呼吸机工作原理和常见故障

[技术交流]

呼吸机工作模式原理及常见故障分析

[摘　要]　主要介绍了呼吸机工作模式的原理，并通过日常维修经验总结出呼吸机的常见故障及其处理方法。
[关键词]　呼吸机；工作原理；故障分析

Abstract：the text mostly recommend the working modes of Ventilator，and summarize troubleshooting from routine service experiences．
Key word：ventilator  working theory  analyze troubles

随着医疗水平的不断提高，呼吸机已经成为一种常规医疗设备，广泛应用于医院各临床科室中，发挥着急救、治疗、康复等作用。作为医院的设备维护人员，笔者在长期的维修工作中发现，不少使用者在对呼吸机的使用和维护过程中还存在许多问题，这直接影响了呼吸机救治工作的顺利进行。究其原因，主要是一些使用者对呼吸机的工作原理、工作条件和日常维护还不是很熟悉。现以熊牌1000型呼吸机为例，就相关问题作个探讨，希望能对有关医护人员及工程技术人员起到一点借鉴作用。
1　呼吸机的一般结构
呼吸机主要由供气装置、控制装置和病人气路三部分组成。
1．1　供气装置
由空气压缩机（提供高压空气）、氧气供给装置和空氧混合器组成。主要提供给病人吸入的氧浓度为21%~100%的含氧气体。
1．2　控制装置
由计算机对设置参数及实测值进行智能化处理，通过控制器发出不同指令来控制各传感器、吸气阀、呼气阀来满足病人的呼吸要求。
1．3　病人气路
由气体管道、集水杯、细菌过滤器、湿化器、流量传感器等组成。
2　呼吸机模式的基本原理
2．1　基本呼吸模式
Assist CMV（辅助/控制通气）的基本原理
当一个呼吸周期时间一到（设定的控制频率决定呼吸周期），或由患者启动辅助触发时送出通气。   
a．患者没有自主呼吸时，呼吸机当按临床设置好的参数进行间歇正压通气
b．患者有自主呼吸而且吸气努力达到触发敏感度阈值时，呼吸机将由病人触发启动一次与控制呼吸相同潮气量峰流速的呼吸。
SIMV（同步间歇指令性通气）的基本原理
在此模式里，容量控制和自主（或压力支持）呼吸共存，在容控呼吸间歇患者可进行自主呼吸，自主呼吸所需的混合气体由按需系统提供，其瞬间气流可大于200L/分。
当描述SIMV工作的基本原理时，“辅助窗口”的概念是很有用的。
当一个预定的容控呼吸到来时（其间期长短取决于频率），辅助窗口打开并等待患者的吸气努力，患者吸气努力达到触发灵敏度，呼吸机按照设定的峰流速和波形释放预设潮气量，一旦一个容控呼吸被触发，辅助窗口就关闭，容控呼吸启动，此后患者再继续努力只能进行自主（或压力支持）呼吸直到下一个机械呼吸的到来。
如果患者出现窒息或者呼吸机检测到病人的吸气努力，那么，呼吸机将会在下一呼吸周期到来时自动给予控制呼吸并按照设置的呼吸频率进行通气直到患者下一个吸气努力被感应到。
如一个窒息周期产生，被检测的呼吸频率少于临床设置的呼吸频率报警下限，则声/光会报警并在报警显示窗显示“AP”。
CPAP的基本原理
此模式时患者自主呼吸，当患者吸气努力达到或超过辅助灵敏度阈值时，其次数将由频率检测电路感知并计算出自主呼吸的频率。另外，在整个呼吸周期气道压将被维持在临床选择PEEP水平。压力斜坡调节自主呼吸期间的流速响应速率，较高的压力斜坡设置产生较快的响应时间。
2．2　附加呼吸模式
PCV（压力控制呼吸）基本原理
压力控制呼吸时，在设置吸气时间里呼吸机维持一个恒定吸气压力，呼吸机送出的潮气量由临床设置的吸气压水平、吸气时间和频率来决定。另外潮气量的变化还与患者气道的阻力和肺的顺应性的变化有关。
压力控制呼吸的启动既可以由设置的呼吸频率决定，也可以由患者吸气努力达到或超过辅助灵敏度阈值来启动。在吸气期间，呼吸机送出足够的气流以使患者管道的压力达到吸气压力的总和（加上PEEP）。例如，吸气压设置在20cmH2O并且PEEP为10cmH2O，那么压力控制呼吸的总吸气压力水平是30cmH2O。
流量持续释放以保证在预设的吸气时间内气道压稳定，当预设吸气时间过去时，送气中止。在呼气期间压力回到预置的PEEP水平。
每次压力控制呼吸开始，呼吸时间周期重置，因此当自主呼吸比预置呼吸频率快时患者可以触发每次呼吸，另一方面没有触发时，患者将接受预置频率的机械呼吸。
PC-SIMV（压力控制的SIMV）基本原理
在此模式里，既可以压力控制呼吸也可以自主呼吸。压力控制呼吸在吸气时间里维持恒定的吸气压，自主呼吸由患者控制，当压力控制呼吸到来时（间期决定于频率），辅助窗口打开并等待患者吸气努力，如患者努力达到或超过辅助灵敏度阈值时，呼吸机将送出足够的气流，使气道压达到并保持在所设置的吸气压和PEEP总和的水平。一旦某个压力控制呼吸被触发后，辅助窗口就关闭。此时吸气流量持续释放使得预置吸气时间里气道压维持恒定。当预置吸气时间过去后气体释放结束，在呼气期间压力回到预置的PEEP水平。
