呼吸机及通气模式的进展
呼吸机是临床抢救和治疗各种原因引起的呼吸衰竭的不可缺少的重要工具，其发明和改进可以说是人类同疾病作斗争的结果。随着对呼吸生理认识的逐步深入和全面，以及相关的物理技术的引进，越来越多的新型呼吸机不断问世，出现各种新的通气模式和技术，给呼吸机的临床应用提供了更为广阔的前景。
一、 呼吸机的萌芽
人工呼吸的历史可溯源至史前时代，但呼吸机的雏型于公元15世纪文艺复兴时代之后才诞生。1543年，Vesalius首次对猪进行气管切开并置入气管导管成功，进而证实通过气管导管施以正压能使动物的肺膨胀。1667年，Hooke在狗身上成功重复了这一实验并首次应用风箱技术成功地进行了正压通气。1792年，Curry首次在人身上成功进行了所管插管，此后，这种简单的由手动进行人工通气的风箱技术在欧洲较广泛地被用于溺水者的复苏。但由于该技术极其粗糙并且缺乏应用经验，致使应用后并发症多，成功率低。
二、 近代呼吸机
自19世纪中叶至20世纪初，人们为了避免早期的有创人工通气而在体外负压技术领域进行了广泛的研究。1832年Dalziel设计出一个密封的风箱装置，通过箱内的压力变化而进行通气。但由于这种箱式负压通气机需人工提供动力，因而其发展和应用大为受限。至20世纪初，随着电力的广泛应用，体外负压通气技术的研究和发展得以空前发展。1928年10月，Drinker和Shaw用他们研制的一台被世人称为"铁肺"的箱式体外负压通气机治疗一个因脊髓灰质炎呼吸衷竭而昏迷的8岁女孩获得成功，从而开创了机械通气史上的一个里程碑。在30至40年代欧美脊髓灰质炎大流行时，铁肺、双人铁肺、胸甲式和带式等体个负压通气机大量应用于临床，尽管取得了一些效果，但其固有的缺陷暴露无遗：一是疗效极低，其治疗呼吸衷竭的总死亡率高达80%，对战伤所致的急性呼吸窘迫综合征（ARDS）的治疗未获成功；二是气道管理困难，气道分泌物难以排出；三是不能应用于外科手术麻醉中。
三、 早期现代呼吸机
事实上，正压通气自能建立人工气道始就已引起部分学者（主要是外科和麻醉学科领域）的兴趣。19世纪末20世纪初，由于人工气道技术的完善和喉镜直视下气管插管方法的建立，正压通气方法在外科和麻醉学科领域得到较为迅猛的发展。1940年第一台间歇正压通气（IPPV）麻醉机（apiropulsator）被发明并应用于胸外科手术患者和战伤ARDS的抢救中，获得成功。1946年，美国Bennett公司研制出第一台初具现代呼吸机基本结构的间歇正压呼吸机并应用于临床。自此气控-气动压力限制型呼吸机一度成为正压通气机的主流形式。这一时期的主要代表机型为Bennet PR-1A和Bird mark VII等，属于现代第一代呼吸机。但在临床实践中发现这类正压呼吸机常常不能保证有效的潮气量。为弥补这一不足，设计者们首先开发了容量监测功能装置，然后开始探索研制容量限制型呼吸机。1950年，瑞典的Engstrom研制出世界上第一台容量转换型呼吸机，标志着第二代现代呼吸机的诞生。自此，正压通气技术达到了一个新的水平。
这些早期的现代呼吸机采用的是活塞、风箱等气控、气动机械性技术，灵敏性不高，监测功能不完善。至60至70年代，随着物理学的发展，电子技术被引进到呼吸机的设计中，气动能源实现了电子设备控制；由电位计所控制的容量压力监测系统和报警系统亦被开发出来，这些都大大方便了临床实践。这类由电子设备控制的第二代呼吸机具有代表性的主要有Bennett MA、Engstrom 200和Servo 900等型呼吸机。这一时期，随着大量临床经验的积累和研究，一些新的机械通气观念和技术得以发展和应用，如呼气末正压（PEEP）、持续气道正压（CPAP）、间歇指令通气（IMV）、同步间歇指令通气（SIMV）和T型管技术。
四、 第三代现代呼吸机
自80年代以来，随着人们对呼吸生理的深入了解，新的设计思想（如流体控制原理）的采用，以及电子计算机技术的引进，设计者们研制出多种第三代新型呼吸机。它们的功能齐全，性能先进，可靠耐用，集定压定容于一体，兼容多种新的大有前途的通气模式，部分机型还具备智能化功能。其特点具体表现在：A.活塞风箱和机械性活瓣应用减少，代之以电子模拟装置，重要部件具有双重性结构，故障发生率低，安全可靠。B.附属加温加湿功能更加充分，部分机型还带有气道雾化给药装置。C.吸入氧浓度的调节更加灵活，随意性更大。D.辅助通气的功能元件灵敏度提高，反应时间缩短，多不超过150ms；开发出流速触发时的阻力和呼吸功消耗，使自主呼吸更易与呼吸机协调同步。E.增加了吸气流速波型变化、吸气暂停、深吸气等有益的特殊功能。F.开发出多种新的通气模式，其中部分模式具有智能化功能，如压力支持通气（PSV）、压力调节容积控制通气（PRVCV）、容积支持通气（VSV）、压力释放通气（PRV）、双相气道正压通气（BiPAP）、适应性支持通气（adaptive support ventilation，ASV）、适应性压力通气（adaptive pressure ventilation，APV）和容积保障压力支持通气（VAPSV）等，其共同特点是较以往辅助通气模式更加接近生理状态。G.监测、警报系统更加完善，应用了自动反馈调节系统和自动较正系统，使调节更加简单，增加了安全性。部分机型还具有相应的通讯接口，可连接计算机和监护仪，为临床提供更多的资料和数据。H.一机多能，同一型号呼吸机既适用于成人又可用于儿童，集压力、容积、时间及流速切换于一身，扩大了应用者的选择范围。这一类呼吸机的代表机型有Servo900c, Servo 300, Newport E-200, Bennett 7200和7200ae，Engstrom Elrira和Hamilton Galileo等型呼吸机。
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