現(xiàn)代麻醉機都組合有呼吸機與監(jiān)測儀

現(xiàn)代麻醉機都組合有呼吸機與監(jiān)測儀，現(xiàn)將有關(guān)基本原理分別敘述于下：

一、麻醉機的基本原理

1.工作原理

麻醉機的功能主要是用以輸出麻醉氣體，使病人處于麻醉狀態(tài)下接受手術(shù)，因而首先要有供氣裝置，所供氣體為O2、空氣或N2O。過去大多用貯氣筒貯存的壓縮O2或空氣以及液體狀態(tài)的N2O供應。現(xiàn)今多數(shù)城市大醫(yī)院均建有中心供氣系統(tǒng)，以提供上述三種氣體。臨床麻醉中應用都需經(jīng)過降壓，保證恒定的低壓和安全。通常降壓至3kg/cm2，輸入麻醉機到呼吸環(huán)路還需經(jīng)流量計減少氣流量至每分鐘的毫升數(shù)才能用于病人。因環(huán)路內(nèi)設(shè)有單向活門，故吸入或呼出氣體按一定方向運行，呼吸環(huán)路之間又設(shè)有鈉石灰罐。于是在麻醉機環(huán)路內(nèi)可進行正常呼吸，吸入氧或麻醉氣體，呼出氣體內(nèi)的CO2流經(jīng)鈉石灰罐時被吸收。

2．麻醉氣體的供給

除N2O經(jīng)由流量計控制直接輸入環(huán)路與O2混合供病人吸入外，其它都由蒸發(fā)器所盛麻醉藥液揮發(fā)后輸出該麻醉藥蒸汽。并按一定濃度供給病人吸入，故蒸發(fā)器可謂麻醉機的核心組成部分，關(guān)系到麻醉深淺及病人的安全。

最簡單的麻醉蒸發(fā)器是在盛有吸入麻醉藥容器的上方空間通過一定量的O2、空氣或N2O+O2混合氣（有稱稀釋氣體diluentgas），一小部分氣體經(jīng)過調(diào)節(jié)閥流入蒸發(fā)室，帶走飽和麻醉蒸氣（有稱載氣carriergas），稀釋氣流與載氣流在輸出口匯合處混和成為含有一定百分比濃度麻醉蒸氣的氣流，進入呼吸環(huán)路供病人吸入。

氣體流經(jīng)蒸發(fā)室?guī)С雎樽硭幷魵馑褂玫姆绞接校孩艢饬鞣鬟^型（flow-over），載氣從麻醉藥液面拂過，帶走麻醉藥蒸氣分子。多數(shù)麻醉機所用蒸發(fā)器均屬此型（有稱充氣型plenum），氣流主動進入蒸發(fā)室，室內(nèi)為正壓。⑵氣流抽吸型（Draw-over），與上不同的是借病人吸氣的力量帶出麻醉藥蒸氣，因而蒸發(fā)室內(nèi)為負壓。氣流通過所受阻力必須很低（如空氣麻醉機）。⑶鼓泡型（Bubblethrough），載氣穿透麻醉藥液使成無數(shù)小氣泡，從而增加揮發(fā)面積。⑷滴入型（Dropper）即將麻醉藥液有控制地滴入（或微泵注射器）滴入呼吸環(huán)路內(nèi)蒸發(fā)后供病人吸入。⑸兼有型：氣流既可拂過液面，亦可兼有穿透藥液形成氣泡的功能。我院設(shè)計的DMN-86多功能麻醉機的蒸發(fā)器就兼有拂過、抽吸和穿透鼓泡三種功能。

為輸出恒定正確的麻醉藥濃度，現(xiàn)代麻醉蒸發(fā)器都有溫度壓力補償裝置，如Drager19-I型蒸發(fā)器。地氟醚專用的Tec6型蒸發(fā)器，則原理較為復雜。

