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编号:10204289
高压氧舱内呼吸机的应用进展
http://www.100md.com 《中国危重病急救医学》 2002年第9期
     海军总医院全军高压氧中心;北京100037 胡慧军;潘晓雯(综述);段蕴铀(审校)

    关键词:

    摘要:

    高压氧医学是一门年轻的学科,我国从20世纪六七十年代才开始起步。近年来随着高压氧舱数量和高压氧专科工作人员数量的增长,高压氧所治疗的疾病已涉及临床各个学科。其中高压氧与机械通气的合二为一,既扩大了高压氧治疗的适应证,又充分发挥了机械通气的优势。目前,国内氧舱多为空气加压,戴面罩吸纯氧,所以,气管切开或气管插管的患者便失去了早期治疗的机会。有文献报道〔1〕:由各种原因导致的持续性植物状态患者中,较早开始高压氧治疗的,促醒率明显高于对照组。高压氧舱内呼吸机的应用使得既需要高压氧治疗,又需要机械通气治疗或无法常规戴面罩吸氧的患者得到了及时救治,提高了急危重症患者的存活率和治愈率。

    1 高压氧环境下的呼吸生理〔2〕
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    1.1 呼吸频率:由于高压氧环境下,机体内血氧分压明显增高,抵消了低氧所引起的兴奋呼吸反射,使呼吸受到抑制,因此呼吸频率减慢,呼吸幅度变浅。

    1.2 肺活量:在高压情况下,胃肠道内气体受到压缩,体积缩小,膈肌下降,胸腔容积增大,负压加大,肺总容量及肺活量均增加,但是残气量和功能残气量无明显改变。

    1.3通气功能:在高压氧环境下,气体密度随压力增加而增加,黏滞阻力增加,胸腔容积增大,弹性阻力也增加,故而呼吸阻力增加。

    1.4 呼吸耗能:呼吸阻力和耗能增加。总之:在高压氧环境下患者会出现呼吸频率减慢、呼吸幅度变浅、肺活量增加、呼吸阻力增加等生理变化。正是,由于这些舱内外不同压力环境下的呼吸生理的不同,常压下能够满足患者需要的各个参数值到高压下并不一定适合,必须随压力变化重新调整。

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    2 高压氧舱内呼吸机应具备的条件

    2.1 严禁易燃易爆品进舱是保障氧舱内人员及设备安全的必要条件。中华医学会高压氧医学分会颁布的氧舱管理规则〔3〕中指出:氧舱内电器导线应带有金属保护套管,固有电器的电压不能超过24 V。舱内呼吸机应减少使用电源及导线,坚决不用交流电,最好为气动。

    2.2 设备简便,易于装卸、连接和操作,家属及陪伴在简单培训下能掌握。

    2.3 具备较多的功能,如:多种通气方式、雾化吸入、吸痰、呼气末正压(PEEP)通气(带有PEEP的机械通气是高气压或高压氧治疗某些并发急性肺损伤疾患有效的辅助手段〔4〕)、报警监测、氧饱和度及氧分压监测等。

    2.4 在高压下气体密度上升,呼吸阻力增加,呼吸管路连接必须紧密,呼出气应排出舱外,并严格控制舱内氧浓度小于0.25〔3〕。
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    2.5 预防氧中毒,控制吸入气氧浓度(FiO2)。经研究证明〔2〕,机体吸入高浓度、高分压的氧气或吸氧时间过久,将容易导致氧中毒。尤其是有肺部疾患、体质较差、使用激素及未服用抗自由基药物的患者。

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    2.6 各参数调节要适应压力变化,并在各压力下重新标定。

