdomen as well as the chest,decreasing cardiac output.,Iron lung polio ward at Ranc
3、ho Los Amigos Hospital in 1953.,1947,早期“铁肺”,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 chest irregularities since they seal around t
4、he extremities instead of the chest.Respironics offers several styles and sizes of Nu-Mo garments that ccommodate infants and adults.,chest cuirass,Hayek1 Chest Cuirass,负压马甲,1951,Bird Mark 7 正压气动呼吸机,13,PURITAN BENNETT MA-1(volume-constant 呼吸机),First released August 1967,正压,机械式,14,1971年西门子公司 推出 SERVO
5、 900 C:小巧、噪音小、高效的电子呼吸机,拥有著名的西门子伺服反馈系统,正压机械式,最早有伺服反馈系統,能提供类似微电脑功能的呼吸机,1971 年,新一代呼吸机,17,负压呼吸机,正压呼吸机,容量变化,气流,压力差,机 械 通 气 原 理,时间,呼吸机的分类,按控制方式分类,电动电控型呼吸机气动气控型呼吸机气动电控型呼吸机,成人呼吸机、婴儿和新生儿呼吸机、辅助呼吸或治疗用呼吸机、麻醉呼吸机、携带式急救呼吸机、高频正压呼吸机,按用途分类,呼吸机动力分类,气动气控呼吸机 只以氧气作气源，由于采用全气动元件实现通气功能，功能一般比较简单，不需要电源，接上氧气源就能工作，多用于急救场合和对电磁干扰
6、要求较高的场合。用5L左右的氧气钢瓶供氧。,呼吸机动力分类,电动电控呼吸机 一般只用氧气做气源，不需要压缩空气，在常压下对通过风箱或活塞式结构将气体推入患者肺内、但触发灵敏度较低，吸气响应时间长，往往不能与病人好好的同步，应用受到限制。,呼吸机动力分类,气动电控呼吸机 通常需要外接氧气、压缩空气，控制部分比较复杂。采用高精度的流量、压力传感器和耐用的控制阀组成，拥有多种通气模式、多种呼吸参数的监测，有些还具备呼吸力学的曲线波形以及趋势分析等等。,呼吸机的基本结构,空气、氧气气源 气体混合装置呼吸机控制元件 触发器呼吸机的驱动 压力、流量传感器湿化器和雾化器 呼吸回路监测部分 报警部分波形显示器
7、,呼吸机控制系统,呼吸机基本原理示意图,气 源,空气气源:压缩泵,涡轮电机等.气源是呼吸机的动力!含呼吸机输送气体中的O2和空气。中心供气站的各供应点有专用连接器,目前分别可供应O2氧气钢瓶:氧气最大压力约14.5Mpa左右,而氧气减压器将压力降至0.4Mpa.,中心供气,空气压缩机,涡轮增压机,呼吸机使用气源管路连接,（PB840气源的压力在35-100psi 即241-690kPa）,29,Power on,呼吸机背面,依赖集中供气或空气压缩机的呼吸机涡轮增压呼吸机,空气压缩机,按气体来源分类,优点基础气流稳定反应迅速满足精密调节空压机出现故障后，氧气会自动补偿缺点不支持电池供电价格较贵,
8、呼吸机组成,空气压缩机,优点价格低廉噪音相对较小支持电池供电缺点送气不稳定，不适合于ICU较长时间的机械通气病人无创方式首选涡轮故障后呼吸机不能工作，没有气体补偿温度过高时实行热保护，自动停止送气,呼吸机组成,涡轮增压,空气-氧气混合器,混合器的氧气、空气均须高压,混合气也作为驱动呼气机的气源.某一气源压力不足时即报警呼吸器停止工作.旋钮即可调节氧浓度须氧电池监测实际浓度.氧浓度的误差为5%.,工作原理：一定流量的氧气经入口先进贮气囊内，当贮气囊被定向抽气时，空气也从入口经管道抽入贮气囊内，从而实现空氧的混合。要达到预定的氧浓度，则通过调节氧输入量来取得。,空 氧 混 合 器,主 机,呼吸机的
