呼吸机 PCBA 组装

什么是呼吸机？

       呼吸机是一种医疗设备，可以帮助无法自行呼吸并需要外界帮助的人将氧气输送到肺部并清除肺部的二氧化碳。 呼吸机由产生可压缩空气储气罐的机构、供氧系统、呼吸管和一系列印刷电路板组件 (PCBA) 组成，这些组件管理和监控气流以及呼吸机本身的特性和功能。

       一个典型的呼吸机将需要多个印刷电路板组件，这取决于呼吸机的复杂性，以帮助管理上述所有功能。

       呼吸机是预防和治疗呼吸衰竭、减少并发症、挽救和延长患者生命的重要医疗设备。 在现代临床医学中，作为人工替代自主通气功能的有效手段，广泛应用于各种原因引起的呼吸衰竭、大手术时的麻醉呼吸管理、呼吸支持治疗和急救复苏等。 在现代医学领域占有非常重要的地位。

相关分类

按使用或应用类型分类

(1) 控制机械通气（CMV）

1. 定义：患者的呼吸完全由机械呼吸机产生、控制和调节，没有自主呼吸。

2. 适用于：疾病引起的自主呼吸消失或减弱； 自主呼吸不规律或频率过快，机械通气不能与患者协调时，人为抑制或减弱自主呼吸。

(2) 辅助机械通气（AMV）

1. 定义：在患者呼吸存在的情况下，呼吸机辅助或增强患者的自主呼吸。 各种类型的机械通气主要由患者的吸气负压或吸气流量触发。

2. 适用于：虽然自主呼吸存在且比较规律，但自主呼吸减弱，通气不足的患者。

按机械通气使用途径分类

(1) 胸腔内或气道压迫型

(2) 胸部外观

根据吸气和呼气的切换方式

(1)恒压型：气道内压力达到预期值后，呼吸机打开呼气阀，胸肺被动塌陷或靠负压呼气。 当气道压力继续下降时，呼吸机再次通正压。 产生气流并诱导吸入。

(2)定容式：将估计的潮气量通过正压送入肺部。 达到估计潮气量后，停止供气，患者进入呼气状态。

(3)定时式：按预先设计好的吸气和呼气时间供气。 (4)混合型(多功能型)。

根据通风频率送风

(1)高频通气：通气频率>60次/分。 1、优点：气道压低，胸内压低，对循环干扰小，无需封闭气道。 2、缺点：不利于二氧化碳的去除。 3、分类：高频正压通气、高频射流通气、高频振荡通气。

(2)恒频通气：通气频率<60次/分钟。

按是否有同步装置或性能分类

(1)同步呼吸机：呼吸机可在患者自主呼吸开始吸气时触发，从而向患者气道供气，产生吸气动作。

(2)异步呼吸机：患者呼吸或吸气负压不能触发呼吸机供气，一般只用于控制性机械通气患者。

按适用对象分类

(1) 婴儿呼吸机

(2) 儿童呼吸机

(3) 成人呼吸机

按工作原理分类

(1) 简易呼吸机

(2) 膜肺

模式功能

机械通气的主要方式

(1)间歇正压通气(IPPV)：吸气相正压，呼气相压力为零。 1、工作原理：呼吸机在吸气相产生正压，将气体压入肺部，当压力升高到一定程度或吸入量达到一定程度时，呼吸机停止供气，呼气阀打开 ，患者的胸部和肺部被动塌陷，产生呼气。 2、临床应用：各种以换气功能为主的呼吸衰竭患者，如COPD等。

(2)间歇正负压通气(IPNPV)：吸气相为正压，呼气相为负压。 1.工作原理：呼吸机在吸气和呼气两个阶段工作。 2、临床应用：呼气相负压可引起肺泡塌陷，引起医源性肺不张。

(3)持续气道正压通气(CPAP)：是指在患者自主呼吸的情况下，在整个呼吸周期中人为地给患者施加一定的气道正压。 1、工作原理：吸气阶段提供持续的正压气流，呼气阶段也提供一定的阻力，使吸气和呼气阶段的气道压力均高于大气压。 2、优点：吸气时持续的正压气流大于吸气气流，节省患者吸气力，增加FRC，防止气道和肺泡塌陷。 可在离线前用于锻炼。 3、缺点：循环障碍大，对肺组织气压伤大。

