从风箱的工作原理看懂麻醉机

2021
05/28

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米勒之声
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现在更先进的麻醉机可以实现电动电控,可仅在呼气相输送新鲜气流,从而解除呼吸机-新鲜气流连锁,达到潮气量更精确,更适合体重小的小儿患者;当然,作为最经典的气控电动麻醉机,现仍是主流。


现代的麻醉机形色各异,已经开发了很多不同的功能,但其最基本也是最重要功能还是辅助或控制呼吸。关于麻醉机的工作原理,细讲起来非常复杂,最核心的气路循环是麻醉机的精髓,本文通过麻醉机风箱的工作原理简单阐述整个呼吸过程。


临床上,麻醉机经典控制方式为气控电动,最明显的标志就是呼吸机风箱,控制呼吸中的风箱就相当于球囊。


中心供氧进入麻醉机就会被分成三股支流:新鲜气流、快速充氧、呼吸机气流;此三者相互独立,但麻醉医生能调节的气流只有新鲜气流,呼吸机气流自我调节且不参与气体交换,下图为一张麻醉机简易气路示意图。


绘图:邱飞龙


手控模式


 

很明显此模式下只适用于辅助呼吸或自主呼吸,球囊及APL阀在此时才有作用;患者呼出的气体通过呼气阀进入贮气囊,且不经过二氧化碳吸收剂;当气道内压力超过APL阀设置压力时气体就会溢出,吸气时主要来自新鲜气体与贮气囊,当新鲜气体流量超过患者每分钟通气量时,手控模式下就不会有重吸收。


机控模式


 

转换成机控模式后,每次呼吸将会有呼吸机气流患者呼吸气流同时工作,称为双回路系统呼吸机,也即气动与电控;两股气流不混合,存在于风箱的里外侧。


呼气时,呼出的气体与新鲜气混合后填满风箱,过多的气体会通过一侧的POP-OFF阀(自启压力一般默认为1-2cmH2O)排出。


吸气时,呼吸机气流进入风箱与外壳的密闭空间内,通过压力压缩驱动风箱内气体进入呼吸回路,同时一小部分气体控制POP-OFF阀处于关闭状态(如下图)。


图片来自《摩根麻醉学》



了解了工作原理,那麻醉机是怎样精准控制每一次呼吸?


事实上,通过风箱下降的读数判断患者潮气量是极其不准确的,每次控制呼吸中的潮气量差异受以下四个因素影响:


  1. 呼吸机-新鲜气流连锁

    我们知道整个吸气阶段呼吸机的POP-OFF阀是关闭的,这样才能保证预设的气体全部进入呼吸回路,但有一个很大的问题,这个阶段新鲜气流也一直在送气!如新鲜气体流量4L/min,吸呼比为1:2,频率为12次/分;每次潮气量将增加来自新鲜气流的额外量=4000×0.33/12=110ml,这个增加量称为呼吸机-新鲜气流连锁。


  2. 回路顺应性

    标准成人回路顺应性为5ml/cH2O,如回路峰压是20cH2O,则在吸气阶段可损耗100ml;正由于这个原因,小儿回路设计得更加坚硬,顺应性下降至1.5-2.5ml/cH2O。


  3. 气体压缩

    在回路中驱动气体也会造成气体压缩丢失,正常情况下为潮气量的3%左右,如潮气量为500ml,气体压缩可造成15ml左右损失。


  4. 呼吸机或患者气道漏气

    此部分还包括二氧化碳气体监测时取样气体,其表现形式为漏气。


现代先进的麻醉机有很多方法减少潮气量差异。麻醉机开机自检主要是检查系统顺应性及回路漏气,通过这些结果自动调节风箱,但注意回路漏气不补偿;有些麻醉机连续监测新鲜气流量后,呼吸机自动减去呼吸机-新鲜气流连锁量,称为预先调节;有些则在吸气阀处连续监测实际潮气量,比较设置潮气量后进行调整补偿,称为反馈调节


除此以外,现在更先进的麻醉机可以实现电动电控,可仅在呼气相输送新鲜气流,从而解除呼吸机-新鲜气流连锁,达到潮气量更精确,更适合体重小的小儿患者;当然,作为最经典的气控电动麻醉机,现仍是主流。


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关键词:
麻醉机,潮气量,呼吸机,顺应性,新鲜

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