呼吸機工作原理及主要參數校準方法

王芬

呼吸機是當前大型醫院必備的搶救設備，廣泛應用于各醫院臨床科室的急救和重癥監護室中，主要功能是通過機械裝置為呼吸功能不全的危重病人提供呼吸支持，是延長病人生命、為治療爭取寶貴時間的重要工具，特別是在2003年全國抗擊“非典”的戰役中發揮了重要作用。近年來，隨著呼吸機數量的不斷增加，在日常使用中也暴露出了很多質量問題，所以確保呼吸機參數的準確、使用的安全和質量的可靠顯得尤為重要。下面就呼吸機的工作原理及檢測方法做簡單介紹。

1 呼吸機結構原理及臨床中的應用

1.1 呼吸機的臨床作用

（1）改善通氣功能：正確應用呼吸機可有效保證通氣量，解除二氧化碳貯留和因通氣障礙所致的缺氧，在糾正呼吸性酸中毒和降低PaCO2方面有不可替代的優越性。

（2）改善換氣功能：應用呼吸機糾正肺內氣體分布不均，提高氧濃度。特別是呼氣末正壓的應用，使通氣／血流比例失調和肺內分流得到改善。能糾正嚴重的低氧血癥。

（3）減少呼吸功能：平靜呼吸時，氧耗量在總氧耗量5%以下，而嚴重呼吸困難時氧耗量可以超過30%，使用呼吸機可全部或部分代替呼吸肌的工作，減少能量消耗，避免呼吸疲勞，并減輕循環負擔。

總之，呼吸機就是一個給人打氣的氣桶，不管是什么原因導致的不能呼吸、肺泡氧交換能力不足（如矽肺），呼吸機都可以讓人保持呼吸，如果交換不足的話，可提高氧濃度，使其維持住呼吸機能，保持血液中的供氧能力，爭取救治時間。

1.2 呼吸機的分類

（1）應用場合：急救及轉運呼吸機、家用呼吸支持、治療呼吸機；

（2）驅動方式：氣動電控、電動電控、氣動氣控；

（3）應用患者：成人、兒童、新生兒。

1.3 呼吸模式

（1）IPPV（間歇正壓通氣）呼吸機最基本的通氣方式。

吸氣相呼吸機將氣體壓入體內，氣道內產生正壓，呼氣管道與大氣相通，胸肺組織彈性回縮將氣體排出，直到壓力與大氣相等；比較多地應用于麻醉機中的呼吸模式。

（2）VCV（容量控制通氣）

輸出就是以設定的容量為參考點,主要設定潮氣量。

（3）PCV（壓力控制通氣）

為控制通氣，壓力為控制的參數，氣體分布均勻，氧和通氣良好，需監測潮氣量。

（4）PSV（壓力支持通氣）

在病人自主呼吸的基礎上，每次呼吸得到一定壓力的呼吸支持。

（5）SIMV（同步間歇指令通氣）

在病人自主呼吸的基礎上，每分鐘插入幾次有規律的、間隙的指令性通氣；從機械通氣過度到自主呼吸。

（6）PEEP（持續氣道正壓通氣）

控制呼吸時，呼氣機維持較低的氣道正壓。目的在于使萎陷的肺泡復張，提高氧分壓。

（7）CPAP（持續氣道正壓通氣）

于吸氣期和呼氣期均送入恒定的正壓氣流，使氣道保持正壓。適用于自主呼吸的病人，作用與PEEP相似，PSV+PEEP。

（8）A/C（輔助控制通氣）

AV+CV自動選擇；

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AV(輔助通氣)——靠患者觸發，呼吸機以預置條件提供通氣輔助；

CV(控制通氣)——完全由呼吸機來控制通氣的頻率、潮氣量和吸呼時間比；

1.4 呼吸機主要參數

（1） 潮氣量——Vti、Vte：

潮氣量是最重要的參數，代表患者單次吸入或呼出氣體的體積，一般分VTI和VTE，分別代表吸入和呼出潮氣量。對呼吸機而言，指機器每次向患者傳送的混合氣體的體積，單位為毫升或升（mL或L）。

（2）呼吸頻率——f：

呼吸頻率，每分鐘以控制輔助或自主方式向患者送氣的次數。

（3）分鐘通氣量——MV=潮氣量×呼吸頻率：

分鐘通氣量，患者每分鐘吸入或呼出的氣體體積，對呼吸機而言，指機器每分鐘向患者傳送的混合氣體的體積，分鐘通氣量等于潮氣量乘以呼吸頻率，單位為毫升或升（mL或L）。

（4）吸呼比——I∶E：

吸呼比就是吸氣時間和呼氣量的比例關系。最常見的設置就是1∶2。

（5）氣道壓力：

峰值壓力、氣道平均壓、平臺壓、吸氣壓力水平、PEEP（呼氣末正壓）。

（6）氧濃度、順應性、氣阻：

氧濃度是由呼吸機將氣源輸入的空氣、氧氣按照設定的濃度進行配比后輸送給患者。

順應性，通俗地來說，就是人體肺泡的彈性系數。在某一潮氣量情況下，可以達到的壓力值是多少。

氣阻就是氣道阻力。

順應性和氣阻構成了模擬肺的參數。

（7）觸發：

就是自主呼吸后吸氣動作所能達到了負壓流量和壓力，代表患者吸氣的深度。通常在自主呼吸模式下，會設定這么一個觸發靈敏度來保證，即要讓患者真正的呼吸動作能夠吸到氣，還要避免被諸如咳嗽之類的氣流波動影響呼吸的正常動作。包括壓力觸發、流速觸發。