(4)间歇指令通气和同步间歇指令通气（IMV/SIMV） 1.IMV：没有同步装置，呼吸机供气不需要由患者的自主呼吸触发，每次供气发生的时间 在呼吸周期中是不恒定的。 2、SIMV：呼吸机带有同步装置，每分钟按预先设计好的呼吸参数给病人指令呼吸，病人可以自主呼吸，不受呼吸机的影响。 3、优点：发挥自身调节呼吸的能力； 与 IPPV 相比，它对循环和肺部的影响更小； 在一定程度上减少了休克和镇静剂的使用。 4、应用：一般认为是离线使用。 当R<5次/min时，仍能保持良好的氧合状态，可考虑脱机。 一般加用PSV是为了避免呼吸肌疲劳。

(5)强制分钟通气量（MMV） 1.当自主呼吸＞预设分钟通气量时，呼吸机不指令通气，仅提供持续正压。 2.当自主呼吸<预设分钟通气量时，呼吸机进行指令通气，增加分钟通气量达到预设水平。

(6)压力支持通气（PSV） 1.定义：在自主呼吸的前提下，每次吸气接受一定水平的压力支持，增加患者的吸气深度和吸入气体量。 2、工作原理： 吸气压力以患者的吸气动作开始，以吸气流速降低到一定程度或患者呼气用力结束。 与IPPV相比，支持压力恒定，受吸气流量反馈调节； 与SIMV相比，每次吸气都可以获得压力支持，但支持水平可以根据不同的需要进行设置。 3、应用：SIMV+PSV：用于离线准备，可减少呼吸功和耗氧量。 4、适应症：锻炼呼吸机； 断奶前的准备； 各种原因导致的呼吸机无力； 严重的连枷胸导致呼吸异常。 5、注意事项：一般不单独使用，会造成通气不足或过度通气。

(7)容量支持通气(VSV)：每次呼吸均由患者的自主呼吸触发。 患者也可以在没有任何支持的情况下呼吸，并且可以达到预期的 TV 和 MV 水平。 呼吸机将使患者能够进行真正的自主。 呼吸，下线前的准备也是如此。

(8)压力调节容量控制

(9) 双相或双水平正压通气 1 。 工作原理：P1相当于吸气压力，P2相当于呼吸压力，T1相当于吸气时间，T2相当于呼气时间。 2、临床应用： (1)当P1=吸气压力，T1=吸气时间，P2=0或PEEP，T2=呼气时间时，相当于IPPV。 (2)当P1=PEEP，T1=infinity，P2=0，T2=O时，相当于CPAP。 (3) 当 P1 = 吸气压力，T1 = 吸气时间，P2-0 或 PEEP，T2 = 所需的受控呼吸周期，相当于 SIMV。

主要机械通气功能

在呼吸结束时屏住呼吸

①吸气结束后，呼气开始前，呼吸机不供气，呼气阀继续关闭一段时间，以维持肺内压力在一定水平。

②临床应用：（1）延长吸入时间，促进气体分布。 (2)促进气体扩散 (3)促进雾化药物在肺部的分布和扩散

③可加重心脏负担。

呼气末正压通气

①呼气末，气道压力不降为零，仍保持一定的正压。

②临床应用：适用于肺内分流引起的低氧血症，如ARDS

③PEEP纠正ARDS的机制：

(1)减少肺泡塌陷，减少肺内分流，纠正肺内分流引起的低氧血症。 (3)肺泡压力升高使肺泡-动脉氧分压升高，有利于氧向毛细血管扩散。 肺泡始终处于扩张状态，可增加肺泡的弥散面积。 (4)肺泡充气增加可增加肺的顺应性，减少呼吸做功。

PEEP的主要副作用

(1) 血液动力学影响 (2) 对肺组织的气压伤 (3) 能够压缩肺毛细血管。 肺血流量减少可能会增加无效通气。 (4)可减少肺泡表面活性物质。

最佳PEEP的选择：

①在维持FiO2<60%的前提下，能使PaO2>60mmHg的最低PEEP水平。

②内源性PEEP：由于呼气时间过短或呼吸阻力过大，肺泡内的空气被截留，可在整个呼气周期内保持肺泡正压，相当于PEEP的作用。 它可能是由疾病引起的，也可能是人为地使用呼吸机引起的。

③长呼气、呼气末屏气：适用于慢性阻塞性肺病、二氧化碳潴留患者。

④叹息：每50-100个呼吸周期，进行1-3次相当于1.5-2倍潮气量的深吸气，使肺底部容易塌陷的肺泡有规律地扩张，改善 这些部分的呼吸。 气体交换防止肺不张。

⑤反比例通气（IRV） 1、优点：延长吸入时间，有利于气体的分散分布，有利于纠正缺氧。 2、缺点：循环障碍大，肺组织气压伤大

开发应用

1. 呼吸机的微机化程度 呼吸机的微机化程度决定了呼吸机的档次，表现在： (1)开机后具有自检功能。 (2) 出现故障时，会有屏幕提示，方便维修。 (3)完善的报警功能，如供氧、供气、分钟通气量、压力上限、压力下限、呼吸频率、潮气量、呼吸暂停换气、背景通气设置、机器断线、漏气及漏气量、流量 速率传感器、工作状态、氧流量等诸多环节保证了机械通气过程的安全，临床医生可以根据患者状态调整参数设置的报警范围。 (4) 其他特殊功能，包括吸痰功能、雾化功能、屏气功能（包括吸气和呼气屏气以满足胸片需要）、锁定功能（防止任意改变通气参数） 。

