生理功能辅助仪器.pptx
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1、 第四章第四章 生理功能辅助仪器生理功能辅助仪器 呼吸机 麻醉机 心脏起搏器 (Pacemaker) 第1页/共46页4.1 4.1 呼吸机呼吸机 呼吸机是一种用于抢救呼吸衰竭患者的装置,常置于危重病人监护中心(ICU),对术后患者进行辅助呼吸。 现代呼吸机的发展,最早始于1915年哥本哈根的Mol-gaard和Lund,以及1916年斯德哥尔摩的外科医师Giertz。1934年Frenkner研制出第一台气动限压呼吸机“Spiropulsator”,它的气源来自钢筒,气体经两只减压阀,产生50cm水柱的压力。呼气时通过平衡器取得足够的气流,吸气时间由开关来控制,气流经吸入管入肺,当内压力升至
2、预计要求时,阀门关闭,呼吸停止。第2页/共46页呼吸机的治疗作用 改善通气功能、 改善换气功能、 减少呼吸功的消耗和节约心脏储备能力。第3页/共46页呼吸机的基本工作原理工作原理:利用机械动力建立肺泡和外环境之间的压力差,使肺泡充气和排气。也有利用高频振荡的原理产生通气。临床上所用的呼吸机从设计原理上主要有: 呼吸道直接加压(正压呼吸); 胸廓外加压(负压呼吸); 高频振荡通气(HFOV)。第4页/共46页 1940年,Frenkner和Crafoord合作,在“Spiropulsator”的基础上进行改进,使之能与环丙烷同时使用,成为第一台麻醉呼吸机。 1948年美国工程师Bennett研制
3、成功间歇正压呼吸机TV-2P,以治疗急、慢性呼吸衰竭。 1951年瑞典的Engstrom Medical公司生产出第一台定容呼吸机Engstrom100,取代了当时的“铁肺”,救治了大量的由流行性小儿麻痹引起的呼吸衰竭病人。许多工程师、医师等投入呼吸机的研究,欧洲各国纷纷生产出代表呼吸机达到10种类型。第5页/共46页 进入60年代,呼吸机的应用更为广泛,1964年Emerson的术后呼吸机,是一台电动控制呼吸机,呼吸时间能随意调节,配备压缩空气泵,各种功能均由电子调节,根本改变过去呼吸机纯属简单的机械运动的时代而跨入精密的电子时代。 1970年利用射流原理的射流控制的气动呼吸机研制成功,它是
4、气流控制的呼吸机。全部传感器、逻辑元件、放大器和调节功能都是采用射流原理,而无任何活动的部件,但具有与电路相同的效应。 80年代后计算机技术的迅猛发展,使新一代多功能电脑型呼吸机具备了以往不可能实现的功能,如监测、报警、记录等。 进入90年代,呼吸机不断向智能化发展,计算机技术的应用使呼吸机的性能更臻完善。第6页/共46页 我国呼吸机的研制起步较晚,1958年在上海制成钟罩式正负压呼吸机。1971年制成电动时间切换定容呼吸机。 呼吸机按其工作方式可分为气动手动、电动电控(电子控制或计算机控制)、气动电控等,现代呼吸机大都采用气动电控方式。按其应用范围又可分为成人、小儿及新生儿呼吸机,最先进的呼
5、吸机可一机多用,适合各种不同的患者。第7页/共46页 呼吸机的组成可分为气路系统和电路系统两大部分。呼吸气体用的是空气压缩机压缩的空气(即所谓气动方式),有的呼吸机还可将氧气通过氧气管道与压缩空气混合。储气室中的压缩空气经调节阀进入脉动缓冲室,调节阀的出口压力一般调节在20磅/平方英寸。当吸气时,吸气单向阀自动打开,脉动缓冲室中的压缩空气经过气流量控制阀、吸气流量传感器和吸气单向阀进入患者气道。患者气道出口是一个三通管,一路是吸气通道,一路是气道压力测量通道,一路是呼气通道。当呼气时,吸气单向阀自动关闭,呼气单向阀自动打开,呼出的气体经呼气控制阀、呼气流量传感器及呼气单向阀排入大气。第8页/共
6、46页呼吸机气路系统组成框图呼吸机气路系统组成框图 第9页/共46页 气路系统是由电路系统(计算机控制、监测、显示及报警系统)控制的。控制对象有:2个控制阀门(进气流量控制阀,控制范围为6毫升180升/分;呼气控制阀,进行开关动作控制),2个流量测量传感器(吸气流量传感器和呼气流量传感器,测量范围6毫升180升/分),3个压力测量传感器(系统压力传SCS感器(030磅/平方英寸)、进气压力传感器(040厘米水柱)和气道压力传感器(-20140厘米水柱)。 各种传感器的输出经放大后到A/D转换器,经A/D数字化后进行计算机处理。计算机通过接口控制驱动电路,从而控制吸气流量控制阀的开启程度及呼气控