二、麻醉呼吸機的基本原理

呼吸機或稱通氣機，是實施機械通氣的工具，用以輔助和控制病人的呼吸，改善病人的氧合與通氣，減少呼吸肌作功，支持循環(huán)功能等及作為呼衰的治療等。

人體自主呼吸的吸氣期，膈肌收縮，胸廓擴張，胸內(nèi)負壓增大，使氣道口與肺泡之間產(chǎn)生壓力差，氣體進入肺泡內(nèi)。機械呼吸時，則多利用正壓使成壓力差，將麻醉氣流壓入肺泡，停止正壓時借胸、肺組織彈性回縮，產(chǎn)生與大氣壓的壓差，將肺泡氣排向體外。

因而呼吸機必須具備四個基本功能，即向肺充氣、吸氣向呼氣轉(zhuǎn)換，排出肺泡氣以及呼氣向吸氣轉(zhuǎn)換，依次循環(huán)往復。因此必須有：⑴能提供輸送氣體的動力，代替人體呼吸肌的工作；⑵能產(chǎn)生一定的呼吸節(jié)律，包括呼吸頻率和吸呼比，以代替人體呼吸中樞神經(jīng)支配呼吸節(jié)律的功能；⑶能提供合適的潮氣量（VT）或分鐘通氣量（MV），以滿足呼吸代謝的需要；⑷供給的氣體最好經(jīng)過加溫和濕化，代替人體鼻腔功能，并能供給高于大氣中所含的O2量，以提高吸入O2濃度，改善氧合。

動力源：可用壓縮氣體作動力（氣動）或電機作為動力（電動）呼吸頻率及吸呼比亦可利用氣動氣控、電動電控、氣動電控等類型，呼與吸氣時相的切換，常于吸氣時于呼吸環(huán)路內(nèi)達到預定壓力后切換為呼氣（定壓型）或吸氣時達到預定容量后切換為呼氣（定容型），不過現(xiàn)代呼吸機都兼有以上兩種形式。

治療用的呼吸機，常用于病情較復雜較重的病人，要求功能較齊全，可進行各種呼吸模式，以適應病情變化的需要。而麻醉呼吸機主要用于麻醉手術(shù)中的病人，病人大多無重大心肺異常，要求的呼吸機，只要可變通氣量、呼吸頻率及吸呼比者，能行IPPV，基本上就可使用。

呼吸機的基本原理：絕大多數(shù)較常用的系由氣囊（或折疊風箱）內(nèi)外雙環(huán)氣路進行工作，內(nèi)環(huán)氣路、氣流與病人氣道相通，外環(huán)氣路、氣流主用以擠壓呼吸囊或風箱，將氣囊（或風箱內(nèi)的新鮮氣體壓向病人肺泡內(nèi)，以便進行氣體交換，有稱驅(qū)動氣。因其與病人氣道不通，可用壓縮氧或壓縮空氣。

現(xiàn)代呼吸機大多為：

⑴氣動電控：

如Ohmeda7000型呼吸機，是氣動電控雙環(huán)氣路的典型應用，其電子控制系統(tǒng)根據(jù)MV、吸呼比及呼吸頻率設(shè)定值計算出VT、吸氣時間、呼氣時間、吸氣流量，從而控制所需驅(qū)動氣的氣流量。在吸氣相，電子控制單元關(guān)閉放氣活門，驅(qū)動器進入風箱的外箱中，隨著驅(qū)動氣不斷流入箱外壓力上升，風箱受壓，向下運動，迫使箱內(nèi)氣體流入麻醉呼吸環(huán)路，進入病人肺內(nèi)。當輸送的驅(qū)動氣總量等于所核定的量，吸氣相結(jié)束，電子控制單元打開驅(qū)動氣放氣活門，箱外驅(qū)動器壓力下降，新鮮氣與病人呼出氣的混合氣體也就不斷進入箱內(nèi)，使用風箱上升，當呼氣結(jié)束，放氣活門又復關(guān)閉，驅(qū)動器進入風箱外箱中，如此周而復始。

