呼吸機(jī)及通氣模式的進(jìn)展
呼吸機(jī)是臨床搶救和治療各種原因引起的呼吸衰竭的不可缺少的重要工具，其發(fā)明和改進(jìn)可以說是人類同疾病作斗爭的結(jié)果,。隨著對呼吸生理認(rèn)識的逐步深入和全面，以及相關(guān)的物理技術(shù)的引進(jìn),，越來越多的新型呼吸機(jī)不斷問世，出現(xiàn)各種新的通氣模式和技術(shù),，給呼吸機(jī)的臨床應(yīng)用提供了更為廣闊的前景,。
一、 呼吸機(jī)的萌芽
人工呼吸的歷史可溯源至史前時代,，但呼吸機(jī)的雛型于公元15世紀(jì)文藝復(fù)興時代之后才誕生,。1543年，Vesalius首次對豬進(jìn)行氣管切開并置入氣管導(dǎo)管成功,，進(jìn)而證實通過氣管導(dǎo)管施以正壓能使動物的肺膨脹,。1667年，Hooke在狗身上成功重復(fù)了這一實驗并首次應(yīng)用風(fēng)箱技術(shù)成功地進(jìn)行了正壓通氣,。1792年,，Curry首次在人身上成功進(jìn)行了所管插管，此后,，這種簡單的由手動進(jìn)行人工通氣的風(fēng)箱技術(shù)在歐洲較廣泛地被用于溺水者的復(fù)蘇,。但由于該技術(shù)極其粗糙并且缺乏應(yīng)用經(jīng)驗，致使應(yīng)用后并發(fā)癥多,，成功率低,。
二、 近代呼吸機(jī)
自19世紀(jì)中葉至20世紀(jì)初,，人們?yōu)榱吮苊庠缙诘挠袆?chuàng)人工通氣而在體外負(fù)壓技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行了廣泛的研究,。1832年Dalziel設(shè)計出一個密封的風(fēng)箱裝置，通過箱內(nèi)的壓力變化而進(jìn)行通氣,。但由于這種箱式負(fù)壓通氣機(jī)需人工提供動力,，因而其發(fā)展和應(yīng)用大為受限。至20世紀(jì)初,，隨著電力的廣泛應(yīng)用,，體外負(fù)壓通氣技術(shù)的研究和發(fā)展得以空前發(fā)展。1928年10月,，Drinker和Shaw用他們研制的一臺被世人稱為"鐵肺"的箱式體外負(fù)壓通氣機(jī)治療一個因脊髓灰質(zhì)炎呼吸衷竭而昏迷的8歲女孩獲得成功,，從而開創(chuàng)了機(jī)械通氣史上的一個里程碑。在30至40年代歐美脊髓灰質(zhì)炎大流行時,，鐵肺,、雙人鐵肺、胸甲式和帶式等體個負(fù)壓通氣機(jī)大量應(yīng)用于臨床,，盡管取得了一些效果,，但其固有的缺陷暴露無遺：一是療效極低,，其治療呼吸衷竭的總死亡率高達(dá)80%，對戰(zhàn)傷所致的急性呼吸窘迫綜合征（ARDS）的治療未獲成功,；二是氣道管理困難,，氣道分泌物難以排出；三是不能應(yīng)用于外科手術(shù)麻醉中,。
三,、 早期現(xiàn)代呼吸機(jī)
事實上，正壓通氣自能建立人工氣道始就已引起部分學(xué)者（主要是外科和麻醉學(xué)科領(lǐng)域）的興趣,。19世紀(jì)末20世紀(jì)初,，由于人工氣道技術(shù)的完善和喉鏡直視下氣管插管方法的建立，正壓通氣方法在外科和麻醉學(xué)科領(lǐng)域得到較為迅猛的發(fā)展,。1940年第一臺間歇正壓通氣（IPPV）麻醉機(jī)（apiropulsator）被發(fā)明并應(yīng)用于胸外科手術(shù)患者和戰(zhàn)傷ARDS的搶救中,，獲得成功。1946年,，美國Bennett公司研制出第一臺初具現(xiàn)代呼吸機(jī)基本結(jié)構(gòu)的間歇正壓呼吸機(jī)并應(yīng)用于臨床,。自此氣控-氣動壓力限制型呼吸機(jī)一度成為正壓通氣機(jī)的主流形式。這一時期的主要代表機(jī)型為Bennet PR-1A和Bird mark VII等,，屬于現(xiàn)代第一代呼吸機(jī),。但在臨床實踐中發(fā)現(xiàn)這類正壓呼吸機(jī)常常不能保證有效的潮氣量。為彌補(bǔ)這一不足,，設(shè)計者們首先開發(fā)了容量監(jiān)測功能裝置,，然后開始探索研制容量限制型呼吸機(jī)。1950年,，瑞典的Engstrom研制出世界上第一臺容量轉(zhuǎn)換型呼吸機(jī),，標(biāo)志著第二代現(xiàn)代呼吸機(jī)的誕生。自此,，正壓通氣技術(shù)達(dá)到了一個新的水平,。