7、制阀的通断。计算机一般采用12个单片机芯片。第10页/共46页 呼吸机能根据设定值,由微机自动检测及自动控制。老式的呼吸机多采用开环控制,现代呼吸机则采用闭环控制。主要控制的通气方式有以下4种: 间歇式正压通气方式(IPPV)。 同步间歇式强制通气方式(SIMV)。 潮气量支持通气方式(PSV)。 可调压潮气量控制通气方式(PCV)。第11页/共46页 间歇式正压通气方式(IPPV)的气道压力控制波形如图,要求控制参数为:呼吸率15次/分 (呼吸周期T1=4秒),吸气时间T2=1.2秒,上升时间T3=0.08秒,暂停时间T4=0.2秒,呼气时间T5 (余量)=2.6秒,潮气量 (每次吸入)50
8、0ml,压力上限P=50cmH2O。 第12页/共46页 计算机可对压力、流量等参数进行自动检测及显示 (有数码显示、LCD显示及电子模拟显示等多种显示方式),有的呼吸机还用液晶显示屏实时动态地显示压力波形、流量波形及潮气量波形。计算机还可以自动测量峰值压力、平均压力、呼气末压力、自主呼吸同步控制方式时的呼吸率、吸气呼气时间比、吸气容量、呼气容量、呼气每分钟容量等。对某些重要参数(如气道压力、潮气量、每分钟通气量、供氧浓度等)可进行上、下限越限报警。 第13页/共46页 现代呼吸机的发展趋势是呼吸监护仪,即不但控制呼吸,而且还能实时监视血氧饱和度,以判断呼吸效率如何。另外高频呼吸机也是一种发展
9、方向。现代呼吸机继续发展各种新的通气方式,研究最先进的软件技术,使呼吸机具有学习功能及预测功能,即可自动获得患者的吸气努力与呼吸机供气之间的压力、流量和容量的关系,及时预测患者当肺顺应性及气道阻力等因素变化时的新的需求量,并及时反馈控制流量阀和电磁阀,使患者和呼吸机保持和谐。第14页/共46页4.2 4.2 麻醉机麻醉机 麻醉机是手术室必备的设备,它有两个方面的功能:一是实施全身麻醉,即麻醉气体或蒸气 (氧化亚氮、氟烷、安氟醚和异氟醚等多种麻醉剂)与氧气混合后输入通气系统;二是供氧和进行辅助或控制呼吸。 第一台麻醉机是于1846年发明的,实际上是一个装有乙醚的球形玻璃蒸发器。经过上百年一次又一
10、次的改进,到20世纪80年代末,出现了由微机控制的具有麻醉、呼吸及监测功能的全能型麻醉机。 第15页/共46页第16页/共46页现代麻醉机由四个部分构成:1.气路系统 气路系统是麻醉气体吸入和呼出的控制通道,由气源、内气路和外气路构成。气源是装有麻醉气体的贮气筒和氧气的贮气筒。内气路由减压装置、气动截断阀和流量计等部件组成,外气路由单向活瓣 (吸气活瓣和呼气活瓣)、贮气囊和二氧化碳吸收器等部件组成。 第17页/共46页第18页/共46页2.蒸发器 蒸发器是麻醉机的关键部件,它既能有效地蒸发麻醉药液,又能精确地控制麻醉蒸气的浓度。麻醉蒸气通过截断阀和精密流量计后,与从减压阀来的压缩空气在贮气囊混
11、合,然后通过吸气活瓣进入气道,呼气时吸气活瓣关闭,呼气活瓣打开,呼出的气体通过呼气活瓣进入二氧化碳吸收器,再回到贮气囊,周而复始,形成封闭式环流系统。二氧化碳吸收器盛满钠石灰或钡石灰,用于吸收二氧化碳。第19页/共46页3.呼吸器 呼吸器是用于麻醉过程中控制/辅助病人呼吸及全面监测病人状况。根据其驱动方式可分为电动和气动两种,现代麻醉机多采用气动呼吸器。气动呼吸器用压缩气体驱动,靠控制对气容的充气时间,或气道压力信号的传递来控制呼吸频率和呼吸比,潮气量、通气量、呼吸频率、呼吸比等参数均可调节。第20页/共46页4.监测系统 监测系统用于监测麻醉机各部分的工作情况、病人的通气情况和病人的生命体征
12、,异常时报警。监测的内容主要有:气道压力,潮气量及每分钟通气量,氧浓度,呼气末CO2浓度,血氧饱和度 (SaO2),麻醉气体浓度,病人的心电和血压,其他呼吸参数 (如死腔气与潮气量之比、气道阻力及胸肺顺应性等)检测。现代麻醉机采用计算机控制,具有先进的传感系统、气路系统、病人信息反馈系统、自动控制系统、多参数自动监测、显示及报警等功能。第21页/共46页麻醉深度监测 麻醉深度是对镇静水平、镇痛水平、刺激反应程度等指标的综合反映,而这些指标反映的中枢部位不尽相同,所以麻醉深度监测应该是多指标、多方法综合监测的结果。 深度监测的标准应满足如下条件: 能显示知晓前的浅麻醉阶段; 能准确反映麻醉药在体
13、内的浓度; 对不同刺激模式,尤其是外科手术刺激敏感; 能即时显示结果; 能在统一标准下反映所有麻醉药的麻醉深度; 经济、使用方便。第22页/共46页脑电双频指数(BIS) BIS是通过对脑电图波形的时域特征分析,运用快速傅立叶变换技术(FFT),进行处理,计算得到的综合指数可以直接测量麻醉药和镇静药对大脑皮层作用的效果从而反映麻醉药和镇静药对麻醉意识深度的影响。 BIS是将EEG的功率和频率经双频分析得出的混合信息拟合成一个最佳数字用0100分度表示,数值减少时表示大脑皮层抑制加深。 第23页/共46页听觉诱发电位指数(AEPindex)1、听觉诱发电位: 听觉系统在接受声音刺激后,从耳蜗到大
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