解码呼吸机丨马斯克捐的被ICU拒收?英国拿兽用呼吸机能救人吗?

◎ 金凤

即使在病中,英国首相约翰逊依然为呼吸机牵肠挂肚。此前,当美国总统特朗普向他致电慰问时,约翰逊说的第一句话就是“我们需要呼吸机”。

好在,约翰逊不是一个人在战斗。近日,英国广播公司报道,霍金家人向剑桥市皇家帕普沃斯医院捐赠了霍金生前使用的呼吸机。报道称,这台呼吸机目前已经通过检测,确认适用于新冠感染者。

但不是所有的捐赠都能所向披靡。有外媒报道,此前,马斯克捐赠的由美国瑞思迈公司生产的“双水平气道正压通气呼吸机”(BiPAP),通常用于治疗睡眠呼吸暂停,不用于重症监护室。而马斯克也曾发“推特”回击:“呼吸机交付前,所有医院都收到瑞思迈和飞利浦呼吸机的精确说明,而且所有(医院)都确认它们至关重要。”

解码呼吸机丨马斯克捐的被ICU拒收?英国拿兽用呼吸机能救人吗?

正在肆虐的疫情的新冠疫情,已经让人类有些慌不择路。据外媒报道,英国公共卫生部门已经开始向兽医从业者紧急求援,并征调兽用呼吸机。还有医疗设备制造商称,日本政府已联系其公司大量生产动物呼吸器,以便用于治疗新冠病毒患者。

呼吸机是一款什么样的救命神器,为何马斯克捐赠的呼吸机引起争议,兽用呼吸机又是否可以用于人类的新冠肺炎治疗?

最早的呼吸机被称为“铁肺”

人类通过呼吸为全身及各个脏器供氧,进行细胞的氧化代谢,并排出二氧化碳,维持人体的正常运转。通常情况下,健康人通过自主呼吸即可满足器官组织氧化代谢的需要。如果肺部严重受损,呼吸功能丧失,就需开通气道,提高通气,改善气体交换。

“人类最初设计呼吸机时,是希望以尽量接近于自然呼吸的方式,来给肺部通气。自然情况下,吸气动作是由肋间外肌和膈肌收缩造成的胸膜腔内负压的结果,设计者们于是设计出了能产生这种效果的呼吸机,这种呼吸机被称为负压呼吸机。”江苏省人民医院临床医学工程处工程师、江苏援鄂医疗队队员李洋告诉科技日报记者,最早的呼吸机被称为“铁肺”,是将病人置于金属容器中,头露出于外。

现代呼吸机的发展,最早起始于1915年哥本哈根的Mol-gaard和Lund。1916年斯德哥尔摩外科医师Giertz。Giertz的动物实验证明:有节奏的吹入法,其效果远超过压差室呼吸机。

1934年Frenkner研制出第一台气动限压型呼吸机,它的气源来自钢筒,气体经两只减压阀,产生50cm水柱的压力,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,气流经吸入管入肺,当肺内压力升至预计要求时,阀门关闭,吸气停止。

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。1951年瑞典的Engstrom Medical公司生产出第一台定容呼吸机Engstrom 100取代了当时的“铁肺”,救治了大量的由流行性小儿麻痹引起的呼吸衰竭病人。

“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。”李洋说,进入20世纪60年代,呼吸机的应用更为广泛,1964年艾默生的术后电动呼吸机,呼吸时间能随意调节,还配备有压缩泵,各种功能均由电子调节,自此,呼吸机跨入精密的电子时代。

20世纪80年代以来,计算机技术的迅猛发展,新一代多功能电脑呼吸机又增添了监测、报警、记录等功能。进入90年代,呼吸机不断向智能化发展。

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2月3日,在河北三河市燕郊开发区,工人在生产车间工作。新华社发(孙明旭 摄)

家用无创呼吸机虽无力救助重症,但特殊情况可救急

“现代呼吸机按创伤性分类,分为有创和无创两种,它们能把合适浓度、恰当流量和容量的空气、氧气混合气体,随患者的呼吸同步送入肺中,并将患者的二氧化碳同步排出,协助完成血气交换。”李洋介绍,患者使用无创呼吸机治疗时,需用口鼻面罩或鼻罩吸气。无创呼吸机只能用于有自主呼吸的病人,多用于阻塞性睡眠呼吸暂停、早期急性呼吸窘迫综合征、慢性阻塞性肺病等疾病的患者。

新冠肺炎患者的呼吸支持是如何进行的呢?《新型冠状病毒肺炎诊疗方案(试行第七版)》显示,重症患者应当接受鼻导管或面罩吸氧,并及时评估呼吸窘迫和/或低氧血症是否缓解;当患者接受标准氧疗后呼吸窘迫和/或低氧血症无法缓解时,可考虑使用高流量鼻导管氧疗或无创通气。

