什么是呼吸機?
呼吸機是一種醫(yī)療設(shè)備,可以幫助無法自行呼吸并需要外界幫助的人將氧氣輸送到肺部并清除肺部的二氧化碳。 呼吸機由產(chǎn)生可壓縮空氣儲氣罐的機構(gòu)、供氧系統(tǒng)、呼吸管和一系列印刷電路板組件 (PCBA) 組成,這些組件管理和監(jiān)控氣流以及呼吸機本身的特性和功能。
一個典型的呼吸機將需要多個印刷電路板組件,這取決于呼吸機的復(fù)雜性,以幫助管理上述所有功能。
呼吸機是預(yù)防和治療呼吸衰竭、減少并發(fā)癥、挽救和延長患者生命的重要醫(yī)療設(shè)備。 在現(xiàn)代臨床醫(yī)學(xué)中,作為人工替代自主通氣功能的有效手段,廣泛應(yīng)用于各種原因引起的呼吸衰竭、大手術(shù)時的麻醉呼吸管理、呼吸支持治療和急救復(fù)蘇等。 在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)領(lǐng)域占有非常重要的地位。
相關(guān)分類
按使用或應(yīng)用類型分類
(1) 控制機械通氣(CMV)
1. 定義:患者的呼吸完全由機械呼吸機產(chǎn)生、控制和調(diào)節(jié),沒有自主呼吸。
2. 適用于:疾病引起的自主呼吸消失或減弱; 自主呼吸不規(guī)律或頻率過快,機械通氣不能與患者協(xié)調(diào)時,人為抑制或減弱自主呼吸。
(2) 輔助機械通氣(AMV)
1. 定義:在患者呼吸存在的情況下,呼吸機輔助或增強患者的自主呼吸。 各種類型的機械通氣主要由患者的吸氣負壓或吸氣流量觸發(fā)。
2. 適用于:雖然自主呼吸存在且比較規(guī)律,但自主呼吸減弱,通氣不足的患者。
按機械通氣使用途徑分類
(1) 胸腔內(nèi)或氣道壓迫型
(2) 胸部外觀
根據(jù)吸氣和呼氣的切換方式
(1)恒壓型:氣道內(nèi)壓力達到預(yù)期值后,呼吸機打開呼氣閥,胸肺被動塌陷或靠負壓呼氣。 當氣道壓力繼續(xù)下降時,呼吸機再次通正壓。 產(chǎn)生氣流并誘導(dǎo)吸入。
(2)定容式:將估計的潮氣量通過正壓送入肺部。 達到估計潮氣量后,停止供氣,患者進入呼氣狀態(tài)。
(3)定時式:按預(yù)先設(shè)計好的吸氣和呼氣時間供氣。 (4)混合型(多功能型)。
根據(jù)通風(fēng)頻率送風(fēng)
(1)高頻通氣:通氣頻率>60次/分。 1、優(yōu)點:氣道壓低,胸內(nèi)壓低,對循環(huán)干擾小,無需封閉氣道。 2、缺點:不利于二氧化碳的去除。 3、分類:高頻正壓通氣、高頻射流通氣、高頻振蕩通氣。
(2)恒頻通氣:通氣頻率<60次/分鐘。
按是否有同步裝置或性能分類
(1)同步呼吸機:呼吸機可在患者自主呼吸開始吸氣時觸發(fā),從而向患者氣道供氣,產(chǎn)生吸氣動作。
(2)異步呼吸機:患者呼吸或吸氣負壓不能觸發(fā)呼吸機供氣,一般只用于控制性機械通氣患者。
按適用對象分類
(1) 嬰兒呼吸機
(2) 兒童呼吸機
(3) 成人呼吸機
按工作原理分類
(1) 簡易呼吸機
(2) 膜肺
模式功能
機械通氣的主要方式
(1)間歇正壓通氣(IPPV):吸氣相正壓,呼氣相壓力為零。 1、工作原理:呼吸機在吸氣相產(chǎn)生正壓,將氣體壓入肺部,當壓力升高到一定程度或吸入量達到一定程度時,呼吸機停止供氣,呼氣閥打開 ,患者的胸部和肺部被動塌陷,產(chǎn)生呼氣。 2、臨床應(yīng)用:各種以換氣功能為主的呼吸衰竭患者,如COPD等。
(2)間歇正負壓通氣(IPNPV):吸氣相為正壓,呼氣相為負壓。 1.工作原理:呼吸機在吸氣和呼氣兩個階段工作。 2、臨床應(yīng)用:呼氣相負壓可引起肺泡塌陷,引起醫(yī)源性肺不張。