2. 呼吸机的监测功能 呼吸机的监测功能是决定呼吸机等级的关键环节之一。 完善的呼吸机监测功能是实现呼吸机适合患者肺部病理生理变化的重要前提。 不仅需要显示常规通气值和肺力学参数，如VTe、VT、R、c、f、气道温度、Fio2、Pp阻力k、P、Pn 1、VA、VAleak、I:E 并可进一步显示： (1)压力-时间、容量-时间、流量-时间曲线可单屏显示或同时显示。 (2)spo2、ETCO2并计算VD/VTe、co2输出。 (3) 监测Paw-V、V-Flow、Flow-Paw、V-co2、Ptrach-V、Flow-Ptrach等曲线回路的描记。 (4) 趋势回顾（24-48小时）。 (5)日志是对呼吸机应用事件整定值的回顾。 (6)标定功能，包括co2、Flow、o2标定。 (7) 通气及多种功能设置：音量大小、屏幕显示的不同组合、通气模式任意选择（10多种常用模式）、多种语音设置等。 (8) 呼吸机允许用户追踪P-V曲线 [1,2,3J用低流速法进一步了解患者的肺静态顺应性(c)、阻力(R)和内源性PEEP(PEEPi)。 此外，它为更好地调整通气参数提供了依据。 通过曲线追踪，可以计算出上下拐点和恢复量，并可以用电脑在线打印记录。 (9) 呼吸机集成其他设备（呼吸机械监测仪“双核”），加强解决通气时仅靠呼吸参数无法了解的问题，如呼吸机械监测、食管压放置、胃内压监测等 了解跨肺压、经膈压和动态自体PEEP，可以进一步阐明呼吸力学状态，为临床专业医师提供研究空间。 (10)国外呼吸机厂商经过多年的临床实践，及时整合了RVR、MIP、Po等一些有用的参数。 1.将PlP和au gate P放入监护系统_4J，为临床医生的调整和离线设置提供依据。 近年来，自动离线模式悄然兴起_5。 5、呼吸机综合了患者重要参数、体重、理想通气参数、BGA，提高了机械通气水平，缩短了呼吸机使用时间。 总之，呼吸机的微机化、网络化为机械通气提供了科研平台，促进了机械通气应用水平的发展。

3. 呼吸机模式的发展是呼吸机水平的重要体现。 无论呼吸机是容积控制式还是压力控制式，都会不同程度地导致呼吸机相关性肺损伤（Ventilator-induced Lung Inj~y VILI）（E3），近年国外做了一个 这方面的基础和临床研究很多，在原有的IPPV、IMV、SIMV、PSV等基础上进行了重大改革。许多研究表明自主加压模式可以很好地实现非保护策略 ，最大限度地降低VILI的发生率，进一步扩大呼吸机作为临床治疗的作用。（1）如今的呼吸机应用范围从新生儿到成人，只需更换湿化器和管道；机械通气从无创 （2）在容积控制通气模式中加入Autoflow（自主气流）或flow-by，可以增加患者的自主性，减少气道预压 sure，增加患者的舒适度，克服容积通气方式的不足。 (3) 通气响应时间(30-40ms)、通气波形(方波-恒流、减速波)、触发灵敏度可调流量触发、压力触发丢弃、PSV模式呼气灵敏度(下端) 可调节的。 在呼吸机监测下，临床医生可以方便地调整患者的Esem，从而解决人机交互的方式，最大限度地减少对心肺功能的干扰和VILI的发生。 (4)国际临床实践进一步证实，压力通气在维持气道正压、减少心肺干扰、改善氧合方面优于容量控制，最大限度地减少VILI的发生。 在PCV的基础上，近年来相继推出BiPAP/PS和APRV。 尤其是BiPAP通气模式，因其压力控制好、人机协调性好，被众多呼吸机厂商采用。 它被命名为：Bilevel、duoPAP等不同名称。 (5)自主通气和闭环通气方式：实验和临床应用表明，尽量减少控制通气的时间，从而最大限度地减少VILI的发生，缩短随机时间。 许多研究表明，自主呼吸有很多优点，有利于患者病理生理变化的恢复。 对于自主呼吸，不再是过去简单的Spon模式，而是伺服模式（servo）和闭环通气模式。 最大的优势在于系统内部输出信息可以精确控制。 能在零误差的前提下迅速达到稳态，并能消除各种外源干扰。 使用闭环控制原理的机械通气技术可以非常简单或相对复杂。 最简单的闭环控制是根据一个输入信息控制一个输出变量，如PSV。 相对复杂的闭环控制可以根据多个输入信息连续调节多个输出变量。 双控是一次通气或每次通气时输出压力和容积的同步控制。 采用一次通气双控原理的通气技术包括容量保证压力支持通气（Ⅵ）和增压通气（PA）。 其通气目标是在保证最小吸入潮气量和每分钟通气量的前提下，减少患者的吸气功。 其他还有：PRVC、autoflow、VTPC（容积校准压力控制），其技术原理是呼吸机遵循患者的呼吸力学。 特性变化自动调节吸气压力和吸气流量，保证每次通气时vT趋于恒定。 呼吸机对每次呼吸进行负反馈控制。 根据闭环通气控制原理，闭环通气可分为：正反馈通气（PAV）、负反馈通气（APV、ASV、PRvC）、呼吸间闭环通气（MMV、APV、 ASV) 和呼吸内闭环通气 (nw)。