這些早期的現(xiàn)代呼吸機(jī)采用的是活塞、風(fēng)箱等氣控,、氣動機(jī)械性技術(shù),，靈敏性不高，監(jiān)測功能不完善,。至60至70年代,，隨著物理學(xué)的發(fā)展，電子技術(shù)被引進(jìn)到呼吸機(jī)的設(shè)計中,，氣動能源實現(xiàn)了電子設(shè)備控制；由電位計所控制的容量壓力監(jiān)測系統(tǒng)和報警系統(tǒng)亦被開發(fā)出來,，這些都大大方便了臨床實踐,。這類由電子設(shè)備控制的第二代呼吸機(jī)具有代表性的主要有Bennett MA、Engstrom 200和Servo 900等型呼吸機(jī)。這一時期,，隨著大量臨床經(jīng)驗的積累和研究,，一些新的機(jī)械通氣觀念和技術(shù)得以發(fā)展和應(yīng)用，如呼氣末正壓（PEEP）,、持續(xù)氣道正壓（CPAP）,、間歇指令通氣（IMV）、同步間歇指令通氣（SIMV）和T型管技術(shù),。
四,、 第三代現(xiàn)代呼吸機(jī)
自80年代以來，隨著人們對呼吸生理的深入了解,，新的設(shè)計思想（如流體控制原理）的采用,，以及電子計算機(jī)技術(shù)的引進(jìn)，設(shè)計者們研制出多種第三代新型呼吸機(jī),。它們的功能齊全,，性能先進(jìn)，可靠耐用,，集定壓定容于一體,，兼容多種新的大有前途的通氣模式，部分機(jī)型還具備智能化功能,。其特點(diǎn)具體表現(xiàn)在：A.活塞風(fēng)箱和機(jī)械性活瓣應(yīng)用減少,，代之以電子模擬裝置，重要部件具有雙重性結(jié)構(gòu),，故障發(fā)生率低,，安全可靠。B.附屬加溫加濕功能更加充分,，部分機(jī)型還帶有氣道霧化給藥裝置,。C.吸入氧濃度的調(diào)節(jié)更加靈活，隨意性更大,。D.輔助通氣的功能元件靈敏度提高,，反應(yīng)時間縮短，多不超過150ms,；開發(fā)出流速觸發(fā)時的阻力和呼吸功消耗,，使自主呼吸更易與呼吸機(jī)協(xié)調(diào)同步。E.增加了吸氣流速波型變化,、吸氣暫停,、深吸氣等有益的特殊功能。F.開發(fā)出多種新的通氣模式,，其中部分模式具有智能化功能,，如壓力支持通氣（PSV）,、壓力調(diào)節(jié)容積控制通氣（PRVCV）、容積支持通氣（VSV）,、壓力釋放通氣（PRV）,、雙相氣道正壓通氣（BiPAP）、適應(yīng)性支持通氣（adaptive support ventilation,，ASV）,、適應(yīng)性壓力通氣（adaptive pressure ventilation，APV）和容積保障壓力支持通氣（VAPSV）等,，其共同特點(diǎn)是較以往輔助通氣模式更加接近生理狀態(tài),。G.監(jiān)測、警報系統(tǒng)更加完善,，應(yīng)用了自動反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)和自動較正系統(tǒng),，使調(diào)節(jié)更加簡單，增加了安全性,。部分機(jī)型還具有相應(yīng)的通訊接口,，可連接計算機(jī)和監(jiān)護(hù)儀，為臨床提供更多的資料和數(shù)據(jù),。H.一機(jī)多能,，同一型號呼吸機(jī)既適用于成人又可用于兒童，集壓力,、容積,、時間及流速切換于一身，擴(kuò)大了應(yīng)用者的選擇范圍,。這一類呼吸機(jī)的代表機(jī)型有Servo900c, Servo 300, Newport E-200, Bennett 7200和7200ae,，Engstrom Elrira和Hamilton Galileo等型呼吸機(jī)。
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