(3)持續(xù)氣道正壓通氣(CPAP):是指在患者自主呼吸的情況下,在整個呼吸周期中人為地給患者施加一定的氣道正壓。 1、工作原理:吸氣階段提供持續(xù)的正壓氣流,呼氣階段也提供一定的阻力,使吸氣和呼氣階段的氣道壓力均高于大氣壓。 2、優(yōu)點:吸氣時持續(xù)的正壓氣流大于吸氣氣流,節(jié)省患者吸氣力,增加FRC,防止氣道和肺泡塌陷。 可在離線前用于鍛煉。 3、缺點:循環(huán)障礙大,對肺組織氣壓傷大。
(4)間歇指令通氣和同步間歇指令通氣(IMV/SIMV) 1.IMV:沒有同步裝置,呼吸機供氣不需要由患者的自主呼吸觸發(fā),每次供氣發(fā)生的時間 在呼吸周期中是不恒定的。 2、SIMV:呼吸機帶有同步裝置,每分鐘按預(yù)先設(shè)計好的呼吸參數(shù)給病人指令呼吸,病人可以自主呼吸,不受呼吸機的影響。 3、優(yōu)點:發(fā)揮自身調(diào)節(jié)呼吸的能力; 與 IPPV 相比,它對循環(huán)和肺部的影響更小; 在一定程度上減少了休克和鎮(zhèn)靜劑的使用。 4、應(yīng)用:一般認為是離線使用。 當R<5次/min時,仍能保持良好的氧合狀態(tài),可考慮脫機。 一般加用PSV是為了避免呼吸肌疲勞。
(5)強制分鐘通氣量(MMV) 1.當自主呼吸>預(yù)設(shè)分鐘通氣量時,呼吸機不指令通氣,僅提供持續(xù)正壓。 2.當自主呼吸<預(yù)設(shè)分鐘通氣量時,呼吸機進行指令通氣,增加分鐘通氣量達到預(yù)設(shè)水平。
(6)壓力支持通氣(PSV) 1.定義:在自主呼吸的前提下,每次吸氣接受一定水平的壓力支持,增加患者的吸氣深度和吸入氣體量。 2、工作原理: 吸氣壓力以患者的吸氣動作開始,以吸氣流速降低到一定程度或患者呼氣用力結(jié)束。 與IPPV相比,支持壓力恒定,受吸氣流量反饋調(diào)節(jié); 與SIMV相比,每次吸氣都可以獲得壓力支持,但支持水平可以根據(jù)不同的需要進行設(shè)置。 3、應(yīng)用:SIMV+PSV:用于離線準備,可減少呼吸功和耗氧量。 4、適應(yīng)癥:鍛煉呼吸機; 斷奶前的準備; 各種原因?qū)е碌暮粑鼨C無力; 嚴重的連枷胸導(dǎo)致呼吸異常。 5、注意事項:一般不單獨使用,會造成通氣不足或過度通氣。
(7)容量支持通氣(VSV):每次呼吸均由患者的自主呼吸觸發(fā)。 患者也可以在沒有任何支持的情況下呼吸,并且可以達到預(yù)期的 TV 和 MV 水平。 呼吸機將使患者能夠進行真正的自主。 呼吸,下線前的準備也是如此。
(8)壓力調(diào)節(jié)容量控制
(9) 雙相或雙水平正壓通氣 1 。 工作原理:P1相當于吸氣壓力,P2相當于呼吸壓力,T1相當于吸氣時間,T2相當于呼氣時間。 2、臨床應(yīng)用: (1)當P1=吸氣壓力,T1=吸氣時間,P2=0或PEEP,T2=呼氣時間時,相當于IPPV。 (2)當P1=PEEP,T1=infinity,P2=0,T2=O時,相當于CPAP。 (3) 當 P1 = 吸氣壓力,T1 = 吸氣時間,P2-0 或 PEEP,T2 = 所需的受控呼吸周期,相當于 SIMV。
主要機械通氣功能
在呼吸結(jié)束時屏住呼吸
①吸氣結(jié)束后,呼氣開始前,呼吸機不供氣,呼氣閥繼續(xù)關(guān)閉一段時間,以維持肺內(nèi)壓力在一定水平。
②臨床應(yīng)用:(1)延長吸入時間,促進氣體分布。 (2)促進氣體擴散 (3)促進霧化藥物在肺部的分布和擴散
③可加重心臟負擔。
呼氣末正壓通氣
①呼氣末,氣道壓力不降為零,仍保持一定的正壓。
②臨床應(yīng)用:適用于肺內(nèi)分流引起的低氧血癥,如ARDS
③PEEP糾正ARDS的機制:
(1)減少肺泡塌陷,減少肺內(nèi)分流,糾正肺內(nèi)分流引起的低氧血癥。 (3)肺泡壓力升高使肺泡-動脈氧分壓升高,有利于氧向毛細血管擴散。 肺泡始終處于擴張狀態(tài),可增加肺泡的彌散面積。 (4)肺泡充氣增加可增加肺的順應(yīng)性,減少呼吸做功。
PEEP的主要副作用
