無創呼吸機的新通氣模式設計與應用

摘要：急性呼吸窘迫綜合征患者采用雙水平氣道正壓通氣模式，提供吸氣壓/呼氣壓支持，擴張急性呼吸窘迫綜合征患者塌陷的肺泡，然而持續高水平的呼氣末正壓通氣會對患者肺部產生二次損害。為此，本文重點探討一種變壓雙水平氣道正壓新通氣模式，利用無創呼吸機交替呼出兩種不同大小的基礎正壓，在此基礎上輸出一定的吸氣支持，避免患者長時間處于高壓狀態。

關鍵詞：無創呼吸機;新通氣模式;設計

急性呼吸窘迫綜合征患者發病后要用無創呼吸機進行治療，有效降低氣管插管率，減少呼吸機相關性肺炎，原有的BiPAP通氣模式保持固定的呼氣壓和吸氣壓，然而在長時間的高壓狀態下會使患者的肺泡過度擴張，引發相關性肺損傷。為了減少無創呼吸機治療的負面效果，本文提出安全性更高的變壓無創正壓通氣方法——DPAP通氣模式，提升呼吸機的使用性能，降低臨床使用風險。

1 無創呼吸機概述

無創呼吸機能夠為人體提供適當的壓力支持和氣體交換，確保恰當的肺泡通氣和肺順應性，減少肺部繼發性損傷，降低呼吸氧消耗和呼吸循環負擔，主要有定容型通氣模式和定壓型通氣模式，分別治療病癥相對嚴重的患者及具有一定自主呼吸的患者，采用持續氣道正壓通氣和雙水平氣道正壓通氣模式，前者僅提供恒定的壓力，后者提供兩個恒定的壓力，即：較高的吸氣末壓力和較低的呼氣末正壓力，屬于定壓型通氣模式，幫助患者自主控制呼吸的深度和頻率，具有流量同步觸發和漏氣補償機制。

無創呼吸機的基本運行過程主要包括以下幾種：（1）無創呼吸機觸發。這是指無創呼吸機基于預設頻率定期向患者供應空氣，采用控制觸發或事件觸發的方式，通常與其他方式結合應用。（2）自主觸發。由患者主動吸氣，直接引起呼吸機氣流的壓力波動及流量波動，在流量觸發和壓力觸發的條件下幫助患者通氣。（3）操作者觸發。人為向無創呼吸機發送通氣觸發指令，不常應用。

2 無創呼吸機新通氣模式——DPAP通氣模式設計

DPAP通氣新模式是基于BiPAP通氣模式的變壓無創通氣方法，安全性較高，為患者提供高于基礎壓力的氣道吸氣支持壓力，基礎壓力和吸氣支持壓力的設置要充分考慮患者的肺功能參數，如：氣道及肺阻力的大小、肺順應性大小等。

2.1 DPAP通氣新模式的無創呼吸機結構設計

該模式包括有進風口、高速閥門、高速風機、呼吸管路、流量信號采集、呼吸管路壓力信號采集、風機閥門控制系統等，由進風口過濾處理進入呼吸管路的空氣，高速風機將產生的氣流輸出至調整閥門，再將輸出氣壓由呼吸管路進入到患者的氣道，進行氣流的采集和反饋，形成氣流閉環控制。同時，還設計有人機操作界面和人機監測界面，通過人機操作界面設置呼吸機的基礎正壓、吸氣支持正壓、作用時間等工作參數，通過人機監測界面監測呼吸機的輸出氣壓波形及流量波形，使呼吸機輸出正氣壓處于規律性的周期性變化狀態，而不是持續位于固定的高呼氣壓和吸氣壓[1]。

2.2 無創呼吸機新通氣模式DPAP的實驗

2.2.1 模擬肺實驗

可以采用TestChest泰斯心肺仿生系統進行實驗，真實再現人體肺氣體交換、血流動力學變化及心肺相互作用，模擬患者由正常自發呼吸到臨界呼吸衰竭的病理生理變化，監測不同輸出壓力下潮氣量、氣道壓的變化，進行圖像處理和分析，減少臨床治療風險。在模擬肺實驗中，可以分別設置不同的呼吸機吸氣時間：0.5s、1.0s、1.5s，根據潮氣量波形圖求取波峰和波谷的差，計算獲悉潮氣量的平均值，分析可知：當ARDS患者在基礎正壓2時的潮氣量與實際情況相吻合。患者在基礎正壓1和基礎正壓2上的吸氣支持正壓符合呼吸機設置參數，具有可操作性和實效性。

2.2.2 正常人實驗

連接測壓管和呼吸管路，并使FLEXO呼吸機通氣孔與面罩相連接，確保連接部位沒有漏氣現象，進入到無創呼吸機的人機交互界面之中，調整面罩及相關參數，待通氣穩定后保證無創呼吸機的漏氣量在30ml以內，實驗結束后要進行面罩的酒精消毒。通過實驗分析可知，當EPAP壓力水平上升時，無效觸發率也相應增加，其壓力是按照預置的時間進行交替變化，然而其無效觸發率沒有過多改變，表現出人機同步的一致性，能夠較好地應用于臨床應用[2]。

2.2.3 臨床應用

對一位ARDS患者給予DPAP新通氣模式的臨床應用，結合該病人的具體信息和情況：70歲高齡女性，有二十余年的高血壓病史，通過肺部CT顯示：雙肺多發炎癥，右側胸腔積液，之前的BiPAP通氣模式不夠理想，轉變為DPAP新通氣模式，進行血氣分析，合理調整無創呼吸機參數，如：動脈氧分壓、二氧化碳分壓、PH、堿剩余、血清K+、血清Na+等，持續氧氣吸入810L/min，使氧飽和率約為96%，淋巴結消退，沒有出現發熱咳嗽、咳痰的現象，好轉出院。

3 小結

綜上所述，無創呼吸機的合理規范應用較好地緩解ARDS患者的病癥，減少氣管插管率和病死率，DPAP新通氣模式是相較于BiPAP模式安全性更高的變壓無創通氣模式，能夠依照預置的基礎壓持續交替變化作用時間，使氣道壓在不同的壓力支持下發生周期性變化，使病患的氣道壓力不再持續處于固定的高呼氣壓和吸氣壓狀態，通過模擬肺實驗、正常人實驗和臨床應用的相關性分析可知，DPAP新通氣模式可行并具有實效性。

參考文獻：

[1]王桂芳，劉莞，沈曉紅，張萍.BiPAP對AECOPD呼吸衰竭患者血氣指標及呼吸作功的影響[J].西部醫學，2017（06）.

[2]孫慧男，陳旭昕，韓志海.呼吸機相關性肺損傷與炎癥反應[J].國際呼吸雜志，2016（24）.

作者簡介：趙英（1981），男，漢族，河北保定人，專科，助理工程師，目前從事醫療器械設備的結構設計工作。