呼吸机基本原理

1、呼吸机基本原理呼吸机基本原理 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 呼吸机基本原理 一、何为机械通气？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。 呼吸机基本原理 机械通气的目的机械通气的目的 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。

2、呼吸机基本原理 机械通气的适应症机械通气的适应症 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 呼吸机基本原理 机械通气的相对禁忌症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 呼吸机基本原理 二、机械通气的历史二、机械通气的历史 呼吸机基本原理 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

3、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 Rancho Los Amigos Hospital in 1953. 呼吸机基本原理 1947 早期“铁肺” 呼吸机基本原理 Nu-Mo Garments Nu-Mo garments and cover a larger area than Chest Shells and do not impinge on the chest

4、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 the extremities instead of the chest. Respironics offers several styles and sizes of Nu-Mo garments that ccommodate infants and adults. 呼吸机基本原理 che

5、st cuirass Hayek1 Chest Cuirass 负压马甲 呼吸机基本原理 1951 Bird Mark 7 正压气动呼吸机 呼吸机基本原理 13 PURITAN BENNETT MA-1 (volume-constant 呼吸机) First released August 1967 正压,机械式 呼吸机基本原理 14 1971年西门子公司 推出 SERVO 900 C SERVO 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,最早有伺服最早有伺服反馈反馈系統系統,能提供类似微电脑功能的呼吸机 1971 年 呼吸机基本原理 新一代呼吸

6、机 呼吸机基本原理 呼吸机基本原理 17 负压呼吸机负压呼吸机正压呼吸机正压呼吸机 呼吸机基本原理 机机 械械 通通 气气 原原 理理 时间时间 呼吸机基本原理 呼吸机的分类呼吸机的分类 按控制方式分类按控制方式分类 u电动电控型呼吸机电动电控型呼吸机 u气动气控型呼吸机气动气控型呼吸机 u气动电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、高频正压呼吸机式急救呼吸机、高频正压呼吸机 按用途分类按用途分类 呼吸机基本原理 呼吸机基本原理 呼吸机动力分类

7、 气动气控呼吸机气动气控呼吸机 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 和对电磁干扰要求较高的场合。 用5L左右的氧气钢瓶供氧。 呼吸机基本原理 呼吸机动力分类 电动电控呼吸机电动电控呼吸机 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。 呼吸机基本原理 呼吸机动力分类 气动电控呼吸机气动电控呼吸机 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

8、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。 呼吸机基本原理 呼吸机的基本结构 空气、氧气气源空气、氧气气源 气体混合装置气体混合装置 呼吸机控制元件呼吸机控制元件 触发器触发器 呼吸机的驱动呼吸机的驱动 压力、流压力、流量传感器量传感器 湿化器和雾化器湿化器和雾化器 呼吸回路呼吸回路 监测部分监测部分 报警部分报警部分 波形显示器波形显示器 呼吸机 控制系 统 呼吸机基本原理 呼吸机基本原理示意图 呼吸机基本原理 气气 源源 空气气源空气气源: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。 中心供气站中心供

9、气站的各供应点有专用连接器, 目前分别可供应O2和空气. 压力:控制在0.3-0.5Mpa 氧气钢瓶氧气钢瓶:氧气最大压力约14.5Mpa左右,而氧气减压器将压力降 至0.4Mpa. 呼吸机基本原理 中心供气 空气压缩机 涡轮增压机 呼吸机基本原理 呼吸机使用呼吸机使用气源管路连接气源管路连接 （PB840气源的压力在气源的压力在35-100psi 即即241-690kPa） 呼吸机基本原理 29 Power on 呼吸呼吸机背面机背面 呼吸机基本原理 呼吸机基本原理 依赖集中供气或空气压 缩机的呼吸机 涡轮增压呼吸机 空气压缩机空气压缩机 按气体来源分类按气体来源分类 呼吸机基本原理 优点优