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“普通医用无创呼吸机,通过氧气流量计连接面罩给氧,为了精确给氧浓度,需要使用有空氧混合功能的无创呼吸机;而为帮助新冠肺炎患者减少口咽干燥、排痰困难,还应使用带加温湿化器的无创呼吸机。”李洋说。

但是,如果高流量鼻导管氧疗或无创通气1-2小时内仍无效时,有创呼吸机便要接力拯救生命。李洋说,使用有创呼吸机时,需从患者的口腔或鼻腔进行气管插管、后期可气管切开建立人工气道,高压氧气、空气经减压混合后,以合适的浓度,将空氧混合新鲜气体输给病人,呼吸机的呼气模块会监测患者呼出气体的压力、流速、潮气量等。

根据媒体报道,马斯克捐赠的BiPAP,不能用于重症监护,这是为何?

“这是一种无创家用呼吸机。”江苏省人民医院呼吸与危重症医学科主治医师、江苏援鄂医疗队队员陈雪松告诉科技日报记者,腺样体肥大或者肥胖的人,睡眠时容易压迫口咽,导致呼吸阻塞、气流不通畅,从而打鼾,这种呼吸机可以帮助打开气道、改善睡眠,但其产生的气道压力、潮气量相对较小,模式参数也很少,无法满足重症病人的需求,所以一般不用于重症病人的救治。

“不过,特殊情况下,家用呼吸机也能派上用场,我们在华中科技大学同济医院中法新城院区救援时,曾给轻症患者用过。”陈雪松说。

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江苏鱼跃医疗设备公司的呼吸机生产线,受访者供图

兽用改人用,需有智能监控系统并严格消毒

目前,全球新冠肺炎病例超260万。世界卫生组织的数据显示,每6个新冠肺炎患者中,会有一人出现重症和呼吸困难,对于危重症患者来说,一台呼吸机往往决定他们的生死。

据外媒报道,一家名为Metran的医疗设备制造商称,日本政府已联系其公司大量生产动物呼吸器,以便用于治疗新冠病毒患者,而美国、英国和印度等国家也对此产生兴趣,报道称,Metran公司也在为人类制造呼吸机。该公司首席执行官表示,兽医设备更简单,生产成本较低,且更容易操作。

人用呼吸机不够,兽用呼吸机来凑,是否能帮人类缓解“一机难求”?

南京农业大学动物医学院教授周振雷介绍,目前国内兽医临床使用的兽用呼吸机多来自国外,国产也有,也会用到麻醉呼吸机。

“麻醉呼吸机是在麻醉机的呼吸回路上串联了呼吸机,关闭麻醉机的挥发罐后可以当呼吸机使用。呼吸机根据其功能不同、潮气量控制精度不同价格差异较大,便宜的数万,贵的十数万甚至几十万,动物临床使用的大多为数万元。”他说,动物手术时,会根据动物的状态和主人的要求,给动物气管插管、连接麻醉机进行麻醉。一般给动物做手术时,会佩戴面罩使用。

“动物呼吸、循环功能异常或开胸手术时,会打开呼吸机,进行正压通气麻醉。机控呼吸时,根据动物的体重、年龄、状态,调整氧流量、潮气量、呼吸频率、吸呼比、气道压力等参数,机器会根据设定的参数,辅助动物呼吸。”周振雷说。

北京派仕佳德动物医院现在有六七台呼吸机,用来给狗、猫等动物做手术时使用。

该院院长姚海峰博士告诉科技日报记者,“我们用的兽用呼吸机,多来自美国、日本,或者国产的人用的功能单一的呼吸机。给动物做手术时,我们会在动物不能自主呼吸时用呼吸机,通过动物的口腔插管到气管里,按照一定的时间间隔,控制旋钮,给动物输送氧气。这类呼吸机短时间用问题不大,但作为人用的呼吸机长期治疗使用的话,由于精度不高、模式较粗放,有一定风险,需要做改装。”

姚海峰说,兽用呼吸机一般根据动物的体重设置送气量、吸气时间、换气回数或气道压力输送气体,参数设置不合适时,动物在使用时会咳嗽,而且部分兽用呼吸机内部器件难以进行高温高压灭菌消毒。

“如果改装为人用的,呼吸机的空氧混合气体的浓度、潮气量、呼吸频率、呼吸道内的压力、呼末二氧化碳、气道湿化的参数,都需要设计专门的器件做智能调节,并能根据人的个体差异实时监控,而且,所有的呼吸机管路都要高温灭菌消毒,达到人用的医疗器械使用标准后才能使用。”姚海峰建议。

来源:科技日报 文中图片由作者提供

编辑:陈可轩

审核:管晶晶

终审:冷文生

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