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毕业设计论文呼吸机原理及应用设计模板

上海医疗器械高等专科学校

毕业设计（论文）

呼吸机原理及应用

姓名：

XXX

系部：

医用电子仪器

专业：

医用电子仪器

班级：

XXXX

指导教师：

XXX

完成日期2007年6月15日

呼吸机原理及应用

摘要

呼吸机是麻醉、急救复苏及危重病人抢救必备之工具，其临床应用越来越普遍。

自从“铁肺”问世以来呼吸机在临床应用已有60多年的历史，所以呼吸机的工作原理也是从开始的负压式到气动气控、电动电控、电控电动间歇正压式，目前国内也有少数的计算机控制智能化多功能型，性能越来越完善。

KD-600C是我公司一款高档呼吸机，它采用气动气控，时间、压力切换、流量切换，定容、定压型，十种通气模式，能监测吸入/呼出潮气量、分钟呼气量、气道压力、呼吸频率、氧浓度、吸入气温度等。

从它的主要功能指标可以看出，这款机器代表了一个时代的呼吸机原理。

熟练掌握呼吸机的工作原理和性能标准能有效帮助医护人员轻松操作机器，达到有效的人机通气目的，实现更好的临床效果。

关键词：

KD-600C工作原理，使用方法

ABSTRACT

Thelife-supportmachineisaessencetoolforanesthesia,firstaid,anabiosisandsalvingdyingpatient.Theclinicalapplicationismoreandmorepopular.Sincethe“ironlung"hasbeenpublished,life-supportmachinealreadyinclinicalpracticemorethan60years.Theprincipleofworkoflife-supportmachinepassesthroughfromtheprimitivenegativepressuretheairoperatedgastocontrol,theelectricitytakesoffensecontrols,theelectricallycontrolledelectricallycontrolledintermittentpositivepressuretypeexcessivelytothepresentcomputerintellectualizationmulti-purpose,theperformanceconsummatesismoreandmoreperfect.KD-600Cisourtop-gradelife-supportmachine,itisusedairoperatedgastocontrol,timeandpressureswitch,fluxswitch,predestinepressure,predestinepressure,tenventilatemodeanditcansurveyinhalation/exhalationtidalvolume,minuteexhalationvolume,airwaypressure,respirationrate,oxygenconsistency,inhalationtemperatureandsoon.Formitsmajorfunctionguidelines,wecansee,thismachinerepresenttheprincipleofacentury'slife-supportmachine.Ifyouproficientlygrasptheprincipleofworkandperformancecriterion,youcanefficientlyhelpmedicalpersonneltoeasilyoperatethemachinetoreachtheaimofartificialventilationandtorealizebettercliniceffect.

KeyWords:

Principleofwork,Methodofapplication

目录

摘要2

ABSTRACT3

目录4

第1章绪论5

第2章与呼吸机治疗有关的基础知识6

2.1呼吸机的机械通气的目的6

2.2呼吸机治疗的相对禁忌证7

2.3常见疾病ARDS与COPD7

2.3.1成人呼吸窘迫综合症7

2.3.2成人呼吸窘迫综合症8

2.4机械通气方式及临床应用8

2.4.1间歇正压通气（IntermittentPositivePressureVentilation,IPPV）8

2.4.2同步间歇指令性通气（SynchronizedIntermittentMandatoryVentilation,SIMV）9

2.4.3呼吸末正压（PEEP）10

2.4.4持续气道正压（ContinuousPositiveAirwayPressure,CPAP）10

2.4.5压力支持通气（PressureSupportVentilation,PSV）11

2.4.6压力控制通气（PressureControlledVentilation,PSV）11

第3章KD-600C多功能呼吸机系统概述12

3.1系统组成12

3.2功能特点13

第4章KD-600C多功能呼吸机基本工作原理15

4.1基本工作原理概述15

4.2呼吸机的吸呼切换机理16

4.2.1吸气向呼气转化机理16

4.2.2呼气向吸气转化机理16

第5章KD-600C多功能呼吸机的使用方法18

5.1IPPV18

5.2IPPB与SIGH18

5.3PCV与PSV19

5.3SIMV与SIMV+PSV19

5.4特殊功能使用方法20

第6章结论21

谢辞22

附录24

血液气体及酸碱分析正常参考值24

第1章绪论

呼吸机作为一项人工替代通气功能的有效手段，已经普遍地应用于麻醉、各种原因所致的呼吸衰竭及大手术后的呼吸支持治疗中，在现代医学中起着非常重要的作用。

所以，了解呼吸机的基本工作原理，正确而熟练的应用呼吸机，能够预防和治疗呼吸衰竭、挽救或延长病人生命的作用，反之，则会加重病情使其恶化，甚至危及生命。

因此，本论文就我公司产品KD—600C，对呼吸机的基本工作原理及正确的使用方法做详细的介绍，使广大读者对呼吸机的使用有一写了解。

第2章与呼吸机治疗有关的基础知识

2.1呼吸机的机械通气的目的

呼吸机治疗的目的主要为：

1.维持适当的通气量，使肺泡通气量满足机体需要；

2.改善气体交换功能，维持有效的气体交换；

3.减少呼吸肌做功；

4.肺内雾化吸入治疗；

5.预防性机械通气，用于开胸手术后或败血症、休克、严重创伤情况下的呼吸衰竭预防性治疗。

2.2呼吸机治疗的相对禁忌证

凡是病人出现了呼吸衰竭，都应进行机械通气。

严格地说，用呼吸机治疗没有绝对的禁忌症。

但对于一些特殊疾患，应采取一些必要的处理才能进行呼吸机机械通气或者采取特殊的通气方式，否则将给病人带来不利。

具体来讲，以下疾病的病人应慎用：

（一）大咯血或严重误吸引起的窒息性呼吸衰竭

大咯血或严重误吸引起的窒息，不宜立即用呼吸机进行正压通气。

因为气道被血块或误吸物堵塞，正压通气可能把血块、误吸物压入小支气管而发生阻塞性肺不张，应首先采取措施将血块或误吸物吸出再进行机械通气。

（二）伴有肺大泡的呼吸衰竭

伴有肺大泡的病人，机械正压通气可使大泡内压增高引起破裂而发生自发性张力气胸。

（三）张力性气胸病人

已有肺破裂张力性气胸的病人，一定要先采取闭式胸腔引流后再进行呼吸机械通气，否则将加重气胸的程度。

若为胸壁外伤所致的张力性气胸，可以先行正压通气，同时进行闭式胸腔引流。

（四）心肌梗塞继发的呼吸衰竭

过去认为心肌梗塞病人忌用呼吸机，因能增加心脏负担，使心排量减少和血压下降。

现在认为，心肌梗塞若拌有肺水肿、呼吸衰竭，在积极治疗原发病的同时，应积极给予呼吸机治疗。

但要选择适当的通气方式，可用低压或高频通气，将机械通气对循环的影响降到最低程度，并且严密观察病情的变化，最好持续监测血流动力学的变化。

2.3常见疾病ARDS与COPD

2.3.1成人呼吸窘迫综合症

成人呼吸窘迫综合症（AdultRespiratoryDistressSyndrome,ARDS）是由多种病因（休克、肺循环栓塞、氧中毒、严重创伤、误吸、严重感染、输血输液过量、吸入刺激性气体、烧伤、大手术、有机磷中毒以及某些代谢性疾病等）引起的，以急性呼吸衰竭为特征的综合症。