9、主机由控制电路，机械运动部件及气路组成，它把空氧混合，按照设定的参数，如通气量、呼吸频率、吸呼比及选定的通气方式给病人供气。另外，常配有监测装置：压力监测、流量监测、FiO2监测等。,传 感 器,*传感器是呼吸机重要组成部分 通过气体流速或吸、呼气压力的电讯号转換成呼吸机启动，吸气触发、呼吸切換、计算和监测流速、压力和容量上的改变.*流速(量)传感器有：a.晶体热膜式(即热导式).b.压差式.c.热丝式.d.涡轮超声波式.*其他尚有测定氧浓度的传感器俗称氧电池.,氧 电 池,监测呼吸机送入气体的氧浓度，需定期更换,流量传感器-晶体热膜式,此传感器属热导式系常用的热线式加热.其中尚有温度感应器以
10、便对呼出气容量进行BTPS校正,使测量更精確和可比性.为PB呼吸机所专用,且是非消耗品,经久耐用.,加热线,温度感应,流量传感器-热线式传感器,基本原理是将一根细的金属丝（在不同的温度下金属丝的电阻不同）放在被测气流中,通过电流加热金属丝,使其温度高于流体的温度,当被测气体流过热丝时，将带走热丝的一部分热量,使热丝温度下降，热丝在气体中的散热量与流速有关，散热量导致热丝温度变化而引起电阻变化，流速信号即转变成电信号，经适当的信号变换和处理后测量出气体流量的大小,流量传感器-压差式,此系压差式,中间有网眼式金属网在吸气和呼气过程中形成压力差以致流速发生改变.为SIEMENS-300,900C和B
11、ear等呼吸机所用.使用寿命每1000小时(41天)即须更換一只为消耗品.用户拆装极不方便,价格也贵.,流量传感器-热线、压差式,上图:压差式传感器多用于呼吸监护仪.中图:为活瓣式压差传感器Hamilton各型呼吸器均用.下图:为热线式Drager各型呼吸机均用.以上各传感器均易损坏,为消耗品经常更換,消毒有一定要求.,前端及后端流量传感器,前端传感器,前端传感器,前端传感器,流量传感器-超声流量传感器,特点：采样频率2000次/秒非接触性传感器可长期使用好处：获取的信息量大，实时客观；防止因温度、湿度和分泌物 等多因素影响监测数据准确；,SERVO-i,呼 气 模 块,吸气阀在吸气相时控制流
12、量和压力，呼气阀在吸气相时关闭 呼气阀控制PEEP，在呼气相时吸气阀关闭,呼气阀主要作用是配合呼吸机作呼吸动作打开：呼气期；关闭：吸气期，使呼吸机提供的气体能全部供给病人；在吸气末，呼气阀仍可以继续关闭，使之屏气；当气道压力低于PEEP时，呼气部分必须关闭，维持PEEP。,呼 气 模 块,湿化器,湿化器或雾化器 冷水湿化器 加热湿化器 雾化湿化器 热湿交换器（人工鼻）,湿 化 器,吸入气体应主动或被动地进行湿化 主动湿化器将吸入气体经过一个加热的水箱进行湿化，有些主动湿化器采用加热环路以减少环路内凝结水滴 被动湿化器（人工鼻）置于呼吸机环路与病人之间。可回收呼出气的热量及湿度，再转至吸入系统。
13、被动湿化对多数病人效果良好，但比主动湿化效果差，它可增加吸入及呼出阻力，增加机械无效腔 在吸气环路近病人端（或应用被动湿化器时气管导管近端）可见水滴，表明吸入气湿化程度充分,呼吸机环路,呼吸机环路为呼吸机与病人之间运送气流由于气体可压缩和环路有弹性，呼吸机提供的气体容量有一部分并未被病人吸入。此压缩容量约为34ml/cmH2O。有些呼吸机对此有代偿功能，有些则没有。病人重复吸入环路内容量为机械无效腔，它应小于50ml。细菌过滤器应置于环路的吸气端和呼气端,呼吸机环路,呼吸机环路,呼吸机显示器,53,触发启动灯,报警讯息显示及呼吸波形,Standby 键,流量传感器,呼气阀,警报灯,控制面板,电源指示灯,54,NPB 7200ae 控制面板,呼吸机设定监测数值报警设定,感谢大家的聆听！,
