高壓氧艙內專用呼吸機的設計及應用

孟祥恩，張禹，呂艷，楊晨，李銘鑫，張齊

（海軍總醫院 全軍高壓氧中心，北京 100048）

0 前言

呼吸機是臨床搶救和治療各種原因引起的呼吸衰竭不可缺少的重要工具，其發明和改進可以說是人類同疾病斗爭的結果[1]。人類自19世紀中葉發明第一代呼吸機，直至20世紀80年代以來發明的功能齊全、性能先進、可靠耐用、集各種通氣模式于一體的第三代呼吸機。

人類對于呼吸機的認識和應用已相當普及，但基本都限于常規環境的應用，一般大多用于急診、監護室等為重患者較多的科室，特殊環境如高壓氧艙內呼吸機的應用在我國僅始于上世紀90年代末。

1 設計原則

我科建科于1979年，作為全軍高壓氧中心，隨著對高壓氧機理的深入研究，高壓氧治療的疾病逐漸增多，不但病種逐漸擴大，而且逐漸向危重患者搶救的方向發展。這就要求一些氣管插管、氣管切開、無自主呼吸或呼吸微弱的患者能夠在最佳時機進行高壓氧治療，從而搶救更加重要的器官——神經系統。這時就需要患者能在呼吸機支持呼吸的條件下進行高壓氧治療，但前三代呼吸機全部需要電力供能，呼吸機參數都是針對常壓呼吸生理，而且與艙內管道并不配套，不能直接應用于高壓氧艙內搶救病人。我科根據高壓氧環境下的特殊呼吸生理、高壓氧艙內特殊通氣管道特點以及呼吸機功能等相關特點，與航天部二院有關科研人員一道研制出了艙內呼吸機（QS-100，QS-2000c）。

2 設備特點[2]

(1)氣動通氣、定壓、時間切換：該呼吸機全部采用氣動氣控，通過氣動邏輯元件實現通過計算機邏輯控制的效果，無電源及導線，杜絕了事故的發生，符合國家勞動部、衛生部下發的醫用氧艙內設備的安全要求[3]。該呼吸機可同時執行時間切換和壓力極限控制，醫護人員可根據患者情況，無論在時間還是在壓力控制上均能選擇安全極限，從而保證患者的安全。

圖2 QS-2000c型艙內呼吸機

圖3 氣動接

(2)設置了不同壓力下的各項參數（中間表盤分紅藍刻度，藍色常壓參數，紅色為高壓參數）：在高壓環境內呼吸，患者血氧分壓明顯增高，同時氣體密度增加，呼吸時消耗的能量也增加，因此患者會出現呼吸頻率減慢、呼吸幅度變淺、肺活量增加等現象，考慮以上變化，我們設置了雙重參數，以利于患者在艙內加壓呼吸機吸氧時更加符合患者的生理條件，達到良好的治療目的。

(3)具有控制通氣（CV）、輔助通氣（AV）、同步間歇指令通氣（SIMV）、持續氣道正壓通氣（CPAP）、呼氣末正壓（PEEP）、負壓吸引（吸痰）、壓力限制報警、霧化吸入等多種功能：這些控制模式基本滿足了常規條件下呼吸機治療的絕大部分功能。較QS-2000C1型呼吸機增加了同步間歇指令通氣（SIMV）功能，這是這款呼吸機功能中最大的改進，進一步使呼吸機能適應病人的種類大大提高，避免了人機對抗這一最大的矛盾，使醫師在患者治療的不同階段更換相應的呼吸模式，更好地完成患者的高壓氧治療。

(4)利用艙內氣源，無需另接氣源，廢氣排出艙外：此型呼吸機采用標準接頭與艙內常規吸氧接頭相連，隨用隨接，拆接方便，使用快捷，經濟實用。呼吸機呼出氣體排出端可與艙內排氣管道經塑料管相連，將患者呼吸出的廢氣排出艙外。