       近20年来，PSVE7、8、9J受到临床医生的欢迎，依赖呼吸机的患者脱机成功率有所提高。 由于PSV是一种恒压吸气支持，在Ps水平较低的情况下，VT的产生必须经过过度的支持。 ，支持度相等，支持度小于三级。 该模式具有吸气延迟和呼气延迟。 近年来，不少厂商在呼气相中增加了呼气灵敏度调节（Esens），大大减少了人机不同步的发生，提高了临床应用效果。 然而，临床医生在识别和调整方面仍有很多困难，无法观察波形。 非常容易识别。 近10年来，PAV或PPS模式通气成为当代危重病研究的热点[10,11,12]。 该模式提供与患者呼吸努力成正比的压力支持，解决 PSV 通气中人机不协调的问题。 通过了解患者的阻力、顺应性变化，或采用目标调整法调整呼吸机的设定值（VA和FA），呼吸机设定压力过高、音量过高及窒息通气报警确保 这种模式的安全性降低了对呼吸机的依赖，显着缩短了机器流程。 目前，世界上已有DI。 ea公司、PB公司、威康公司都有这种模式，PB840也采用了自动设置的方式，让这种模式的使用更加方便。 这种闭环模式正在被临床医生所认可。 (6)导管自动补偿(AT°C) 导管自动补偿是对不同直径和流速的人工气道导管产生的阻力压力进行即时补偿。 不同的直径和不同的流量具有不同的补偿阻力压力。 补偿范围从0-100%不同。 呼吸机可以用曲线和波形来反映。 ATC的设置便于临床医生观察和评估自主呼吸能力，在进行低辅助通气时容易实现脱机。

4. 呼吸机的调节现代呼吸机采用单旋钮调节方式，取代了过去多旋钮单一功能，便于临床使用。 采用数字化调整，提高了参数设置的准确性。 同时，要求临床医生具有丰富的理论和实践经验，才能使参数设置更符合患者的病情。 呼吸机还规定了常规参数的安全范围，超出范围需确认，增加了机械通气的安全性。 由于呼吸机增强了监测显示功能，设置的参数清晰显示，有利于临床医生对患者病情进行评估，并可通过网络传输，方便机械通气的管理和指导。

5. 呼吸机的选购原则 呼吸机是目前呼吸支持的利器，也是危重病人常用的救治手段。 呼吸支持的好坏直接关系到危重病人的抢救水平。 选购呼吸机应遵循以下原则： (1)了解呼吸机的发展和应用现状、监护、通气方式决定呼吸机的档次。 （2）根据医院规模，是综合性ICU还是专科ICU，估计收治的疾病类型是应用型单位或医、教、研为一体的大型医院。 (3)根据呼吸机使用经验和ICU医生水平，不要片面购买高端呼吸机。 呼吸机的发展与其他医疗器械一样，更新换代很快。 既要解决临床问题，又要避免资源浪费。 综上所述，插管患者的呼吸机救治是一项复杂的系统工程，即所涉及的呼吸机水平与医生使用呼吸机的水平、护士的呼吸管理水平以及医院的综合实力等相关。 （所有辅助部门）。 片面追求高端机器未必能提高呼吸衰竭抢救的成功率。

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