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动物呼吸机工作原理及使用方法
点击次数:2774 发布日期:2018-3-16  来源:本站 仅供参考,谢绝转载,否则责任自负
机械通气是在患者自然通气或者氧合功能出现障碍时运用器械,使患者恢复有效通气并改善氧合的方法。其中常用的器械成为“呼吸机”。

机械通气这种手段为临床医学研究中不可缺少的生命支持手段,为进行动物实验和动物疾病治疗提供了时间,极大的提高了一些长时间性实验或者开胸等呼吸衰竭实验的成功率。

那么呼吸机到底是怎么样?小编带大家了解一下:
首先,让我们了解下什么是呼吸?如下图所示:呼吸包含两个过程,即主动吸气和被动呼气。

因为呼吸的原理和过程包含如下:




其实呼吸机的本质就是一种气体开关,控制系统通过对气体流路的控制而完成给实验动物肺部供气,保持实验动物生理活性的设备。呼吸机必须具备四个基本功能,即向肺充气、吸气向呼气转换,排出肺泡气以及呼气向吸气转换,依次循环往复。

而一般的呼吸机的结构如下图:



其实呼吸机历史还蛮悠久的,这里我们回顾回顾下:

早在罗马帝国时代,呼吸机就有一个雏形。1792年,当时在英国皇家慈善协会(Royal Humanne Society)的支持下,首次在人身上实施气管切开、插管及风箱式正压通气技术,用于溺水患者的复苏,在当时欧洲被广泛接受。后面因为会产生致命性的气胸被终止。到了20世纪,由Driker-Shaw在1928年研制成的“铁肺”(iron lung,图如下),使当时脊髓灰质炎的死亡率大大降低。开始了一种负压通气的模式。

而后因为负压通气会引起呼吸肌麻痹以及正压通气的技术进步,正压通气又再次崛起。以及后面逐步向人工智能呼吸机“有创型”和“无创型”发展。

所以,现今我们在市面上看到不同工作方式的的动物呼吸机。那么他们之间又是怎样区分的呢?

1、依据不同的吸气控制方式,可以将呼吸机分为压力控制型呼吸机和容量控制型呼吸机,在临床呼吸机领域,压力控制更主流一些。在但动物实验领域,相当多的用户习惯设置潮气量进行容积控制。

2、依据呼吸机的结构原理,可分为活塞式呼吸机和电磁阀式呼吸机。一般活塞式呼吸机使用容积控制,而电磁阀式呼吸机即可以进行容控制,也可以进行压力控制。



3、依据调控方式不同,可分为电动电控型和气动电控型呼吸机。



因为具有不同的呼吸机,其实他们给动物的通气方式也是不同的,根据通气方式不同,我们可以将通气方式分为:

·控制模式(CV):呼吸机完全替代实验动物的呼吸,其呼吸频率,潮气量均由呼吸机控制,属于完全的呼吸支持。

适用于自主呼吸消失或很微弱的情况,比较典型的应用,就是动物的开胸手术实验。 根据控制参数的不同,控制通气又可以分为容量控制通气(VCV)和压力控制通气(PCV)。容量控制通气(VCV)是呼吸机按预置的潮气量、呼吸频率、呼吸比等参数完成通气。 压力控制通气(PCV)则是呼吸机按照预置的频率、呼吸比、吸气压力工作。

·辅助通气(AV): 呼吸机的送气是通过呼吸机检测实验动物的气道压的降低来触发。输助通气是一种与临床应用类似的呼吸方式,动物的输助通气一般可以通过设置压力触发、人工触发或定时触发等方式启动。对于动物呼吸机而言,输助通气(AV)是一种较高级的呼吸模式,仅少量动物呼吸机具体此功能。

·叹气模式(sigh): 是一种在常规呼吸通气条件下,隔一段时间进行一次深呼吸的通气方式。通常实验动物在长期使用控制通气,尤其是容量控制通气条件下,某些边缘肺泡会膨胀不全,肺部功能会逐步减弱,加入定时或手工叹气,可防止肺部萎陷不张,改善气体交换性能。

说了这么久,该谈谈小动物呼吸机怎么使用的了:
一、我们先看看实验动物部分生理参数,作为动物生理参数实验监护的参考值:

二、气管插管
气管插管是为了在动物手术过程中保持动物呼吸道顺畅,减少动物窒息死亡的常用手术。

同时气管内插管还可用于气管内给药治疗研究。气管插管对犬、猪等大动物操作过程相对容易,对啮齿类动物相对较难,是动物呼吸机辅助呼吸的重要步骤。在某些需要呼吸机 辅助呼吸的实验中,顺利的气管插管是实验成败的关键之一。 气管插管推荐使用静脉留置针的套管:

大鼠一般使用14-18G插管, 小鼠一般使用20-24G插管




不同的实验室采用不同的插管技术,目前所使用的有:
1、切气管,直接插管法
2、切气管,逆行导丝法
3、经口插管,盲插法
4、经口插管,透射光辅助法
5、经口插管,光纤辅助法

三、选择通气模式:选择压力控制模式或者容量控制模式。

采用压控模式相对安全,因为不会过度充胀动物的肺,也不会对“脆弱”的肺造成伤害;参数容易设置和操作,而不用管动物的肺的容积和柔韧度;然而,若实验时间很长(通常超过1小时,很有可能在动物的气道积聚分泌物或其它阻塞物,导致吸气提前终止(此时需疏通气管和气道)。

容控模式则适合长时间实验,因为它总是输送一定量体积的气体至动物的肺部,不会引起动物的肺的柔韧度变化;然而,参数的预设置相对复杂,需确定气体流量和吸气时间(或吸呼比),一旦这两个参数设定,若想对呼吸的状态随时进行调整就很容易,只需简单地升高或降低气体流量,这样,可精细地调节动物的呼吸以维持较恒定的CO2分压。

总之,压控模式设置快速、操作安全,适用于短时间的动物实验和呼吸机初级使用者;容控模式设置相对复杂,但可精细调节动物的呼吸,适合长时间的动物实验。


 

如选择容积控制模式,根据如下参考,选择相对应的动物的潮气量和呼吸频率。


 

如果选择压力控制模式,初始的泵气压力,一般初始值为15cmH2O。为防止潮气量过大,损伤动物肺。一般最大压力为20cmH2O。

呼吸未正压(PEEP):在呼气末气道开放时,气道压力仍保持高于大气压,防止肺泡萎缩塌陷,一般开胸手术需要设置PEEP,设置的范围是为3-5cmH2O。

吸/呼比(I/E Ratio):吸气与呼气时间的比例,一般设置为1/2,某些活塞式呼吸机这个参数不可设置,相当于1/1。

这样我们的呼吸机的设置就完成了,我们就可开始做实验了。然而对于初学者可能起初的参数不清楚,我们可以选择傻瓜式的一键输入动物体重,我们的VentStar呼吸机就可以根据体重推荐相应的参数。



今天小编就讲到这里了,下次我们相关的实验中进行操作。

来源:深圳市瑞沃德生命科技有限公司
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