3 主要技術指標

(1)控制方式：

控制通氣（CV）、輔助通氣（AV）、同步間歇指令通氣（SIMV）、持續氣道正壓通氣（CPAP）、呼氣末正壓（PEEP）、負壓吸引（吸痰）；

(2)氣體流速：

高壓環境（紅色參數）：2～18L/min，連續可調；

常壓環境（藍色參數）：2～18L/min，連續可調；

(3)呼吸頻率：

高壓環境（紅色參數）：8～40次/min，連續可調；

常壓環境（藍色參數）：8～30次/min，連續可調；

(4)SIMV頻率

高壓環境（紅色參數）：3～8次/min，連續可調；

常壓環境（藍色參數）：2～6次/min，連續可調；

(5)吸氣平臺：吸氣時間的1/3；

(6)同步觸發壓：-0.1～-0.5kPa，連續可調；

(7)PEEP：0～2kPa，連續可調；

(8)壓力極限：1～7kPa，連續可調；

(9)安全閥壓力：8kPa；

(10)吸呼比：1：2±1.5%；

(11)吸入安全閥壓力：-0.5～-0.8kPa；

(12)氣道壓力表指示：-2～10kPa，可以指示氣道壓，PEEP值、同步觸發壓；

(13)吸引負壓：0～0.6MPa，連續可調；

(14)氣源類型：醫用壓縮空氣或壓縮氧氣；

(15)氣源表壓力：0.25～-0.5MPa；

(16)氣源流量：表壓在0.25MPa時，流量滿足60L/min；

(17)氣耗量：1.5L/min加分鐘通氣量；

(18)整機噪聲：<45dB；

(19)外形尺寸：380mm×240mm×200mm；

(20)質量 ：12kg。

4 結果

近6年來我科采用艙內呼吸機治療缺血缺氧腦病、急性有害氣體中毒、腦外傷術后及腦出血術后等各類危重患者60余例，400余艙次，死亡1例，死亡率1.67%；植物人9例，為15%；38例患者基本生活自理或協助生活自理，治愈率達63.33%，總有效率90 %以上；較艙內呼吸機使用前的死亡率6.7%、植物人發生率30%、治愈率40%左右有明顯提高。基本達到了以最佳時機給予患者腦功能保護及恢復的處置，臨床有效率達90%以上，效果令人滿意。

5 討論

近年來高壓氧艙治療在燒傷、心腦血管意外、腦外傷術后以及缺血缺氧腦病等疾病治療中的應用價值日益得到重視[4]。由于高壓氧治療特殊的治療環境和治療過程，要求患者在接受治療過程中必須保持平穩的生命體征。在高壓氧艙內呼吸機出現之前，患者需通過傳統藥物治療達到病情穩定后才可能接受高壓氧治療，以致于失去了腦神經康復的最佳時機。

艙內呼吸機的出現使高壓氧與機械通氣有機結合起來，既擴大了高壓氧的適應癥，使患者腦恢復的時間進一步提前；又充分發揮了機械通氣的優勢，使患者在高壓氧這一特殊環境里更加安全。艙內呼吸機結合升壓藥物等治療手段，可維持患者生命體征平穩，使得患者可以盡早接受高壓氧治療，為腦神經康復爭取最佳時機，具有良好的應用前景。

目前的艙內呼吸機如QS-2000c型艙內呼吸機已具備傳統呼吸機的經典功能，但是在智能化、自動化等方面距離現代新式呼吸機還有一定差距，仍存在進一步改進的余地。

[1]王立萬,劉長庭.呼吸機及通氣模式的進展[J].引進國外醫藥技術與設備,1999,5(3):19-22.

[2]胡慧軍,潘曉雯,李煥彩,等.QS-2000C1型高壓氧艙內呼吸機的研制及臨床應用[J].醫療衛生裝備,2003(3):16-17.

[3]中華醫學會高壓氧醫學分會.醫用高壓氧艙管理與應用規則[M].北京:北京理工大學出版社,2001:27-30.

[4]高春錦,楊捷云.實用高壓氧學[M].北京:學苑出版社,1997:219-225.