(1) 血液動力學(xué)影響 (2) 對肺組織的氣壓傷 (3) 能夠壓縮肺毛細血管。 肺血流量減少可能會增加無效通氣。 (4)可減少肺泡表面活性物質(zhì)。
最佳PEEP的選擇:
①在維持FiO2<60%的前提下,能使PaO2>60mmHg的最低PEEP水平。
②內(nèi)源性PEEP:由于呼氣時間過短或呼吸阻力過大,肺泡內(nèi)的空氣被截留,可在整個呼氣周期內(nèi)保持肺泡正壓,相當于PEEP的作用。 它可能是由疾病引起的,也可能是人為地使用呼吸機引起的。
③長呼氣、呼氣末屏氣:適用于慢性阻塞性肺病、二氧化碳潴留患者。
④嘆息:每50-100個呼吸周期,進行1-3次相當于1.5-2倍潮氣量的深吸氣,使肺底部容易塌陷的肺泡有規(guī)律地擴張,改善 這些部分的呼吸。 氣體交換防止肺不張。
⑤反比例通氣(IRV) 1、優(yōu)點:延長吸入時間,有利于氣體的分散分布,有利于糾正缺氧。 2、缺點:循環(huán)障礙大,肺組織氣壓傷大
開發(fā)應(yīng)用
1. 呼吸機的微機化程度 呼吸機的微機化程度決定了呼吸機的檔次,表現(xiàn)在: (1)開機后具有自檢功能。 (2) 出現(xiàn)故障時,會有屏幕提示,方便維修。 (3)完善的報警功能,如供氧、供氣、分鐘通氣量、壓力上限、壓力下限、呼吸頻率、潮氣量、呼吸暫停換氣、背景通氣設(shè)置、機器斷線、漏氣及漏氣量、流量 速率傳感器、工作狀態(tài)、氧流量等諸多環(huán)節(jié)保證了機械通氣過程的安全,臨床醫(yī)生可以根據(jù)患者狀態(tài)調(diào)整參數(shù)設(shè)置的報警范圍。 (4) 其他特殊功能,包括吸痰功能、霧化功能、屏氣功能(包括吸氣和呼氣屏氣以滿足胸片需要)、鎖定功能(防止任意改變通氣參數(shù)) 。
2. 呼吸機的監(jiān)測功能 呼吸機的監(jiān)測功能是決定呼吸機等級的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。 完善的呼吸機監(jiān)測功能是實現(xiàn)呼吸機適合患者肺部病理生理變化的重要前提。 不僅需要顯示常規(guī)通氣值和肺力學(xué)參數(shù),如VTe、VT、R、c、f、氣道溫度、Fio2、Pp阻力k、P、Pn 1、VA、VAleak、I:E 并可進一步顯示: (1)壓力-時間、容量-時間、流量-時間曲線可單屏顯示或同時顯示。 (2)spo2、ETCO2并計算VD/VTe、co2輸出。 (3) 監(jiān)測Paw-V、V-Flow、Flow-Paw、V-co2、Ptrach-V、Flow-Ptrach等曲線回路的描記。 (4) 趨勢回顧(24-48小時)。 (5)日志是對呼吸機應(yīng)用事件整定值的回顧。 (6)標定功能,包括co2、Flow、o2標定。 (7) 通氣及多種功能設(shè)置:音量大小、屏幕顯示的不同組合、通氣模式任意選擇(10多種常用模式)、多種語音設(shè)置等。 (8) 呼吸機允許用戶追蹤P-V曲線 [1,2,3J用低流速法進一步了解患者的肺靜態(tài)順應(yīng)性(c)、阻力(R)和內(nèi)源性PEEP(PEEPi)。 此外,它為更好地調(diào)整通氣參數(shù)提供了依據(jù)。 通過曲線追蹤,可以計算出上下拐點和恢復(fù)量,并可以用電腦在線打印記錄。 (9) 呼吸機集成其他設(shè)備(呼吸機械監(jiān)測儀“雙核”),加強解決通氣時僅靠呼吸參數(shù)無法了解的問題,如呼吸機械監(jiān)測、食管壓放置、胃內(nèi)壓監(jiān)測等 了解跨肺壓、經(jīng)膈壓和動態(tài)自體PEEP,可以進一步闡明呼吸力學(xué)狀態(tài),為臨床專業(yè)醫(yī)師提供研究空間。 (10)國外呼吸機廠商經(jīng)過多年的臨床實踐,及時整合了RVR、MIP、Po等一些有用的參數(shù)。 1.將PlP和au gate P放入監(jiān)護系統(tǒng)_4J,為臨床醫(yī)生的調(diào)整和離線設(shè)置提供依據(jù)。 近年來,自動離線模式悄然興起_5。 5、呼吸機綜合了患者重要參數(shù)、體重、理想通氣參數(shù)、BGA,提高了機械通氣水平,縮短了呼吸機使用時間。 總之,呼吸機的微機化、網(wǎng)絡(luò)化為機械通氣提供了科研平臺,促進了機械通氣應(yīng)用水平的發(fā)展。
