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慢阻肺用的双水平呼吸机是如何工作的

呼吸鸡 2020-04-12 791浏览 0评论 0个赞

很多人不清楚肺功能不好的病人使用的无创呼吸机的工作机制,所以今天我就来为大家详细的讲解一下无创呼吸机的工作原理是什么。

首先为了大家能够从原理上了解呼吸机的工作原理,所以大家在阅读本文章的重点是把我画的几个原理图搞清楚,只有搞清楚原理图才算真正的掌握无创呼吸机的底层运行逻辑。

慢阻肺用的双水平呼吸机是如何工作的

底层逻辑之压力(吸气压与呼气压)

慢阻肺或者是心肺功能不好的病人使用的无创呼吸机主流的是“双水平呼吸机”。双水平呼吸机就是指有两个压力,一个是吸气压,一个是呼气压。

吸气压是病人吸气时呼吸机提供的压力

呼气压时病人呼气时呼吸机提供的压力

呼吸机压力从哪边来

呼吸机压力是呼吸机内部的马达通过转动获得的,马达转速越高压力就越大,反之则压力越小。

通过图片来理解吸气压和呼气压

慢阻肺用的双水平呼吸机是如何工作的

上图是双水平呼吸机的一个完整的呼吸周期压力图。首先我们看图中有两个数值,分别是“5”和“10”,其中5就是指的是呼气压,10指的是吸气压,它们的单位是厘米/水柱。

假设有一位病人使用这台呼吸机,压力设定为510,那么当病人吸气的时候,呼吸机马达会加快旋转,以10个压力往病人的面罩里面送气,当病人吸入足够多的空气时,病人由吸气转入呼气,这时呼吸机马达降低转速,以5个压力往病人的面罩里面送气。

以上就是一个完整的呼吸机送气流程,简单来说就是:

触发送气————呼吸机提高压力(10

触发呼气————呼吸机降低压力(5

一直吹气病人如何呼气

如果你看到这里话,那么你应该会有一个疑问,那就是呼吸机不管在吸气还是呼气状态下都是往面罩里面送气,理论上吸气比较容易,呼气时还呼吸机还往面罩里送气,病人不会难受吗?按理说应该在呼气时呼吸机最好往外抽气是最好的。

其实病人往外呼气并不难受,因为病人吸气压为10,呼气压为5,那么这中间就会有5个压力差。也就是病人呼气时,由于肺内部压力很高,并且这个压力远远大于呼气压5,那么这时高压力会自然往低压处流动,病人并不会觉得吐气困难。

举个例子,就以喝牛奶为例,当我们用吸管喝盒装牛奶的时候,如果我们往里面吹气,即使我们不吸,牛奶也会自然往外流动,原因就是牛奶盒里面的压力大于外界大气压。

慢阻肺用的双水平呼吸机是如何工作的

原理简单不代表没有技术含量

如果看到这你可能会觉得这个呼吸机的技术也太简单了,就是一台高级版的鼓风机而已。如果你这么认为就错了,虽然原理简单,但是要符合病人的使用需要一点也不简单。

机器触发

上述我们知道,双水平呼吸机就是一个高压力和低压力来回的切换送风,但是机器是怎么知道什么时候该加压,什么时候该降压呢?

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呼吸机升压与降压是机器的触发传感器控制的,上图也看到了,在升压时有一个吸气压触发点,也有一个呼气压触发点。

机器就是根据病人有没有达到触发阈值来觉得降压还是升压的。

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要想弄明白这个问题还得看图。上图是呼吸机的触发点与患者流量的关系。我们假设病人现在处于呼气阶段,那么这时呼吸机再在以5个压力往外吹风,理论上呼气末阶段病人既不吸气也不呼气,这时机器与病人之间的通气流量应该相对为0。当病人吸气的时候,就会让人为的提高通气流量,当机器探测到吸气流量达到加压标准的时候,机器就会上升压力。

上述就是呼吸机的“吸气灵敏度”,我们可以想象,当呼吸机的吸气灵敏度不灵敏的时候,病人想吸气,但是机器不加压,病人不想吸气的时候,机器加压,或者是呼吸机压力上升的很慢,与病人的正常呼吸之间不同步,那么这就会导致“人机同步性”不理想,严重的会导致呼吸混乱,病人觉得很难受。

反过来呼气灵敏度也是同样的道理,呼气灵敏度就是机器根据病人的峰流速的百分比来切换到呼气压。

大家可以自己深呼吸一下,感受一下呼吸细节。回想一下刚刚的呼吸,是不是刚开始吸入的气流很大,当达到一定程度我们就转入呼气。呼吸机的呼气触发也是根据这个原理,呼吸机先测出病人最大吸入空气时的流速,然后根据算法当病人吸入的流速降到峰值的百分之多少就触发呼气,比如说呼气触发是在吸气流量峰值的75%时触发,那么达到这个值的时候机器就会切换到呼气压。

当然每个人的切换指标是不同的,所以好的呼吸机都会提供不同的档位供病人使用,像图片中有极高、中、极低等指标就是对应不同的流速感应值。

现在大家就应该知道呼吸机的触发性能直接关系到使用效果,如果触发不灵敏或者是过于灵敏都会导致使用出现压力延迟或者是误触发等问题,除了触发呼吸机压力的及时性也关系使用效果。

压力的及时性(压力上升下降的速度)

当呼吸机接收到触发指令之后,那么呼吸机就应该开始执行这个指定,比如说吸气触发就是加大压力,呼气触发就是降低压力。但如果执行指令不及时也会影响使用效果。

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再来看一张图片,图中可以看到呼气压上升到呼气压是需要时间的,这个时间叫“压力上升时间”,可以想象假如压力上升时间很慢的话,病人可能会觉得很闷,还没等压力上升到最大已经转到呼气阶段了,那么这台呼吸机就不能保证病人使用的效果。所以压力上升的时间一定要足够的短,最好能做到接收到指令立马就能执行的水平。

稳定的平台压

我们可以在上图中的压力波形图是一个梯形,在吸气与呼气之间有一个稳定的平台期也称为“压力平台”。我们知道我们吸气阶段是先大量吸气然后慢慢的减少吸气,最后才是呼气。而呼吸机提供一个稳定的平台压力是有利于最大化的提高病人的吸气量,如果呼吸机的波形是三角形就不利于病人正常的吸气。而如果呼吸机马达性能不行就不能保证机器能够提供稳定的压力平台。如果呼吸机提供的压力波形是三角形的话,那就是病人还没吸够气,机器就触发呼气压了,病人就会觉得这个气一抖一抖的,没办法充分的呼吸。

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