    3 国外应用情况

    20世纪七八十年代,当我国高压氧刚刚兴起时,国外已有使用舱内呼吸机的报道了。如美国Sechrist公司生产的Sechrist 500A型呼吸机〔5〕,它与单人氧舱的舱门巧妙地连接在一起,控制系统在舱外(包括气体流量大小开关,吸、呼气时间调节钮,手动装置,呼吸机开关),呼吸机的连接回路在舱内(包括气道压力表,肺量表,文丘里装置,雾化器,PEEP阀,真空调节器,负压吸引装置等)。该呼吸机使用特点为:①医务人员与患者隔舱分开;②气源压力0.45~0.58 MPa;③通气量大于15 L/min时、尤其是治疗压力大于0.20 MPa时使用受限;④无报警装置;⑤PEEP大于0.49 kPa(1 kPa=10.20 cmH2O)时使用受限;⑥气动、时间切换,FiO2分为空、氧两档。Weaver等〔6〕研究发现,潮气量(VT)是肺顺应性(CL)、舱内压和呼吸机气源压力的函数。舱内压为0.15~0.20 MPa时,即使CL正常,VT也下降10%以上。作者得出结论:①持续监测VT,保持有效的肺通气量,防止肺气压伤和对血流动力学方面的不良影响。②气源压力保持在0.48~0.58 MPa,以保证足够的VT。如果舱内压下降,通过调节通气流量和(或)吸气时间以保证足够的VT。Weaver等〔7〕对呼吸机改造后,通过一个装在文丘阀旁边的空气混合袋,使FiO2可调,以避免发生氧中毒。
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    Gallagher等〔8〕于1978年应用模拟肺对气动Emerson呼吸机、IMV Bird呼吸机、改进的Mark 2 Bird呼吸机和Urgency Bird呼吸机等4种高压环境下应用的呼吸机进行了评价。其特点如下:①气动Emerson呼吸机:气动,有文丘里系统。②IMV Bird呼吸机:时间切换,流量可调,吸气时间、频率可调,有吸入气流量减速装置。③改进的Mark 2 Bird呼吸机:时间切换,流量可调,吸气时间、频率可调,但没有吸入气流量减速装置,改进后新增加了2套平行的吸入和呼出装置,从而保证VT在100~5 000 ml。④Urgency Bird呼吸机:时间切换,压力限制,流量可调,吸气时间可调,气源压力0.68~1.20 MPa。结果:IMV Bird和Urgency Bird呼吸机在0.3 MPa失效,改进的Mark 2 Bird呼吸机在0.4 MPa失效,气动Emerson呼吸机在0.6 MPa以下VT保持不变。Ross和Manson〔9〕1977年应用模拟肺检测了3种高压氧舱内呼吸机的使用情况:①Pneupac呼吸机:时间切换,容量限制,气动元件控制,气源压力为0.25~0.60 MPa,提供可变VT 230~1 370 ml。②Motivus呼吸机(PV型):时间切换,容量限制,气动元件控制,气源为空气或氧气,压力为0.41 MPa,提供固定VT。③Stephenson Minutman呼吸机:压力切换〔切换压力为+1.87 kPa(1 kPa=7.5 mmHg)和-1.20 kPa〕,气源压力为0.41 MPa,FiO2分0.50、1.00两档,气源为设于舱内的氧气筒。评价:前两种呼吸机为了维持恒定的吸/呼比,不断增加呼吸频率,结果吸气时间下降,最终导致VT下降,在0.3 MPa环境下只能提供0.1 MPa时VT的25%。第3种呼吸机因为是压力切换,到达切换压力的吸气时间逐渐随舱压增加,从而保证了压力增高时VT不变。作者认为理想的舱内呼吸机应能持续提供一种不随舱压变化的固定的呼吸模式。
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    Saywood等〔10〕在1982年评价了Penlon Oxford呼吸机在0.6~3.1 MPa环境下的工作情况。此型呼吸机另接气源提供动力(与患者吸入气源不同),预设容量,时间切换,气流量恒定,VT自动锁定在200~1 200 ml,流量可设定在200~1 000 ml/s。气源为压缩空气或氦气,压力比舱内压高0.34~0.68 MPa。VT等于800 ml。0.1~0.6 MPa是在空气环境下进行(一般减压病的治疗压力范围),0.6 MPa以上则在氦氧环境下进行。随着舱压的增加,气体密度增加,阻尼作用增加,呼吸机内各个阀门的开放会延迟,但该呼吸机通过驱动气缸两端的两个相同的阀门使得吸/呼比、呼吸频率不随舱内压力的改变而改变,从而保证了VT不变。该型号的呼吸机可提供准确可靠的VT,但缺少呼吸频率、VT、脱机、窒息监测。为克服该机缺点,Youn等〔11〕1989年报告了将Ohmeda容量监测仪(靠电池供电驱动,连续工作6小时)连于上述呼吸机上,从而解决了呼吸参数的监测问题。

    4 国内应用情况
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    到目前为止,国内关于舱内呼吸机的应用还处于起步阶段。朱剑铭等〔12〕1999年报道了在0.10~0.25 MPa环境下应用美国Impact公司生产的鹰牌754型简易呼吸机的情况。该呼吸机为交、直流电两用,内部直流电源可以持续工作10小时。利用舱内吸氧气源(0.45~0.50 MPa)给呼吸机供氧,该型号的呼吸机有控制通气(CV)和间歇控制通气(IMV)两种通气方式,设有气道压力、报警装置及气道压力显示,呼吸频率、每分钟通气量可调。该机的缺点:①使用直流电源及导线;②通气方式单一;③FiO2不可调;④呼出气体排入舱内。