⑵氣動氣控：

如長海醫(yī)院設(shè)計的STAR-100型麻醉呼吸機，系采用上、下雙折疊風箱，上風箱通病人氣道，下風箱通上風箱外室，上、下兩個氣室中隔開孔，通過風箱脹縮及活門上下方磁鐵啟閉中隔活門。驅(qū)動氣流入上室時，下風箱內(nèi)氣體亦隨文秋里效應流入上室，上室壓力上升，迫使風箱下移，使其內(nèi)的新鮮氣體流向病人，即吸氣相，達預定VT值后，風箱不能再向下壓縮，時因上室壓力繼續(xù)升高，使上室風箱外氣體轉(zhuǎn)入下室風箱，風箱上升項開中隔活門，并為上磁鐵吸引，上室內(nèi)氣體由中隔開孔流向下室。排出口排向大氣，上室內(nèi)壓力下降，新鮮氣流隨之進入上風箱，為下一次吸氣作準備。當上風箱受壓下移達預定值時，將中膈活門壓向下，同時為下磁鐵吸引而關(guān)閉中隔開孔，而驅(qū)動氣又繼續(xù)流入上室，產(chǎn)生的文秋里效應使下風箱內(nèi)氣體又隨之流入上室，下風箱下移，不再影響中隔活門的關(guān)閉，直到吸氣相再次開始，上室壓力高至氣流逆向流入下風箱，下風箱上升打開中隔開孔為止，如此周而復始進行工作，其驅(qū)動氣流量大小和下室排氣開口大小可調(diào)控頻率和吸呼比，從而基本滿足了呼吸機四個功能。

⑶電動電控：

如國產(chǎn)SC-3型呼吸機，用兩組四連桿結(jié)構(gòu)將旋轉(zhuǎn)運動變?yōu)閾u擺，從而帶動貯氣囊上下往復運動，產(chǎn)生控制呼吸。

馬達減速后，帶動園盤M，又通過連桿將運動傳給擺塊N，使其產(chǎn)生擺動。又通過連桿L使擺桿K上下運動。呼氣相時擺桿向上移動，使風箱容量增加充氣。吸氣時，K向下運動，迫使風箱內(nèi)的氣體流向病人肺內(nèi)。M轉(zhuǎn)速可改變頻率，調(diào)節(jié)L與K的連接點，可改變VT。O2從進口H輸入，經(jīng)單向活門貯在貯氣囊C，呼氣時，風箱擴大，C中O2輸入風箱。吸氣時，單向活門E關(guān)閉，風箱內(nèi)氣體O2進入病人肺內(nèi)，當氣道壓>60cmH2O，限壓活門G開放，釋放氣體，降低氣道壓力。PEEP與魚嘴呼吸活門F相連，病人呼出氣體經(jīng)PEEP活門排出。⑷高頻噴射通氣機：其原理系將高壓氣源的高流量氣體斷續(xù)地直接輸入病人氣道，造成高頻噴射通氣的基本原理系利用旋轉(zhuǎn)閥，氣動閥或電磁閥來控制噴射氣流而成。整個呼吸回路與大氣相通，其呼出氣直接排向大氣，其流量、壓力和頻率可調(diào)，適用于某些特殊要求的病例、病情和手術(shù)。

三、監(jiān)測儀的基本原理

現(xiàn)今幾乎所有生理功能的變化均有監(jiān)測儀，隨時加以監(jiān)測，現(xiàn)僅將麻醉手術(shù)中所用監(jiān)測儀的的基本原理加以敘述。

1．循環(huán)功能監(jiān)測

⑴有創(chuàng)血壓監(jiān)測：均須動脈穿刺和留置導管，連接壓電傳感受器，將機械壓強轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷捍笮。?jīng)微機處理顯示圖形，并用數(shù)字顯示收縮壓、舒張壓和平均動脈壓。

⑵自動無創(chuàng)測壓（Dinamap）：多用微型電動機，使袖套自動充氣，使袖套內(nèi)壓高于收縮壓，然后自動放氣，用壓電換能原件探測動脈搏動的振蕩信號，到儀器內(nèi)的傳感器，經(jīng)電子系統(tǒng)放大，微機計算確定收縮壓、舒張壓和平均壓。