3. 呼吸機模式的發(fā)展是呼吸機水平的重要體現(xiàn)。 無論呼吸機是容積控制式還是壓力控制式,都會不同程度地導(dǎo)致呼吸機相關(guān)性肺損傷(Ventilator-induced Lung Inj~y VILI)(E3),近年國外做了一個 這方面的基礎(chǔ)和臨床研究很多,在原有的IPPV、IMV、SIMV、PSV等基礎(chǔ)上進行了重大改革。許多研究表明自主加壓模式可以很好地實現(xiàn)非保護策略 ,最大限度地降低VILI的發(fā)生率,進一步擴大呼吸機作為臨床治療的作用。(1)如今的呼吸機應(yīng)用范圍從新生兒到成人,只需更換濕化器和管道;機械通氣從無創(chuàng) (2)在容積控制通氣模式中加入Autoflow(自主氣流)或flow-by,可以增加患者的自主性,減少氣道預(yù)壓 sure,增加患者的舒適度,克服容積通氣方式的不足。 (3) 通氣響應(yīng)時間(30-40ms)、通氣波形(方波-恒流、減速波)、觸發(fā)靈敏度可調(diào)流量觸發(fā)、壓力觸發(fā)丟棄、PSV模式呼氣靈敏度(下端) 可調(diào)節(jié)的。 在呼吸機監(jiān)測下,臨床醫(yī)生可以方便地調(diào)整患者的Esem,從而解決人機交互的方式,最大限度地減少對心肺功能的干擾和VILI的發(fā)生。 (4)國際臨床實踐進一步證實,壓力通氣在維持氣道正壓、減少心肺干擾、改善氧合方面優(yōu)于容量控制,最大限度地減少VILI的發(fā)生。 在PCV的基礎(chǔ)上,近年來相繼推出BiPAP/PS和APRV。 尤其是BiPAP通氣模式,因其壓力控制好、人機協(xié)調(diào)性好,被眾多呼吸機廠商采用。 它被命名為:Bilevel、duoPAP等不同名稱。 (5)自主通氣和閉環(huán)通氣方式:實驗和臨床應(yīng)用表明,盡量減少控制通氣的時間,從而最大限度地減少VILI的發(fā)生,縮短隨機時間。 許多研究表明,自主呼吸有很多優(yōu)點,有利于患者病理生理變化的恢復(fù)。 對于自主呼吸,不再是過去簡單的Spon模式,而是伺服模式(servo)和閉環(huán)通氣模式。 最大的優(yōu)勢在于系統(tǒng)內(nèi)部輸出信息可以精確控制。 能在零誤差的前提下迅速達到穩(wěn)態(tài),并能消除各種外源干擾。 使用閉環(huán)控制原理的機械通氣技術(shù)可以非常簡單或相對復(fù)雜。 最簡單的閉環(huán)控制是根據(jù)一個輸入信息控制一個輸出變量,如PSV。 相對復(fù)雜的閉環(huán)控制可以根據(jù)多個輸入信息連續(xù)調(diào)節(jié)多個輸出變量。 雙控是一次通氣或每次通氣時輸出壓力和容積的同步控制。 采用一次通氣雙控原理的通氣技術(shù)包括容量保證壓力支持通氣(Ⅵ)和增壓通氣(PA)。 其通氣目標是在保證最小吸入潮氣量和每分鐘通氣量的前提下,減少患者的吸氣功。 其他還有:PRVC、autoflow、VTPC(容積校準壓力控制),其技術(shù)原理是呼吸機遵循患者的呼吸力學(xué)。 特性變化自動調(diào)節(jié)吸氣壓力和吸氣流量,保證每次通氣時vT趨于恒定。 呼吸機對每次呼吸進行負反饋控制。 根據(jù)閉環(huán)通氣控制原理,閉環(huán)通氣可分為:正反饋通氣(PAV)、負反饋通氣(APV、ASV、PRvC)、呼吸間閉環(huán)通氣(MMV、APV、 ASV) 和呼吸內(nèi)閉環(huán)通氣 (nw)。