    据笔者了解,北京朝阳医院高压氧科也曾在高压氧舱内应用意大利产IPER 60VF型舱内呼吸机,但未见临床使用情况报道。该型呼吸机需电池供电,气源压力要求(0.350±0.075) MPa,治疗压力超过0.3 MPa时,气源压力要升高至0.550 MPa以上;有4种呼吸模式:辅助呼吸(AV)、CV、IMV、手动;FiO2有空气和纯氧两档;有自主呼吸监测装置。潘晓雯等〔13〕于2001年报道了国产QS-100型舱内气动变压式呼吸机的临床应用情况,经检索该型呼吸机是目前国产惟一一种可用于高压氧舱内的呼吸机。该型呼吸机的特点:①气动气控、定压、时间切换,无电源及导线;②AV、CV两种通气方式,可加PEEP;③具有负压吸引、压力限制、雾化吸入等功能;④气源利用舱内吸氧气源(0.5~0.6 MPa);⑤FiO2有空气和纯氧两档;⑥废气排出舱外。该型呼吸机与国外的舱内呼吸机及常压下应用的呼吸机相比,存在以下不足:①环境压力超过0.25 MPa时,呼吸参数不准确,为保证正常使用,必须适当调整气源压力,并持续监测,调整各参数;②FiO2不可调;③呼吸模式单一;④智能化水平低。近10年来,通气新模式不断增多,这些新模式有两个特点〔14〕:①将微机技术应用到通气机中,使通气智能化;②以气道压力的变化来管理和支配通气。在常压下选择最佳PEEP的标准,各学者意见尚未统一〔15〕,在高压下应用,还需进一步探讨。
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    国外从20世纪70年代起就有了关于舱内呼吸机的报道,但大多局限于应用模拟肺对呼吸机的性能进行评价,真正用于临床患者的报道很少。Weaver等〔6,7〕报道测试Sechrist 500A型呼吸机功能时,提到了减压病、气栓症、气性坏疽、一氧化碳中毒等危重患者应用舱内呼吸机。国内朱剑铭等〔12〕报告了1例呼吸、心跳骤停的患者应用舱内呼吸机抢救成功。潘晓雯等〔13〕报告的治疗病种包括一氧化碳中毒、重型颅脑损伤、自缢、溺水、格林巴利综合征、急性缺血缺氧性脑病(心脏手术后)等。总的来说,国内治疗病种要比国外丰富。综上所述,国外应用舱内呼吸机已有20余年的历史,而我国只有几年,而国产的舱内呼吸机更是刚刚起步。我们相信在不久的将来,舱内呼吸机的应用必将有一个更广阔的前景。

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    参考文献

    〔1〕高春华,侯岚,武兰萍,等.高压氧治疗持续性植物状态50例〔J〕.中国危重病急救医学,1999,11(3):184-185.〔2〕高春锦,杨捷云.实用高压氧学〔M〕.第1版.北京:学苑出版社,1997,5,34-35,107-109.
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    〔3〕中华医学会高压氧医学分会.医学用高压氧舱管理与应用规则〔S〕.2001-08(27,30).

    〔4〕高光凯.高气压环境下机械通气应用进展〔J〕.高压氧医学杂志,1995,4(1):35-37.

    〔5〕Eric P K.Hyperbaric medicine practice〔M〕.2nd ed.Flagstaff Arizona USA:Best Publishing Company,1995.198-201.

    〔6〕Weaver L K,Greenway L,Elliott C G.Performance of the Sechrist 500A hyperbaric ventilator in a monoplace hyperbaric chamber〔J〕.J Hyperb Med,1988,3(4):215-225.
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    〔7〕Weaver L K.Air breaks with the sechrist 500A monoplace hyperbaric ventilator〔J〕.J Hyperb Med,1988,3(3):179-186.

    〔8〕Gallagher T J,Smith R A,Bell G C.Evaluation of mechanical ventilators in a hyperbaric environment〔J〕.Aviat Space Environ Med,1978,49:375-376.

    〔9〕Ross J A S,Manson H J.Behaviour of three resuscitators under hyperbaric conditions〔J〕.Aviat,Space Environ Med,1977,48:26-28.

    〔10〕Saywood A M,Howard R,Goad R F,et al.Function of the Oxford ventilator at high pressure〔J〕.Anaesthesia,l982,37:740-744.
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    〔11〕Youn B A,Myers R A M.Volume monitor for mechanical ventilation in the hyperbaric chamber〔J〕.Crit Care Med,1989,17:453-454.

    〔12〕朱剑铭,朱臣梁,孟庆刚.高压舱内呼吸机的使用〔J〕.上海生物医学工程杂志,1999,20(3):60-62.

    〔13〕潘晓雯,胡慧军,魏建芬,等.国产QS-100型高压舱内气动变压式呼吸机的临床应用〔J〕.中华结核和呼吸杂志,2001;11(24):697.

    〔14〕俞森洋.机械通气研究的进展〔J〕.中国危重病急救医学,1998,10(9):571-574.

    〔15〕刘书盈,刘又宁.最佳呼气末正压〔J〕.中国危重病急救医学,1998,10(9):565-567.

    作者简介:胡慧军(1974-),男(汉族),河北省保定市人,硕士研究生,医师。, http://www.100md.com