麻醉通气系统的结构和原理

时间: 2017-10-18 20:00:02 来源:未知 作者:admin 点击:98 次
   【摘要】  麻醉通气系统是麻醉机与患者相连接的联合气路装置,对麻醉机的临床呼吸麻醉和呼吸管理起着至关重要的作用。选择不同的通气系统,患者吸入混合气体浓度可受到不同程度的影响。麻醉期间利用不同的通气系统来管理呼吸、调节吸入麻醉药浓度和剂量是临床麻醉工作的基本知识。麻醉通气系统作为麻醉机必不可少的主要组成部分,其结构、原理的合理性,组成部件的可靠性与先进性将直接推动麻醉领域和呼吸治疗领域的发展。 
【关键词】  麻醉通气系统;开放系统;半开放系统;循环系统;重复吸入;新鲜气流
    麻醉通气系统是麻醉机与患者相连接的联合气路装置[1],作为麻醉机的重要组成部分,对麻醉机的临床呼吸麻醉和呼吸管理起着至关重要的作用。现代麻醉机可以准确地预知麻醉机输出的混合气体的成分及含量,但因选择不同的通气系统或用法不同,患者吸入混合气体浓度可受到不同程度的影响。麻醉期间利用不同的通气系统来管理呼吸、调节吸入麻醉药浓度和剂量是临床麻醉工作的基础。因此,麻醉机操作人员应对各种通气系统的结构、性能及原理熟悉了解。
    完整的麻醉通气系统具有5个功能:①接受并储存来自麻醉主机的新鲜气流;②向患者提供吸入气体;③处理患者的呼出气体;④提供自主通气和控制通气条件;⑤为有关的仪器仪表提供监测信息。
    麻醉通气系统的划分国际上还没有一个统一的标准。本文将麻醉通气系统划分为三大类:开放系统、半开放系统、循环系统。划分的依据是根据系统有没有重复吸入和CO2吸收装置。开放系统:没有重复吸入,没有CO2吸收装置;半开放系统:部分重复吸入,没有CO2吸收装置;循环系统:全部或部分重复吸入,有CO2吸收装置。
    1  开放系统
    典型的开放系统是无重复吸入活瓣,结构如图1所示。
    图1  无重复吸入活瓣
    该系统对控制呼吸和自主呼吸都适用,要求新鲜气流量等于患者每分钟通气量。控制呼吸时,吸气期,手挤贮气囊,活瓣右移,左门打开,右门关闭,患者吸气;呼气期,松开贮气囊,活瓣在弹簧的作用下左移,左门关闭,右门打开,新鲜气体进入贮气囊,患者呼出气体排入空气。自主呼吸时,吸气期、呼气期活瓣的移动和控制呼吸一样。特别注意自主呼吸时要将新鲜气流量调至吸气开始时保持贮气囊3/4充盈,既要避免贮气囊全膨满,也不宜新鲜气流量过低。气流过大,活瓣可在吸气位突然锁住,堵塞呼气,造成系统内压力增高。
    另外,还有一些无重复吸入活瓣回路,也可属于开放系统,常见的如鱼嘴阀,其结构和原理见图2。
    开放系统的优点是直接将新鲜气体送入患者气道,呼出气体排至空气中;因此,新鲜气体流量较低,吸入气和全麻醉药浓度调节迅速,结构简单。缺点是呼出气体排入空气,污染手术室,对于前面一个无重复吸入活瓣,使用不易掌握,不是贮气囊充气过涨,就是贮气囊贮气不足,新鲜气流量过大,活瓣堵塞患者排气口,大量气体冲入气道可导致气胸。
    2  半开放系统
    属于无CO2吸收装置的CO2冲洗气路,重复呼吸的程度取决于新鲜气流量的大小。典型的半开放系统是Mapleson通气系统。Mapleson通气系统分为a、b、c、d、e、f六类[1]。
    其中,具有实际使用意义的是a、d系统。现分别对a、d二系统的功能进行分析,其余系统的功能分析方法相同。
    2.1  Mapleson a系统
    2.1.1  自主呼吸  过程分析见图4。
    呼气期,呼出气和新鲜气一起进入贮气囊,当贮气囊充满后压力排气阀打开。如新鲜气流量较高,则患者呼出气完全排除。吸气期,排气阀始终关闭。如新鲜气流量较高,则患者无明显重复吸入。新鲜气流量不低于每分钟通气量的70%即可满足要求,重复吸入很少,排除CO2效果好,效率高。
    2.1.2  控制呼吸  过程分析见图5。呼气期,对应贮气囊放松状态,系统内保持低压状态,排气阀始终关闭,无气体排出,患者呼出气(包括无效腔气及肺泡气)全部停留在螺纹管中,如患者潮气量大,一部分呼出气甚至流入贮气囊内。吸气期,挤压贮气囊,系统内压力升高,排气阀打开。吸气早期,在管道内压力上升至足以使排气阀打开之前,滞留在螺纹管内的患者呼出气随新鲜气体一起就已进入患者呼吸道,被重复吸入,待排气阀打开后,则一部分呼出气随新鲜气一起进入肺内,一部分呼出气随新鲜气从排气阀排出。从以上分析可知,a系统用于控制呼吸,重复吸入严重,一部分新鲜气被排除,效率低。只有新鲜气流量≥3倍每分钟通气量时,CO2重复吸入才能在允许范围内。
    所以Magill a系统只用于自主呼吸,自主呼吸时排除CO2效果最好。
    2.2  Mapleson b系统
    2.2.1  自主呼吸  过程分析见图6。
    图6  Mapleson b系统自主呼吸功能分析
    呼气期,患者呼出气体与新鲜气体混合,一起流入螺纹管,流向远端的排气阀,进入贮气囊。贮气囊充满后,排气阀打开,混合气体由排气阀排出,至呼吸结束,仍留存一部分呼出气。吸气期,排气阀关闭,患者吸入新鲜气体及留存在螺纹管内的呼出气与新鲜气的混合气体,重复吸入比a系统严重,效率比a系统低。新鲜气流量是每分钟通气量的2至3倍,才能使PaCO2维持正常水平。新鲜气流量越大,浪费也越大,效率就越低。或用公式计算所需新鲜气流量,成人为100 ml/(min?kg)。因此,b系统自主呼吸重复吸入严重,效率低。
    2.2.2  控制呼吸  过程分析见图7。
    首先必须旋紧排气活瓣,否则不能加压通气,不能形成吸气期。

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