压力控制呼吸以后的患者的吸气努力，仅为自主呼吸（非压力控制）直到下一个指令通气周期的到来。
Pressure Augmentation（ 压力增强）基本原理
压力增强兼有压力控制和容量控制通气的好处，它提供：
a．优越的压力呼吸辅助同步效果，流量能更准确的配合患者需求，因此减少了呼吸肌的负担。
b．容量控制呼吸潮气量保证的效果。
根据临床设置的吸气压力（与峰值流速有关）和潮气量保证值的不同，以及病人的需求，肺的顺应性、气道阻力的变化，压力增强呼吸波形可以纯压控形，纯容控形或两者之间的任一种。
压力增强潮气量保证的特色，保证了患者得到最低限度的容量，即使是患者需求下降时，呼吸机也将按临床所设置的峰流速在吸气结束时送足所设置的潮气量。为了使潮气量能在病人的需求、肺的顺应性、气道阻力不相同的情况下得到保证，气道压力可以超过所设置的吸气压，旁路气流提供患者额外所需的气流。压力增强将保证最小潮气量，但不限制患者呼吸的潮气量超过这个最小设置值。
Base Flow/Flow Trigger（基础流量/流量触发）基本原理
流量触发功能提供了一个检测患者吸气努力的方法，当此功能起效时设置的基础气流从呼吸机经患者管道流到呼气阀，基础气流从呼气启动100msec后开始，如果患者吸入了此气流的任何一部分，流量的减少被流量传感器检测到，当减少的量超过操作者选择的流量触发水平，则呼吸被启动。压力触发（辅助灵敏度）还能独立于流量触发水平之外的设置，由首先检测到的触发（流量或压力）来启动呼吸。基础气流设置范围从0．2到20LPM（以1LPM为间隔），设置0LPM流量触发功能无效。流量触发水平范围从1LPM到10LPM（以0．5LPM为间隔），流量触发在所有4种通气模式里都可使用。
即使当流量触发使用时按需气流也能用于患者。如果流量触发设置超过基础气流值，患者将需要从按需系统吸取差额。
每次呼吸检测功能使得呼吸机能克服湿化器、仪器的容量和漏气对潮气量送出和呼出气量的检测所造成的误差。传感器若检测到流量泄漏，触发机构会跟进基础气流，结果改善了触发灵敏度。
3　使用过程中的常见故障分析。
呼吸机出现故障分两种情况：一种是由设备本身软硬件引起的：另一种则是由于人为操作不当导致。所以我们在处理故障时，首先必须排除人为操作不当所导致的运转失败，然后才考虑设备本身发生的故障。下面是常见故障及处理方法分析。
3．1　呼吸机无电源
检查电源插座、保险丝和电源。
3．2　气源压力丧失
a．若空气/氧气气源输入压力低于24±2psig。须检查呼吸机的气源的输入压力，检查气源的连接是否可靠，确认呼吸机面板压力监护正常。
b．检查空气气源入口过滤器是否阻塞。如阻塞须更换。
c．检查空气/氧气气源压力传感器是否起作用。若不起作用须维修或更换。
3．3　高分钟通气量
a．患者情况变化，自主呼吸容量或频率增加。此时需重新评价患者。
b．患者由容量增强补充潮气量。此时需再确认潮气量和峰流速设置。
c．任何原因造成的自动循环。需重新评价辅助灵敏度。
3．4　低分钟通气量
a．患者管道或湿化系统漏气。此时应检查呼吸机管道和湿化器。
b．呼吸回路脱落。需重新连接好。
c．呼气阀活瓣或冷凝水瓶漏气。此时需检查呼气阀/水瓶，若瓣膜/水瓶漏气破裂，须更换。
d．呼出流量传感器连接不合适。需重新连接好。
e．患者情况变化自主呼吸容量或频率减少，此时需重新评价设置值。
3．5　高气道压力
a．近端测压管或患者呼气支路弯折、阻塞。需检查管道弯折、阻塞，检查管道，排掉过多的水分。
b．患者咳嗽，气管阻塞。观察患者，需要时进行吸痰。
c．患者顺应性和阻力变化。评价患者状态，重新设置潮气量、波形、峰流速和PEEP。
d．报警设置不合适或太低。重新评价报警设置和PEEP+压力支持水平。
3．6　高呼吸频率
a．患者情况变化，呼吸频率增加。重新评价患者的状态和报警设置，注意压力斜坡的设置。
b．报警设置不合适。重新评价报警设置。
c．辅助灵敏度调节不合适，由于漏气所致自动循环。检查管道漏气，重新评价灵敏度设置。
3．7　低呼吸频率
a．患者情况变化，呼吸频率减少。重新评价患者状态和报警设置
b．患者管道漏气。检查呼吸管道。
c．辅助灵敏度设置不当。灵敏度调节合适，以便患者能触发。
d．报警设置不合适。重新评价报警设置。
e．由于吸气峰压上限报警启动使呼吸机延迟到下一个呼吸，直到气道压下降至基线上5cmH2O内。消除管道弯折，或按基线压上限报警处理。
4　呼吸机的保养
呼吸机的保养工作很重要。良好的保养可以保证呼吸机工作的安全性和稳定性。每次使用后，拆呼气阀组件、分支接头、集水瓶和活瓣，将其擦净消毒，然后按顺序重新安装。如测试膜片漏气应及时更换。检查漏气应包括所有呼吸管道、接头、呼气阀和传感器。检查空气/氧气入口集水瓶，防止水进入呼吸机。测试声/光报警是否正常。另外，每隔一个月，维护人员必须对呼吸机进行一次细菌过滤器的测试，以保证细菌过滤的有效性。

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