从风箱的工作原理看懂麻醉机

现代的麻醉机形色各异，已经开发了很多不同的功能，但其最基本也是最重要功能还是辅助或控制呼吸。关于麻醉机的工作原理，细讲起来非常复杂，最核心的气路循环是麻醉机的精髓，本文通过麻醉机风箱的工作原理简单阐述整个呼吸过程。

临床上，麻醉机经典控制方式为气控电动，最明显的标志就是呼吸机风箱，控制呼吸中的风箱就相当于球囊。
中心供氧进入麻醉机就会被分成三股支流：新鲜气流、快速充氧、呼吸机气流；此三者相互独立，但麻醉医生能调节的气流只有新鲜气流，呼吸机气流自我调节且不参与气体交换，下图为一张麻醉机简易气路示意图。
绘图：邱飞龙

本文插图

手控模式
很明显此模式下只适用于辅助呼吸或自主呼吸，球囊及APL阀在此时才有作用；患者呼出的气体通过呼气阀进入贮气囊，且不经过二氧化碳吸收剂；当气道内压力超过APL阀设置压力时气体就会溢出，吸气时主要来自新鲜气体与贮气囊，当新鲜气体流量超过患者每分钟通气量时，手控模式下就不会有重吸收。
【从风箱的工作原理看懂麻醉机】 机控模式
转换成机控模式后，每次呼吸将会有呼吸机气流与患者呼吸气流同时工作，称为双回路系统呼吸机，也即气动与电控；两股气流不混合，存在于风箱的里外侧。
呼气时，呼出的气体与新鲜气混合后填满风箱，过多的气体会通过一侧的POP-OFF阀（自启压力一般默认为1-2cmH2O）排出。
吸气时，呼吸机气流进入风箱与外壳的密闭空间内，通过压力压缩驱动风箱内气体进入呼吸回路，同时一小部分气体控制POP-OFF阀处于关闭状态（如下图）。
图片来自《摩根麻醉学》

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了解了工作原理，那麻醉机是怎样精准控制每一次呼吸？
事实上，通过风箱下降的读数判断患者潮气量是极其不准确的，每次控制呼吸中的潮气量差异受以下四个因素影响：

呼吸机-新鲜气流连锁
我们知道整个吸气阶段呼吸机的POP-OFF阀是关闭的，这样才能保证预设的气体全部进入呼吸回路，但有一个很大的问题，这个阶段新鲜气流也一直在送气！如新鲜气体流量4L/min ，吸呼比为1:2 ，频率为12次/分；每次潮气量将增加来自新鲜气流的额外量=4000×0.33/12=110ml ，这个增加量称为呼吸机-新鲜气流连锁。
回路顺应性
标准成人回路顺应性为5ml/cH2O ，如回路峰压是20cH2O ，则在吸气阶段可损耗100ml；正由于这个原因，小儿回路设计得更加坚硬，顺应性下降至1.5-2.5ml/cH2O 。