呼吸机的发展简史-呼吸机应用与维修

第一节　呼吸机的发展简史

一、早期阶段

据记载，在罗马帝国时代，著名医生盖伦（Galen）曾经作过这样的记载：假如用芦苇通过已死动物的咽部向气管吹气，会发现动物的肺可以达到最大的膨胀。1543年，Vesalius在进行活体解剖时，采用类似盖伦介绍的方法，使开胸后萎陷的动物肺重新复张。1664年，Hooke把一根导气管放入气管，并通过一对风箱进行通气，发现可以使狗存活超过1个小时。1774年，Tossch首次运用口对口呼吸，成功地对一例患者进行复苏。Fothergill还建议在口对口呼吸不能吹入足够气体时，可使用风箱替代吹气。此后不久，在英国皇家慈善协会（Royal Humane Society）的支持下，基于这种风箱技术的急救方法，被推荐用于溺水患者的复苏，并在欧洲被广泛接受。但在1827～1828年间，Leroy通过一系列研究，证明风箱技术会产生致命性气胸（以后的研究证实，上述研究所使用的压力在实际应用中不可能达到），同时，由于当时技术简单、设备粗糙，临床应用的并发症很多，患者的死亡率过高。因此1827年就有人向法国科学院提交报告，要求停止机械通气的临床应用。法国科学院开始限制这种技术的应用，英国皇家慈善协会也放弃了这一技术。早期阶段的机械通气实质上属正压通气，但限于当时的认识水平和技术条件，在以后相当长的时间里发展相对缓慢，直至进入20世纪。

二、负压通气阶段

苏格兰人Dalziel于1832年，首先制作成功一套负压呼吸机，它的方法是让患者坐在一密闭的箱子中，头颈部显露于箱外，通过在箱外操纵一内置于箱中的风箱产生负压而辅助通气。1864年，美国人Jones申请了第一个负压呼吸机的专利，其设计与Dalziel类似。此后，各种设计更为精致小巧的负压呼吸机相继出现，使患者的护理更加容易。但真正成功进入临床，并广泛使用的负压呼吸机，是著名的“铁肺（iron lung）”。

1929年世界上第一台采用体外负压通气方式的呼吸机“铁肺”诞生，由美国工程师菲利普·德林克发明。德林克把患者完全放在一个密封舱内，只有颈部以上部分暴露在空气中。连接颈部和腔室的是可调整的塑胶密封环。“铁肺”的足底部，有个电动马达，利用皮带驱动转轮，通过连动装置连接到“铁肺”上面可以移动的隔膜板，使隔膜板固定地上下移动。当隔膜板上下移动，会抽走或还原腔室内的气体，腔室内气压的变化可以使患者的胸廓产生有节律地缩小与扩张，肺泡内的压力也就随着增大与变小。由于肺泡通过气道与外面的大气相通，这种压力的变化就会使外界空气进出肺内，从而实现机械呼吸。世界上使用“铁肺”最长的病人是美国老太太戴安·奥德尔，她自1950年3岁时患上小儿麻痹症以来，直到2008年5月去世，58年来一直靠“铁肺”维持生命。

1907年Drger公司的创始人Heinrich Drger研制的“Pulmotor呼吸机”取得了专利，它能够交ä替形成气道正压和负压，但只停留在试验阶段，不能进行实际应用。后来，他的儿子Bernhard和工程师Hans Schroder进行了进一步的设计和改进，形成了可进行生产并成功应用于临床的新一代Pulmotor呼吸机，该机采用压力控制。

三、近代以正压通气为主的时代

“铁肺”曾救了许多人的命，但在使用中，体外负压通气方式也同样受到了挑战。20世纪50年代以后，有创正压通气逐渐成为机械通气的主流，“铁肺”被淘汰了。

1934年Frenkner研制出第一台气动限压呼吸机“spiropulsator”，它的气源来自钢筒，气体经两只减压阀，产生50cmH2O的压力。吸气时通过平衡器取得足够的气流，吸气时间由开关来控制，气流经吸入管进入肺内，当肺内压力升至预计要求时，阀门关闭，吸气停止。1940年，Frenkner和Crafoord合作，在“spiropulsator”的基础上进行改进，使之能与环丙烷同时使用，成为第一台麻醉呼吸机。

1942年美国工程师Bennett发明一种采用按需阀的供氧装置，供高空飞行员使用。以后又加以改进，于1948年研制成功间歇正压呼吸机TV-2P，以治疗急、慢性呼吸衰竭。(www.xing528.com)

成立于1945年的瑞典的Engstrom公司（1983年与Gambro公司合并为Gambro Engström公司），于1950年研制出了第一台定容呼吸机Engstrom100型，并于1951年正式投入使用，取代了“铁肺”，救治了一批由流行性小儿麻痹症引起的呼吸衰竭患者。

1952年夏天，在丹麦首都哥本哈根市，因脊髓灰质炎所致的呼吸肌麻痹而接受治疗的首批31例患者，在3天内死亡了27例。麻醉科医生Ibsen建议对患者施行气管切开，采用麻醉用的球囊进行间断正压通气。这种做法获得了成功，当时许多医学生和技术员都被动员到医院，为患者进行手动正压通气。哥本哈根的成功经验，对现代正压通气的发展起了极大的推动作用，许多工程师、医师投入呼吸机的研究，欧洲各国生产出呼吸机达10余种类型。正压通气的方式不断增多和完善，临床上应用的机械通气（Mechanical Ventilation，MV）主要就是正压通气（Positive Pressure Ventilation，PPV）。

从20 世纪50 年代开始，由于心脏外科的发展，越来越多的医师认识到机械呼吸的优点。195年jefe rso n呼吸机成为美国首先广泛使用的呼吸机之一。此外，还有morch、stephen 、bennet和bird呼吸机等4 种类型。

进入20世纪60年代，呼吸机的应用更为广泛，1964年emerson的术后呼吸机，是一台电动控制呼吸机，配有电子线路，呼吸时间能随意调节，各种功能均由电子调节，配备压缩空气泵，根本上改变了过去呼吸机纯属简单的机械运动的时代，从而跨入精密的电子时代。

1970年，利用射流原理的射流控制的气动呼吸机研制成功。全部传感器、逻辑元件、放大器和调节功能都是采用射流原理，而无任何活动的部件，但具有与电路相同的效应。

四、现代多功能正压呼吸机的应用

20世纪80年代以来，计算机技术的迅猛发展，使新一代多功能电脑型呼吸机，具备了以往不可能实现的功能，如监测、报警、记录等，呼吸机不断向智能化发展，呼吸机的性能更臻完善。

经过70多年的临床应用和改进，呼吸机已经从原始的负压“胸甲”，经过气动气控、电动电控、气动电控，发展到现在的由微处理器进行控制的多功能的智能化呼吸机（气动电控）。呼吸机已经成为临床上最常用的急救设备和生命支持设备，常用于急诊科、ICU、麻醉术后清醒室、急救车、家庭。

无论是用球囊进行间隙正压通气，还是目前临床上使用呼吸机进行机械通气，气体都是在一定的驱动压力（用手按压、电动或气动产生正压）下进入患者肺内，呼气时仍靠肺和胸廓的弹性回缩力呼出气体。在整个呼吸过程中，呼吸机真正起作用的其实只有肺通气部分，而对肺泡与肺毛细血管之间的气体交换影响相对较小，因此呼吸机的正式名称就为通气机（ventilator）。