较确切的定义为：

机体原来并无可以发生呼吸衰竭的心肺疾病，在遭受意外伤害或病因侵袭后数小时至数十小时内迅速发展起来的急性、进行性的呼吸困难，顽固的低氧血症。

主要病理改变是肺泡—毛细血管膜损害导致毛细血管通透性增加，产生间质性肺水肿和肺泡性肺水肿；Ⅱ型肺泡上皮损害，表面活性物质减少，产生肺泡萎陷；以及肺纤维化。

其结果为肺有效容积减少、肺顺应性降低、通气/血流比率失衡、肺内分流增加，产生难以纠正的低氧血症。

引起本病症的病因较多，治疗困难，病死率高达53%。

一．ARDS的病理生理

不论病因如何，ARDS的病理生理改变大致相同，均以非心源性肺水肿、肺表面活性物质减少及晚期的肺纤维化为主要病理基础。

肺间质和肺泡水肿、肺表面活性物质减少使肺泡委陷，间质水肿压迫小支气管，这样，导致肺顺应性下降、FRC减少、呼吸功增大、通气/血流比值失调，肺内分流增加。

由于C○2的弥散作用比○2强，所以，在ARDS的早期主要是低氧血症，且因此使呼吸频率加快、出现呼吸性碱中毒。

在晚期由于肺纤维化，二氧化碳弥散也受阻，出现严重氧分压下降和二氧化碳分压升高，且合并代酸。

二．预防和一般治疗

1预防

ARDS可以通过尽可能恢复正常血流动力学和消除血液中各种血管活性物质、凝血酶、内毒素和颗粒性物质等来预防。

对于可能引起ARDS的病症和因素首先要考虑到发生ARDS的可能性，要进行严密的观察，并给予合理的预防性处理。

①治疗休克：

其目标不仅要恢复循环血量和重要脏器的功能，而且要恢复微循环灌注状态和体液平衡。

应避免低渗透性逾量输液，要联合使用白蛋白和利尿药，以提高血浆胶体渗透压。

但对血管严重渗漏的病人，输入的白蛋白也可能外渗而加重肺间质水肿，应有所注意。

适当地给予654-2，以改善微循环功能。

对血管收缩药的应用应慎重，它们可将体循环中的部分血容量驱入肺循环，加重肺动脉高压和淤血，对ARDS的预防不利。

②尽早进行呼吸管理：

对于严重创伤、大手术、肺栓塞等危重病人，应及早查血气。

若有呼吸功能改变，要及时建立人工气道。

给予呼吸机辅助呼吸。

③避免输入大量库存血液，并加用微孔滤过器，以滤掉血中的微栓。

必要时可输入新鲜液、纤维蛋白原、凝血酶原或成分输血。

④合理处理严重创伤，尤其是多发性骨折、胸部挤压伤等。

⑤防治各种严重感染，合理应用抗菌素。

⑥避免长时间高浓度吸氧。

⑦维持良好的机体营养，增加机体的抵抗力。

2ARDS的呼吸机治疗

机械通气是治疗ARDS的重要手段。

应用呼吸机主要起到三方面的作用：

精确的控制氧疗；减少自主呼吸做功，防止呼吸肌疲劳；PEEP能防治肺泡萎陷，增加气体交换。

早期积极应用呼吸机可以提高ARDS的治愈率和生存率。

2.3.2成人呼吸窘迫综合症

慢性阻塞性肺疾病（chronicobstructivepulmonarydiseases,COPD）包括慢性支气管炎、出现不可逆性气道阻塞的晚期支气管哮喘及阻塞性肺气肿。

这类疾病的晚期常合并有慢性肺原性心脏病。

COPD是引起呼吸衰竭的最常见原因之一。

当COPD患者在感染等因素作用下进入急性发作状态时，在原有的阻塞性病变基础上，气道阻塞进一步加重，加之COPD病人所常存在的呼吸肌疲劳，使患者的通气功能恶化，发生更为明显的低氧和二氧化碳潴留，即Ⅱ型呼吸衰竭。

