呼吸機及通氣模式的進展
呼吸機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)明和改進可以說是人類同疾病作斗爭的結果,。隨著對呼吸生理認識的逐步深入和全面,，以及相關的物理技術的引進,，越來越多的新型呼吸機不斷問世,，出現各種新的通氣模式和技術,，給呼吸機的臨床應用提供了更為廣闊的前景,。
一,、 呼吸機的萌芽
人工呼吸的歷史可溯源至史前時代,，但呼吸機的雛型于公元15世紀文藝復興時代之后才誕生,。1543年,，Vesalius首次對豬進行氣管切開并置入氣管導管成功,，進而證實通過氣管導管施以正壓能使動物的肺膨脹,。1667年，Hooke在狗身上成功重復了這一實驗并首次應用風箱技術成功地進行了正壓通氣,。1792年,，Curry首次在人身上成功進行了所管插管,，此后,，這種簡單的由手動進行人工通氣的風箱技術在歐洲較廣泛地被用于溺水者的復蘇,。但由于該技術極其粗糙并且缺乏應用經驗,，致使應用后并發(fā)癥多,，成功率低,。
二,、 近代呼吸機
自19世紀中葉至20世紀初,，人們?yōu)榱吮苊庠缙诘挠袆?chuàng)人工通氣而在體外負壓技術領域進行了廣泛的研究。1832年Dalziel設計出一個密封的風箱裝置,，通過箱內的壓力變化而進行通氣,。但由于這種箱式負壓通氣機需人工提供動力，因而其發(fā)展和應用大為受限,。至20世紀初,，隨著電力的廣泛應用,，體外負壓通氣技術的研究和發(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"的箱式體外負壓通氣機治療一個因脊髓灰質炎呼吸衷竭而昏迷的8歲女孩獲得成功，從而開創(chuàng)了機械通氣史上的一個里程碑,。在30至40年代歐美脊髓灰質炎大流行時,，鐵肺、雙人鐵肺,、胸甲式和帶式等體個負壓通氣機大量應用于臨床,，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,；三是不能應用于外科手術麻醉中。
三,、 早期現代呼吸機
事實上,，正壓通氣自能建立人工氣道始就已引起部分學者（主要是外科和麻醉學科領域）的興趣。19世紀末20世紀初,，由于人工氣道技術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科領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（apiropulsator）被發(fā)明并應用于胸外科手術患者和戰(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代呼吸機基本結構的間歇正壓呼吸機并應用于臨床,。自此氣控-氣動壓力限制型呼吸機一度成為正壓通氣機的主流形式,。這一時期的主要代表機型為Bennet PR-1A和Bird mark VII等，屬于現代第一代呼吸機,。但在臨床實踐中發(fā)現這類正壓呼吸機常常不能保證有效的潮氣量,。為彌補這一不足，設計者們首先開發(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,。1950年，瑞典的Engstrom研制出世界上第一臺容量轉換型呼吸機,，標志著第二代現代呼吸機的誕生,。自此,，正壓通氣技術達到了一個新的水平。
這些早期的現代呼吸機采用的是活塞,、風箱等氣控,、氣動機械性技術，靈敏性不高,，監(jiān)測功能不完善,。至60至70年代,，隨著物理學的發(fā)展,，電子技術被引進到呼吸機的設計中,，氣動能源實現了電子設備控制；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,。這類由電子設備控制的第二代呼吸機具有代表性的主要有Bennett MA,、Engstrom 200和Servo 900等型呼吸機,。這一時期,，隨著大量臨床經驗的積累和研究,，一些新的機械通氣觀念和技術得以發(fā)展和應用，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,。
四、 第三代現代呼吸機
自80年代以來,，隨著人們對呼吸生理的深入了解,，新的設計思想（如流體控制原理）的采用,，以及電子計算機技術的引進,，設計者們研制出多種第三代新型呼吸機,。它們的功能齊全,，性能先進，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,，部分機型還具備智能化功能。其特點具體表現在：A.活塞風箱和機械性活瓣應用減少,，代之以電子模擬裝置,，重要部件具有雙重性結構，故障發(fā)生率低,，安全可靠,。B.附屬加溫加濕功能更加充分，部分機型還帶有氣道霧化給藥裝置,。C.吸入氧濃度的調節(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協(xié)調同步,。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）、適應性支持通氣（adaptive support ventilation,，ASV）,、適應性壓力通氣（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,，應用了自動反饋調節(jié)系統(tǒng)和自動較正系統(tǒng),，使調節(jié)更加簡單，增加了安全性,。部分機型還具有相應的通訊接口,，可連接計算機和監(jiān)護儀，為臨床提供更多的資料和數據,。H.一機多能,，同一型號呼吸機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,，擴大了應用者的選擇范圍。這一類呼吸機的代表機型有Servo900c, Servo 300, Newport E-200, Bennett 7200和7200ae,，Engstrom Elrira和Hamilton Galileo等型呼吸機,。
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