呼吸機技術和市場現狀

用輔助呼吸的機械搶救呼吸衰竭患者已成為現代醫院不可缺少的手段。近幾十年來,呼吸機技術發展極為迅速,處于技術領先地位的世界知名廠商就多達20余家。其中有些是具有20年以上生產歷史的老廠,如美國Bird公司;有些是近10年來的后起之秀,如美國Puritan Bennett公司和Newport公司、德國Siemens公司、法國Teama公司等。他們的產品各有特色,也都占有一定市場。

任何一個呼吸機的工作原理都在于建立一個大氣2肺泡壓差,達到肺的通氣。呼吸機經呼吸道開口以氣體直接加壓,超過肺泡壓產生壓力差,氣體進入肺部-吸氣狀態;釋去壓力,肺泡壓高于大氣壓,肺泡氣體排出體外-呼氣狀態。為達到最好的通氣治療效果,醫生要根據病人病情選擇適當的通氣模式。呼吸機常用的通氣模式有:間歇性正壓通氣(IPPV),同步間歇性強制通氣(SIMV),壓力支持通氣(PSV),壓力控制通氣(PCV),呼氣末正壓(PEEP),持續氣道正壓(CPAP)等。新的通氣模式有:適應性肺通氣(ALV),均衡輔助通氣(PAV),壓力預置通氣(PPV),高頻呼吸(HFA)等。

呼吸機的基本結構主要有氣路和電子控制二

大部分組成。氣路部分主要是一個氣體傳送系統,包括氣體供應(氣體儲存、壓力支持)、氣體傳輸、壓力流量監測和校正。壓縮空氣、氧氣按設置所需的比例混合后,通過管道及相關伺服閥門以設置的氣壓、流速送到病人端。流量傳感器將測量到的實際值饋送到電子控制部分與面板設置值比較,利用兩者間的誤差通過控制伺服閥門來調節吸入和呼出氣體。電子控制部分的主要功能是控制呼吸機以一定的頻率、潮氣量進行通氣,同時監測相應傳感器的反饋數據,超過限定范圍時報警提示。

呼吸機技術從誕生至今已經發展到比較成熟的階段,其主要應用技術及理論有:(1)從呼氣相到吸氣相轉化的四種觸發模式(定壓、定容、時間、流量)已普及用于各類呼吸機;(2)多達十幾種通氣模式可滿足臨床的不同要求;(3)電子計算機的應用大大提高了機器運行的靈活性、可靠性和智能性,并使呼吸機的小型化成為可能。其技術特點可歸納為以下幾個方面:

一、舍棄壓力切換方式,改用容量切換方式或時間切換方式。在時間切換方式下,有的對潮氣量加以限定,有的對氣道壓力加以限定。容量切換方式中,也加有氣道壓力限定。總之,這些措施的目的是保證氣道壓力不超過某一上限,以防止氣道壓力過高。壓力切換方式的缺點是潮氣量往往過低,不能滿足肺泡氣體交換要求。但是,有的廠商生產的呼吸機仍然采用壓力切換方式,因為這對新生兒和嬰兒是一種較安全、有效的方式。

二、保留IPPV及SIMV兩種最基本的通氣方式。對于容量切換及時間切換兩種方式孰優孰劣,醫學界及工程界尚無定論,仍呈發展趨勢。

三、加強微機作用。以前的呼吸機多采用電子線路控制,而目前幾乎已完全微機替代,有的廠商還采用多CPU技術,以加強功能。新型呼吸機都設有自動檢驗、自動校正、數據通訊、多參數監測及顯示、通氣氣流及壓力實時波形顯示、多參數監測及顯示、通氣氣流及壓力實時波形顯示、多參數自動報警等功能。而且功能的改進,基本上只需更新軟件。

四、為了有效防止“呼吸機肺”,而且又能保證臨床各種需要,各廠商相繼采用PS(壓力支持)、MMV(強制瞬間通氣)、MSV(主從通氣)、CF(連續氣流)、APRV(氣道壓變化通氣)、BUV(備用氣道)等技術。已被臨床證實有效的首推PS方式,MMV及APRV也有較好的效果。

五、同樣,為了防止“呼吸機肺”,有的廠商推出高頻呼吸機,如Acuttronic公司的AMS21000型呼吸機是一種高頻噴射式呼吸機,噴射作用使送入氣管的氧氣附加一定的速度,以改善氣體交換功能。這一方式有其潛力,但臨床效果并不理想,所以商品問世后,占有市場不大,有待發展。

目前,各大廠商仍著眼于以上第四條所述內容,特別是PS、MMV、APRV等,這類呼吸機約占有95%的市場,其共同特點是在解決“呼吸機肺”問題上各有所長。

PS是SIMV的原則性改進。基本原理是在患者自主吸氣時,啟動機器供氣,供氣流量開始時迅速增大到PS所設定的最大值,隨氣道壓升高,流量逐漸下降,當流量下降為最大流量75%時,停止送氣,進入呼氣相,并等待下次患者自主吸氣。其主要特點是:潮氣量可以按需獲得;人機和諧,特別是在呼氣相;呼吸功可減至最低,患者舒適;脫機過程自然、易行。

MMV是PS的一種改進方案。它以每分鐘總潮氣量為基礎,在患者自主呼吸能力增強后,PS自動減低,但保持每分鐘總潮氣量不變,直至脫機。其主要優點是除具有PS的優點外,脫機過程可以自動完成。

APRV也是PS的一種改進。它通過呼氣閥控制PEEP,以形成與自主呼吸同步的變量。通常設定為每2～3次自主呼吸,PEEP變化一次。當PEEP由高變低時,潮氣量自動成倍增加,PEEP由低變高時,潮氣量恢復常態。其主要特點是能更好地改善肺順應性,同時保留PS的特點。

呼吸機的技術發展將朝著更好的完成通氣效果,以及令病人舒適、可靠的方向發展。例如:(1)更先進的傳感器的研制和采用,以便采取非侵入式測量方法獲得準確、可靠的測量結果。(2)呼吸機引入智能控制,代表了呼吸機發展的一個重要方向。智能控制是指驅動職能機器自主地實現其目標的過程,是一種無人為直接干預就能獨立地驅動職能機器實現其目標的自動控制。(3)在便攜化的同時增強呼吸機的呼吸功能,以便滿足盡可能多類型的病人使用等。

我國呼吸機市場年銷售量估計為2500臺,其中1/5為進口機。2003年SARS流行,市場一下擴容近千臺。為了改變我國呼吸機技術長期落后的狀態,應對適合國情的先進機型考慮如何引進、消化、吸收、逐步改變高檔呼吸機完全依賴進口的局面。呼吸機是一種高技術機電產品,其技術難點是精密機械加工、耐磨合金、壓力及流量傳感器,亦即在機械加工領域。Siemens公司的設計思想是值得借鑒的,他們把改進重點放在氣流控制閥上,并以此提高可靠性,延長平均無故障工作時間。呼吸機

是三班制工作設備,又是搶救設備,可靠性是極為重要的。進口機并非越貴越好,因為臨床搶救90%以上是使用CMV、SIMV、PS、PS+PEEP等方式,高檔機的性能只對極少數病例適用。因此,盲目購置高檔機是極大浪費。在考慮購置或生產呼吸機時,中檔機較適合國情,有科研任務的重點醫院可少量購置高檔機。