严重时引起肺性脑病等合并症。

个别情况下，CPOD急性发作的主要病变为范围相对局限的肺炎，可表现为Ⅰ型呼吸衰竭。

对于CPOD的急性发作，在采取抗感染、扩支、祛痰、氧疗等保守性治疗措施后，部分能够缓解。

若治疗后呼吸功能仍无改善或呈进行性恶化，则需考虑机械通气治疗。

机械通气是COPD急性发作期合并严重Ⅱ型呼衰时最为有效的改善通气的措施。

合理地使用机械通气可以显著地提高对COPD急性发作期的治疗水平。

2.4机械通气方式及临床应用

呼吸机治疗的目的是帮助病人完成有效的肺泡通气和交换。

在应用呼吸机时必然考虑两个主要问题：

一是病人自主呼吸的目前情况，需要让呼吸机完成哪方面的不足？

若自主呼吸完全停止，毫无疑问需要呼吸机完成替代；若尚有自主呼吸，则需要呼吸机辅助自主呼吸；若肺泡气体交换障碍，需用呼吸机提高功能残气量。

二是呼吸机本身的功能是否满足病人的需要？

怎样调节呼吸机才能保证既解决病人的通气不足，又能减少对病人的生理干扰？

这些都涉及呼吸机的通气方式问题。

现就目前临床应用的通气方式做一些简介。

2.4.1间歇正压通气（IntermittentPositivePressureVentilation,IPPV）

IPPV也称机械控制通气。

此方式时，呼吸机不管病人自主呼吸的情况如何，均按照预定的通气参数为病人间歇正压通气。

主要用于无自主呼吸的病人。

一．分类和特点

1定容IPPV特点：

①吸入潮气量恒定。

②预定IPPV频率。

③一般都需要预定吸气时间和吸气平台时间。

④呼气向吸气的转换常采用时间切换。

⑤在IPPV期间若病人的胸肺顺应性或气道阻力改变，也能保证通气量的供给，但气道压力和气流速度发生相应的变化。

易产生高气道压，有气压伤的危险。

⑥有漏气时，可产生通气不足。

2定压IPPV特点：

①预调IPPV频率，呼气向吸气的转换常采用时间切换。

②预调IPPV吸气峰压，当吸气使气道压达到该预调值时即转向呼气。

③一般无吸气平台。

④一般需要预调吸气流速。

流速越快，吸气时间越短。

⑤在IPPV期间，若气道阻力增加或胸肺顺应性下降可发生通气量不足。

所以定压IPPV通气，需要有潮气量监测和报警，以防发生通气量不足。

由于压力控制通气方式的出现，定压IPPV临床已较少应用。

二．IPPV的优缺点

1优点：

呼吸机构造简单、容易操作、使用方便。

主要用于无自主呼吸或自主呼吸很微弱的病人及手术麻醉期间应用肌肉松弛剂者。

2缺点：

若有自主呼吸，可发生人机对抗。

若调节不当可发生通气不足或过度，尤其是定压IPPV。

不利于自主呼吸的锻炼。

三．吸气平台的应用

吸气平台又称吸气末停顿（End-inspiratory，pause）吸气末屏气，其含义为：

在IPPV时，于吸气末呼气前，呼气活瓣通过呼吸机的控制装置再继续停留一个间期（0.3—3S），在此间期不再供给气流，但肺内的气体可能发生再分布，使不易扩张的肺泡充气，气道压从峰压有所下降，形成一个平台压。