10、点 基础气流稳定基础气流稳定 反应迅速反应迅速 满足精密调节满足精密调节 空压机出现故障后，氧气会空压机出现故障后，氧气会 自动补偿自动补偿 缺点缺点 不支持电池供电不支持电池供电 价格较贵价格较贵 呼吸机组成 空气压缩机空气压缩机 呼吸机基本原理 优点优点 价格低廉价格低廉 噪音相对较小噪音相对较小 支持电池供电支持电池供电 缺点缺点 送气不稳定，不适合于送气不稳定，不适合于ICUICU较长时较长时 间的机械通气病人间的机械通气病人 无创方式首选无创方式首选 涡轮故障后呼吸机不能工作，没有涡轮故障后呼吸机不能工作，没有 气体补偿气体补偿 温度过高时实行热保护，自动停止温度过高时实行热保护，自

11、动停止 送气送气 呼吸机组成 涡轮增压涡轮增压 呼吸机基本原理 空气空气- -氧气混合器氧气混合器 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%. 呼吸机基本原理 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。 空空 氧氧 混混 合合 器器 呼吸机基本原理 主主 机机 呼吸机的主机由控制电路，机械运动部件及气路组成，呼吸机的主机由控制电路，机械运动

12、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、配有监测装置：压力监测、流量监测、FiO2FiO2监测等。监测等。 呼吸机基本原理 传传 感感 器器 *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

13、他尚有测定氧浓度的传感器俗称氧电池. 呼吸机基本原理 氧氧 电电 池池 监测呼吸机 送入气体的 氧浓度，需 定期更换 呼吸机基本原理 流量传感器流量传感器- -晶体热膜式晶体热膜式 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. 加热线加热线 温度感应温度感应 呼吸机基本原理 流量传感器流量传感器- -热线式传感器热线式传感器 基本原理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

14、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 呼吸机基本原理 流量传感器流量传感器- -压差式压差式 此系压差式此系压差式, ,中间有网眼式金属中间有网眼式金属 网在吸气和呼气过程中形成压力网在吸气和呼气过程中形成压力 差以致流速发生改变差以致流速发生改变. . 为为SIEMENS-300,900CSIEMENS-300,900C和和BearBear等呼等呼 吸机所用吸机所用. . 使用寿命每使用寿命每10001000小时小时(41(41天天

15、) )即须即须 更換一只为消耗品更換一只为消耗品. . 用户拆装极不方便用户拆装极不方便, ,价格也贵价格也贵. . 呼吸机基本原理 流量传感器流量传感器- -热线热线压差式压差式 上图上图:压差式传感器多用于呼吸监压差式传感器多用于呼吸监 护仪护仪. 中图中图:为活瓣式压差传感器为活瓣式压差传感器 Hamilton各型呼吸器均用各型呼吸器均用. 下图下图:为热线式为热线式Drager各型呼吸各型呼吸 机均用机均用. 以上各传感器均易损坏以上各传感器均易损坏,为消耗品为消耗品 经常更換经常更換,消毒有一定要求消毒有一定要求. 呼吸机基本原理 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

16、后端传感器前端传感器 呼吸机基本原理 流量传感器流量传感器- -超声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 呼吸机基本原理 呼 气 模 块 吸气阀在吸气相时控制流量和压力，呼气阀在吸气吸气阀在吸气相时控制流量和压力，呼气阀在吸气 相时关闭相时关闭 呼气阀控制呼气阀控制PEEPPEEP，在呼气相时吸气阀关闭，在呼气相时吸气阀关闭 呼吸机基本原理 呼气阀主要作用是配合呼吸机作呼吸动作呼气阀主要作用是配合呼吸机作呼吸动作 打开：打开：呼气期；呼气期；

17、 关闭：关闭： 吸气期，使呼吸机提供的气体能全部供吸气期，使呼吸机提供的气体能全部供 给病人；给病人； 在吸气末，呼气阀仍可以继续关闭，使在吸气末，呼气阀仍可以继续关闭，使 之屏气；之屏气； 当气道压力低于当气道压力低于PEEP时，呼气部分必时，呼气部分必 须关闭，维持须关闭，维持PEEP。 呼 气 模 块 呼吸机基本原理 湿化器 湿化器或雾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） 呼吸机基本原理 湿 化 器 吸入气体应主动或被动地进行湿化 主动湿化器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）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。被动湿化对多 数病人效果良好，但比主动湿化效果差，