⑶CO監(jiān)測：目前仍以熱稀釋法為多用，一般先經(jīng)頸內(nèi)靜脈搏插入漂浮導管，再由通右房的管腔注入10ml4℃的等滲葡萄糖液，此液隨血流流入肺動脈，使肺動脈內(nèi)血溫發(fā)生一定變化，并由導管端上的熱敏電阻測出溫度變化，CO與血溫變化成負相關(guān)。心排血量監(jiān)測儀可描出血溫變化曲線，并計算出曲線下面積，直接

故監(jiān)測系統(tǒng)包括三大部件：⑴光纖導管：內(nèi)含二條光纖，一條將發(fā)射光傳至血管內(nèi)照射紅細胞，另一條將反射光傳回；⑵光組件，有三只不同波長的發(fā)光二極管，一種紅光（670nm）和二條近紅外光（700、800nm）依次輪流以每種波長每秒244次脈沖的速率通過一條光纖維傳入血管內(nèi)，照射流經(jīng)血管端的血液內(nèi)紅細胞，照射光波被血液吸收，折射和反射后，一部分被另一條光纖收集傳回到光學組件內(nèi)的光纖測器，轉(zhuǎn)換成為電信號；⑶微機處理系統(tǒng)：即主機，對傳回的三種波長光強度信號經(jīng)過放大處理和計算，用數(shù)字顯示。其結(jié)果可用以了解氧供與氧需比值的變化趨勢，不過SVO2僅能反映全身氧的總的變化趨勢，因各器官組織氧耗與氧儲備各不相同。SVO2下降不是意味著氧供減少，就是氧需或氧耗增加。正常SVO2為75%左右，對有些不明原因的呼吸變化，如呼吸肌乏力，鎮(zhèn)靜藥過量、氣胸等可由SVO2的變化來及時發(fā)現(xiàn)和糾正。

4．腦電、肌電、腦干誘發(fā)電位及肌松監(jiān)測

與心電監(jiān)測一樣，其基本原理都很簡單，因其本身都產(chǎn)生生物電信號，只要加以拾取，放大及顯示等處理即可。問題在于如何解釋所獲得的信號（波形、數(shù)據(jù)）等意義。

⑴腦電圖：大腦產(chǎn)生生物電幅度約幾微伏至幾百微伏，頻率0.5-60HZ，腦組織的自發(fā)放電很多，且時刻存在著，它不僅可從暴露的腦組織上引導出來，也可從頭皮上引導出來，從頭皮上引導出來的腦電活動，即為腦電圖（EEG）。

腦電圖機就是把這種微弱的腦生物電信號進行放大及記錄的裝置，腦電波與其它光波一樣，有4個基本要素：即頻率、波幅、波形和位相。

位相（phase）：亦稱極性，為時間與波幅之間的相對關(guān)系，表示每個波長在整個周期里的位置。以基線為準，波頂在基線以上稱負相（或陰性），波頂在基線以下為正相（或陽性），位相不同者稱不同步。

腦電波節(jié)律的形成，必然是許多神經(jīng)細胞同時放電和同時停止的結(jié)果。大多數(shù)神經(jīng)細胞同時放電是腦電波產(chǎn)生的重要條件之一，另一重要因素是各種神經(jīng)元的排列次序和方向必須一致，因傳導方向不一致時，電勢必互相抵消，就不會引起強大的電位。據(jù)有關(guān)腦組織解剖學的資料，大腦皮層中的一種主要細胞—椎體細胞排列很規(guī)則，其頂樹突都朝向皮層表面，因而腦電波的產(chǎn)生很可能是很多大腦椎體細胞的樹突電位自細胞體內(nèi)向腦表面?zhèn)鲗隆?/p>

正常人腦電波的頻率范圍為1-30次/秒，可分成4個波段，即δ波：1-3次/秒，Q波：4-7次/秒，α波：8-13次/秒；β波：14-30次/秒。EEG表現(xiàn)的往往不只是一種波而可同時存在多種波，但以其中有一種波占優(yōu)勢。正常人兩側(cè)對稱點上引導出腦電波的頻率、振幅、波形和同步性基本上是對稱的，如存在明顯不同，則為病理狀態(tài)。腦電活動與腦血流、腦代謝之間關(guān)系密切。