意义和用途为：

1.吸气平台的时间为吸气的一部分。

2.吸气平台利于气体在肺内的再分布。

3.吸气平台利于吸入雾化药物在肺内的弥散。

4.利用平台压可以计算静态胸肺顺应性。

5.吸气平台对静脉回流、颅内压等有一定影响，尤其是平台时间延长时，一般不要超过吸气时间的15%。

6.主要用于肺泡萎陷或肺顺应性较差的病人。

四．叹息（sigh）的应用

在IPPV期间，每隔一定的IPPV或时间，供给一个1.5—2倍的潮气量。

目的在于预防长期IPPV时肺泡凹陷性肺不张。

1.实施方法：

（1）定容呼吸机，设计时已定每隔50或100次IPPV或每间隔1—3分钟给一个预调IPPV的2倍或1.5倍潮气量。

（2）在恒流驱动、定时呼吸机，每隔一定时间或IPPV次数给一次双倍或1.5倍的吸气时间，实际上也是TV的增加。

（3）有的呼吸机，叹息的量和次数需要操作者调节。

2．用途和注意事项：

（1）叹息仅用于长时间IPPV通气时。

（2）对于有肺大泡的病人应慎用，以免引起肺泡破裂。

2.4.2同步间歇指令性通气（SynchronizedIntermittentMandatoryVentilation,SIMV）

SIMV的含义为在病人自主呼吸的同时，间隔一定的时间给予同步IPPV的通气，自主呼吸的f和TV由病人控制。

若在等待触发时期（称同步触发窗）内无自主呼吸，在触发窗结束时呼吸机自行给予IPPV，这样无人机对抗产生。

一．SIMV的优缺点

（一）优点

1．由于自主呼吸和IPPV有机结合，可保证病人的有效通气。

2．临床上根据病人的自主TV、f和MV变化，适当调节SIMV的频率和TV，利于呼吸肌的锻炼。

SIMV已成为撤机前的必用手段。

3.在缺乏血气的监测的情况下，当二氧化碳分压过高或过低时，病人可以通过自主呼吸加以调整，这样减少了发生通气不足或过度的机会。

（二）缺点

1．若病情恶化，自主呼吸突然停止时可能发生通气不足或缺氧。

所以在用SIMV时最好将分钟通气量报警下限调在SIMV分钟通气量之上能维持病人需要之处，以便及早发现通气不足，及时处理。

2.由于自主呼吸存在，在一定程度上增加了呼吸功消耗。

若应用不当，会导致呼吸肌疲劳。

二．SIMV的用途

1．呼衰早期：

病人易于接受SIMV，无人机对抗。

2．和CPAP同用，治疗ARDS。

3．撤离呼吸机前使用，适当减少SIMV的频率和量，利于锻炼呼吸肌功能。

2.4.3呼吸末正压（PEEP）

一．PEEP的概念

吸气由病人自发或呼吸机产生，而呼气终末借助于装在呼气端的限制气流活瓣等装置，使气道压力高于大气压。

二．PEEP的主要作用

1．呼气末正压的顶托作用→呼气末小气道开放→利于二氧化碳排出。

2．呼气末肺泡膨胀→功能残气量（FRC）↑→利于氧合。

三．PEEP的临床主要适应症

1．低氧血症，尤其是ARDS者，单靠提高输入氧浓度氧合改善不大，加PEEP可以提高氧合量。

2．肺炎、肺水肿，加用PEEP除增加氧合外，还利于水肿和炎症的消退。

3．大手术后预防、治疗肺不张。

4．COPD患者，加用适当的PEEP可支撑小气道，防止呼气时在小气道形成“活瓣”作用，利于二氧化碳排出。

四．最佳PEEP的选择

最佳PEEP值为对循环无不良影响而达到最大的肺顺应性、最小的肺内分流、最高的氧输运输、最低的输入氧浓度时的最小PEEP值。

选择时应从2.5㎝水柱开始，逐步增加至有效改善血气状态，而动脉压、心排量无明显减少，中心静脉稍上升为止。

一般在10㎝水柱左右，多数病人使用4-6㎝水柱即可。

六．应用PEEP的禁忌症

1．严重循环功能衰竭。

2．低血容量。

3．肺气肿。

4．气胸和支气管胸膜瘘等。

2.4.4持续气道正压（ContinuousPositiveAirwayPressure,CPAP）

一．定义

病人通过按需活瓣或快速、持续正压气流系统进行自主呼吸，正压气流>吸气气流，呼气活瓣系统对呼出气流给予一定的阻力（多用对射气流或球囊活瓣）使吸气期和呼气期气道压均高于大气压。