近20年來,PSVE7、8、9J受到臨床醫(yī)生的歡迎,依賴呼吸機的患者脫機成功率有所提高。 由于PSV是一種恒壓吸氣支持,在Ps水平較低的情況下,VT的產(chǎn)生必須經(jīng)過過度的支持。 ,支持度相等,支持度小于三級。 該模式具有吸氣延遲和呼氣延遲。 近年來,不少廠商在呼氣相中增加了呼氣靈敏度調(diào)節(jié)(Esens),大大減少了人機不同步的發(fā)生,提高了臨床應(yīng)用效果。 然而,臨床醫(yī)生在識別和調(diào)整方面仍有很多困難,無法觀察波形。 非常容易識別。 近10年來,PAV或PPS模式通氣成為當代危重病研究的熱點[10,11,12]。 該模式提供與患者呼吸努力成正比的壓力支持,解決 PSV 通氣中人機不協(xié)調(diào)的問題。 通過了解患者的阻力、順應(yīng)性變化,或采用目標調(diào)整法調(diào)整呼吸機的設(shè)定值(VA和FA),呼吸機設(shè)定壓力過高、音量過高及窒息通氣報警確保 這種模式的安全性降低了對呼吸機的依賴,顯著縮短了機器流程。 目前,世界上已有DI。 ea公司、PB公司、威康公司都有這種模式,PB840也采用了自動設(shè)置的方式,讓這種模式的使用更加方便。 這種閉環(huán)模式正在被臨床醫(yī)生所認可。 (6)導(dǎo)管自動補償(AT°C) 導(dǎo)管自動補償是對不同直徑和流速的人工氣道導(dǎo)管產(chǎn)生的阻力壓力進行即時補償。 不同的直徑和不同的流量具有不同的補償阻力壓力。 補償范圍從0-100%不同。 呼吸機可以用曲線和波形來反映。 ATC的設(shè)置便于臨床醫(yī)生觀察和評估自主呼吸能力,在進行低輔助通氣時容易實現(xiàn)脫機。
4. 呼吸機的調(diào)節(jié)現(xiàn)代呼吸機采用單旋鈕調(diào)節(jié)方式,取代了過去多旋鈕單一功能,便于臨床使用。 采用數(shù)字化調(diào)整,提高了參數(shù)設(shè)置的準確性。 同時,要求臨床醫(yī)生具有豐富的理論和實踐經(jīng)驗,才能使參數(shù)設(shè)置更符合患者的病情。 呼吸機還規(guī)定了常規(guī)參數(shù)的安全范圍,超出范圍需確認,增加了機械通氣的安全性。 由于呼吸機增強了監(jiān)測顯示功能,設(shè)置的參數(shù)清晰顯示,有利于臨床醫(yī)生對患者病情進行評估,并可通過網(wǎng)絡(luò)傳輸,方便機械通氣的管理和指導(dǎo)。
5. 呼吸機的選購原則 呼吸機是目前呼吸支持的利器,也是危重病人常用的救治手段。 呼吸支持的好壞直接關(guān)系到危重病人的搶救水平。 選購呼吸機應(yīng)遵循以下原則: (1)了解呼吸機的發(fā)展和應(yīng)用現(xiàn)狀、監(jiān)護、通氣方式?jīng)Q定呼吸機的檔次。 (2)根據(jù)醫(yī)院規(guī)模,是綜合性ICU還是??艻CU,估計收治的疾病類型是應(yīng)用型單位或醫(yī)、教、研為一體的大型醫(yī)院。 (3)根據(jù)呼吸機使用經(jīng)驗和ICU醫(yī)生水平,不要片面購買高端呼吸機。 呼吸機的發(fā)展與其他醫(yī)療器械一樣,更新?lián)Q代很快。 既要解決臨床問題,又要避免資源浪費。 綜上所述,插管患者的呼吸機救治是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程,即所涉及的呼吸機水平與醫(yī)生使用呼吸機的水平、護士的呼吸管理水平以及醫(yī)院的綜合實力等相關(guān)。 (所有輔助部門)。 片面追求高端機器未必能提高呼吸衰竭搶救的成功率。
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