從風箱的工作原理看懂麻醉機

現代的麻醉機形色各異，已經開發了很多不同的功能，但其最基本也是最重要功能還是輔助或控制呼吸。關于麻醉機的工作原理，細講起來非常復雜，最核心的氣路循環是麻醉機的精髓，本文通過麻醉機風箱的工作原理簡單闡述整個呼吸過程。

臨床上，麻醉機經典控制方式為氣控電動，最明顯的標志就是呼吸機風箱，控制呼吸中的風箱就相當于球囊。
中心供氧進入麻醉機就會被分成三股支流：新鮮氣流、快速充氧、呼吸機氣流；此三者相互獨立，但麻醉醫生能調節的氣流只有新鮮氣流，呼吸機氣流自我調節且不參與氣體交換，下圖為一張麻醉機簡易氣路示意圖。
繪圖：邱飛龍

本文插圖

手控模式
很明顯此模式下只適用于輔助呼吸或自主呼吸，球囊及APL閥在此時才有作用；患者呼出的氣體通過呼氣閥進入貯氣囊，且不經過二氧化碳吸收劑；當氣道內壓力超過APL閥設置壓力時氣體就會溢出，吸氣時主要來自新鮮氣體與貯氣囊，當新鮮氣體流量超過患者每分鐘通氣量時，手控模式下就不會有重吸收。
機控模式
轉換成機控模式后，每次呼吸將會有呼吸機氣流與患者呼吸氣流同時工作，稱為雙回路系統呼吸機，也即氣動與電控；兩股氣流不混合，存在于風箱的里外側。
呼氣時，呼出的氣體與新鮮氣混合后填滿風箱，過多的氣體會通過一側的POP-OFF閥（自啟壓力一般默認為1-2cmH2O）排出。
吸氣時，呼吸機氣流進入風箱與外殼的密閉空間內，通過壓力壓縮驅動風箱內氣體進入呼吸回路，同時一小部分氣體控制POP-OFF閥處于關閉狀態（如下圖）。
圖片來自《摩根麻醉學》

本文插圖

了解了工作原理，那麻醉機是怎樣精準控制每一次呼吸？
事實上，通過風箱下降的讀數判斷患者潮氣量是極其不準確的，每次控制呼吸中的潮氣量差異受以下四個因素影響：

呼吸機-新鮮氣流連鎖
我們知道整個吸氣階段呼吸機的POP-OFF閥是關閉的，這樣才能保證預設的氣體全部進入呼吸回路，但有一個很大的問題，這個階段新鮮氣流也一直在送氣！如新鮮氣體流量4L/min ，吸呼比為1:2 ，頻率為12次/分；每次潮氣量將增加來自新鮮氣流的額外量=4000×0.33/12=110ml ，這個增加量稱為呼吸機-新鮮氣流連鎖。
回路順應性
標準成人回路順應性為5ml/cH2O ，如回路峰壓是20cH2O ，則在吸氣階段可損耗100ml；正由于這個原因，小兒回路設計得更加堅硬，順應性下降至1.5-2.5ml/cH2O 。
氣體壓縮
在回路中驅動氣體也會造成氣體壓縮丟失，正常情況下為潮氣量的3%左右，如潮氣量為500ml ，氣體壓縮可造成15ml左右損失。
呼吸機或患者氣道漏氣
此部分還包括二氧化碳氣體監測時取樣氣體，其表現形式為漏氣。

現代先進的麻醉機有很多方法減少潮氣量差異。麻醉機開機自檢主要是檢查系統順應性及回路漏氣，通過這些結果自動調節風箱，但注意回路漏氣不補償；有些麻醉機連續監測新鮮氣流量后，呼吸機自動減去呼吸機-新鮮氣流連鎖量，稱為預先調節；有些則在吸氣閥處連續監測實際潮氣量，比較設置潮氣量后進行調整補償，稱為反饋調節。
除此以外，現在更先進的麻醉機可以實現電動電控，可僅在呼氣相輸送新鮮氣流，從而解除呼吸機-新鮮氣流連鎖，達到潮氣量更精確，更適合體重小的小兒患者；當然，作為最經典的氣控電動麻醉機，現仍是主流。
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