呼吸机内装有灵敏的气道压测量和调节系统，随时调整正压气流的流速，维持气道压基本恒定在预调的CPAP水平，波动较小。

二．CPAP的功能

1．吸气期由于恒定正压气流>吸气气流→ＴＶ↑，吸气省力，自觉舒服。

2．呼气期气道内正压，起到PEEP作用：

防止和逆转小气道闭合和肺萎陷→增加功能残气量，降低分流量→氧分压增高。

同时胸内压增加。

三．CPAP的注意事项

1．只能用于呼吸中枢功能正常、有自主呼吸的病人。

作为辅助呼吸，可锻炼呼吸肌功能。

凡是主要因肺内流量增加引起的低氧血症都可应用CPAP，但同时有呼吸道梗阻、通气不足者效果较差。

2．插管病人可从2—5cm水柱开始，根据需要可增到10—15cm水柱，最高不超过15cm水柱，若超过2天呼吸功能仍没恢复者应进行气管插管。

3．未插管的病人使用CPAP，应防止胃扩张、呕吐、恶心、鼻腔炎、泪囊炎等。

4．CPAP可和SIMV、MMV、PSV等方式合用。

2.4.5压力支持通气（PressureSupportVentilation,PSV）

一．概念

自主呼吸期间，病人吸气相一开始，呼吸机即开始送气并使气道压迅速上升到预置的压力值，并维持气道压这一水平。

当自主吸气流速降低到最高吸气流速的25%时，送气停止，病人开始呼气。

二．PSV的特点

1．病人完全自主呼吸，f和吸/呼比由病人决定。

2．TV的多少，取决于PSV压力高低和自主吸气强度：

压力＜20cm水柱时，大部分TV由病人自主获得；压力＞30cm水柱时TV由呼吸机提供，相当于同步定压IPPV。

病人可以根据二氧化碳分压的高低自行调节自主呼吸频率、吸气力量大小和时间长短来调整通气量的多少。

3．吸气压力辅助，能有效地克服通气管道产生的阻力，病人呼吸做功减少，自觉舒服。

有利于呼吸肌疲劳的恢复。

三．PSV的临床应用

1．用于呼吸肌功能减弱者，可减少病人呼吸做功；合理使用PSV，可使呼吸频率减慢。

2．作为撤离呼吸肌的一种手段。

3．可与CPAP、SIMV、MMV合用，以保证病人通气量和氧合。

4．对于有人机对抗者，应用PSV易于使呼吸协调，可以减少镇静剂和肌肉松弛剂的用量。

三．PSV的不足

PSV为辅助通气方式，与预置压力水平比较困难，TV依病人吸气量变化，MV依TV和自主呼吸频率而定。

若病人自主呼吸的频率、力量和吸气时间改变，有可能发生通气不足或过度。

呼吸中枢、呼吸运动或肺功能不稳定者不宜单独使用，可和SIMV、MMV合用。

2.4.6压力控制通气（PressureControlledVentilation,PSV）

一．定义

预先设置气道压力和吸气时间。

吸气开始，气流速度很快进入肺，达到预置压力水平后，通过反馈系统使气流速度减慢，维持预置压力水平至吸气末，然后呼气。

表现为吸气压力波上升支较陡，平台时间较长，没有尖峰。

它和吸气末停顿有区别，后者吸气平台期无气流供给，而PCV只是气流速度减慢。

二．PSV的临床特点和用途

1．气道压较低，没有峰压出现气压伤少。

2．吸气流速依胸-肺顺应性和气道阻力大小而变化。

TV的供给比定压IPPV多，也随胸-肺顺应性和气道阻力而变化，但变化幅度较小。

3．利于不易充盈的肺泡充气，改善通气/血流比值，气体交换良好。

4．可配合IPPV、SIMV、PSV应用。

和定容方式合用，基本能保证预调TV供给。

5．多用于新生儿、婴幼儿及ARDS或CPOD引起的呼吸衰竭、严重通气/血流比值失调的病人。

管道漏气时也能保证TV的供给，漏气时气流速度增加。

6．缺点：

TV随胸-肺顺应性和气道阻力而变化，需要全面完善的监测系统作保障。

有的先进呼吸机在PCV时，若期望的TV没有达到，会发出报警，提示操作者调节有关参数。

第3章KD-600C多功能呼吸机系统概述

3.1系统组成

KD-600C多功能呼吸机是北京康都医疗器械公司采用Siemensservo900C呼吸机技术，根据我国呼吸机标准和该机在国内使用情况，自行设计生产的高档呼吸机。

它的主要技