麻醉可使EEG有改變，但影響腦電活動的因素很多，不同麻醉藥引起的改變就不全相同，很難作為麻醉深度的監(jiān)測。近年來由于計算機技術(shù)的進步，作為監(jiān)測方面研究了許多方法，包括腦電功率譜分析法（包括壓縮譜陣、致密譜陣、譜邊界頻率、中位頻率等）。腦電地形圖（或稱腦電分布圖）及雙譜分析，總的稱為定量腦電圖（qEEG）。由于qEEG系利用計算機進行頻域或時域信號分析，故有更高的敏感性，特別是譜邊界頻率（SEF）和雙頻譜分析指數(shù)（BIS），認為與麻醉深度有相應關(guān)系，但至今只能作為參考。

⑵肌電圖：為反映肌肉—神經(jīng)系統(tǒng)生物電活動規(guī)律的波形圖，其原理有三：①電刺激肌肉時，肌肉發(fā)生收縮；②肌肉收縮時產(chǎn)生電流；③刺激越強，動作電流放出越快越多，動作電位只有在肌肉收縮中產(chǎn)生。

肌電圖的診斷在于去神經(jīng)電活動，也可用以觀察神經(jīng)的再生與功能恢復及輔助了解有無神經(jīng)根受壓與損傷程度。在麻醉方面主要用于了解腰麻或硬膜外麻醉因藥物過敏或技術(shù)錯誤引起的下肢肌無力或癱瘓的并發(fā)癥。近年來已有計算機化地檢查與分析肌電圖的儀器問世。

⑶誘發(fā)電位監(jiān)測：其基本原理為感覺傳入系統(tǒng)受刺激時，在CNS可引起電位變化。受刺激的部位可以是感覺器官、感覺神經(jīng)或感覺傳導途徑上的任何一點。根據(jù)不同的刺激形式，分為射體感覺、聽覺和視覺誘發(fā)電位（EP）。通過觀察和分析，了解某特定感覺通道和腦皮層代表區(qū)的功能狀態(tài)，就可用以監(jiān)測腦和神經(jīng)功能及麻醉效果。

臨床上常采用的有：①聽覺誘發(fā)電位（AEP），即給予一連串的聲刺激（聽閾>60dB）在頭頂乳突處或耳廓上可記錄到AEP，表示從耳蝸神經(jīng)到聽覺皮質(zhì)后的各級神經(jīng)核團活動，又稱腦干誘發(fā)電位（BAEP）；②視覺誘發(fā)電位（VEP），在閉合的眼瞼上用強閃光刺激后，在枕部頭皮上記錄到EP波形，反映視覺傳導功能。于麻醉中作為監(jiān)測有報告氟烷使VEP潛伏期延長，而恩氟醚、異氟醚和N2O使VEP潛伏期延長而波幅減少等；③軀體誘發(fā)電位（SEP）為刺激外周神經(jīng)（如正中神經(jīng)），在對側(cè)相應頸節(jié)段水平皮膚和頂葉頭皮記錄到有一潛伏期大致相似的波形，可用于圍術(shù)期監(jiān)測。麻醉中吸入氟烷、恩氟醚、異氟醚和N2O均可使SEP潛伏期增加，波幅減小。而靜脈麻醉藥依托咪酯、異丙酚可使?jié)摲诤筒ǚ瑫r增加。

因恩氟烷與異氟烷明顯影響B(tài)AEP波幅，且與劑量呈正相關(guān)，故有人試圖作為監(jiān)測麻醉深度的方法，但至今尚無確切的標準可依，且受多種因素影響，易受干擾，尚難以應用。

④神經(jīng)肌肉傳導功能監(jiān)測：在麻醉期間和術(shù)后監(jiān)測肌松藥作用的起效、維持和消退。目的是做到術(shù)中合理使用肌松藥，減少不良反應和術(shù)后及時逆轉(zhuǎn)，肌松藥的殘余作用，防止術(shù)后呼吸抑制。

其基本原理是用電刺激外周運動神經(jīng)達到一定刺激強度（閾值）時，肌肉就會發(fā)生收縮，病人用肌松藥后肌肉麻痹，如超