1.5 報警設置

（1）潮氣量高、低報警；

（2）分鐘通氣量高、低報警；

（3）氣道壓力高、低報警；

（4）呼吸頻率高、低報警，窒息報警；

（5）氧濃度高、低報警。

1.6 呼吸機的結構

呼吸機由控制（氣控、電控）、監測、氣路、氣源、濕化裝置等幾部分組成。

控制——電控（電腦、單片機、電路）、氣控（流量調節閥、頻率調節閥）；

監測——液晶、數顯儀表、數碼管、指示燈顯示方式；

氣路——調壓閥、流量閥、空氧混合閥等；

氣源——集中供氣、空壓機、氣瓶、活塞供氣方式；

濕化裝置——濕化器、人工鼻等。

2 呼吸機通氣參數的校準方法

2.1 校準前檢查

檢查被校準呼吸機的外觀、附件、氣源、呼吸管路等連接是否正常，開機檢查呼吸機通氣功率是否正常。然后正確連接呼吸機校準儀和模擬肺，連接方法見下圖，并按校準儀說明書要求對其進行開機預熱。

呼吸機校準系統連接示意圖

2.2 通氣參數誤差及偏差計算

對各項通氣參數的校準，采用多點測量法，分別記錄校準儀示值與呼吸機示值，然后分別計算呼吸機各校準點輸出誤差和示值偏差，并取各校準點誤差或偏差的最大值為測量結果。

δ— 為示值誤差

μ—為輸出誤差

X—為呼吸機設定值（標稱值）

Y—為呼吸機示值

Z—為校準儀示值（呼吸機輸出實測值）

2.3 潮氣量

根據呼吸機類型不同，分別連接模擬肺和成人或嬰兒呼吸管路，并按表1和表2中的條件和參數對潮氣量進行校準。

（1）成人型呼吸機

在 VCV 模式和 f=20 bpm，I∶E=1∶2，PEEP=0.2 kPa，FiO2=40%的條件下，分別對潮氣量為400 mL、500 mL、600 mL、800 mL和1 000 mL的點進行校準，并記錄呼吸機吸氣潮氣量示值和校準儀潮氣量示值，見表1。

表1 成人型呼吸機潮氣量校準表

（2）嬰幼兒呼吸機

在 VCV 模式和 f=30 bpm，I∶E=1∶1.5，PEEP=0.2 kPa，FiO2=40%的條件下，分別對潮氣量為50 mL、100 mL、150 mL、200 mL和300 mL的點進行校準，并記錄呼吸機吸氣潮氣量示值和校準儀潮氣量示值，見表2。

表2 嬰幼兒呼吸機潮氣量校準表

（3）通用型呼吸機

按（1）和（2）的方法進行校準。

2.4 通氣頻率

在 VCV 模式和 VT=400 mL，I∶E=1∶2，PEEP=0.2 kPa，FiO2=40%的條件下，分別對呼吸機通氣頻率為40bpm、30bpm、20 bpm、15 bpm和10 bpm的點進行校準，并記錄呼吸機通氣頻率示值和校準儀通氣頻率示值。

2.5 吸氣壓力水平

在 PCV 模式和f=15 bpm，I∶E=1∶2，PEEP=0 kPa，FiO2=40%的條件下，分別對呼吸機吸氣壓力水平為1.0 kPa、1.5 kPa、2.0 kPa、2.5 kPa和3.0 kPa的點進行校準，并記錄呼吸機吸氣壓力水平示值和校準儀吸氣壓力水平示值。

2.6 呼氣末正壓

在PCV/VCV模式和IPL=2.0 kPa/VT=400 mL，f=15 bpm，I︰E=1︰2，FiO2=40%的條件下，分別對呼吸機PEEP為0.2kPa、0.5 kPa、1.0 kPa和2.0 kPa的點進行校準，并記錄呼吸機PEEP示值和校準儀PEEP示值。

2.7 吸氣氧濃度

在 VCV模式和VT=400 mL，f=15 bpm，I∶E=1∶2，PEEP=0.2 kPa的條件下，分別對呼吸機吸氣氧濃度為21%、40%、60%、80%和100%的點進行校準，并記錄呼吸機氧濃度示值和校準儀的氧濃度示值。

2.8 吸氣溫度

將濕化器接入吸氣回路，通氣預熱15 min，在VCV模式和 VT=400 mL，f=15 bpm，I∶E=1∶2 和 PEEP=0.2 kPa的條件下，對吸氣口氣流溫度進行測量，溫度計穩定后讀取示值。

（1）有溫度刻度設置的濕化器，測量其32℃和37℃兩個點；

（2）無溫度刻度設置的濕化器，測量其最大值和最小值。

注：嬰幼兒呼吸機通氣頻率、吸氣壓力水平、

呼氣末正壓和吸氣氧濃度的校準方法同成人型呼吸機的校準，校準條件可選用嬰幼兒模擬肺，潮氣量設為150 mL、呼吸比設為1∶1.5，其他條件可不變。