简单解释麻醉循环呼吸系统是如何工作的（下）

Good

这是一篇在飞机上完成的文章，如果有啥错误还请多担待，哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈。
正压通气:

到目前为止，我们已经讨论了病人自主呼吸时循环系统是如何工作的。现在让我们讨论一下，当病人使用正压通气时，循环系统是如何工作的。虽然自主呼吸和正压通气的基本概念是相同的，但也有一些不同之处。

循环系统的工作原理有些不同，这取决于你是用手和储气袋给病人通气，还是用机械呼吸机给病人通气。

使用储气袋的正压通气：

我将首先讨论使用储气袋和手进行通气。现在让我们试着通过挤压袋子给病人一些正压通气。

你会在下面的图表中看到，挤压袋子似乎并不能让病人通气！这是因为挤压袋子产生的正压打开了压力限制流出阀，让气体流出(红色箭头)，而不是进入患者体内。

在这一点上，我需要做一个小小的忏悔。到目前为止，在我们的讨论中，我并没有告诉你们我所拥有的所谓“压力限制流出阀”的全部故事。

如前所述，我一直称这种阀门为“限压流出阀”。我之前没有告诉你的是，这个阀门实际上是可以由你“调节”的。也就是说，它允许你“调整”阀门打开的压力。接下来，我将解释它是如何做到这一点的，因为您需要更多地了解这种阀门，以便了解使用储气袋进行正压通气。由于阀门是可调节的，我们应该称它为“可调压限流阀”(APL流出阀)。

阀门有一个弹簧，我在下面用粉红色表示。

弹簧对圆盘施加了一个力。

只有当循环系统内部的压力产生足以克服弹簧施加的力(粉色箭头)的力(显示为绿色箭头)时，阀门才会打开。

您可以通过旋转可调压力限制流出阀的旋钮来调整施加在阀瓣上的压力。当您希望阀门在循环系统中即使在低压下也能打开时，弹簧会保持在非常放松的状态。如果你想让阀门在更高的压力下打开，你可以转动旋钮使弹簧更受压。这增加了弹簧施加在阀瓣上的力。

通过这种方式，您可以调整可调限压流出阀(APL流出阀)打开时的循环系统压力。

正常情况下，对于自主呼吸，该阀门被设置为在最小压力下打开(即循环系统中只有轻微的压力使阀门打开)。当使用储气袋提供正压通气时，您需要调整APL流出阀以在更高的压力下打开。别担心，稍后我会更详细地解释这一点。

不幸的是(或者幸运的是？)。大多数现代麻醉设备倾向于隐藏“丑陋”的管子等。所以在你的麻醉机里，可调的限压阀可能只是这个样子！

顺便说一下，从APL排出阀流出的气体通常连接到一个清除系统，这样气体就可以安全地送到医院外面。

现在让我们回到循环系统，我们试着用储气袋和你的手进行正压通气。下面是我们在前面讨论中使用的循环系统，它是如何与自主呼吸一起工作的。如前所述，当使用具有自主呼吸的循环系统时，APL流出阀被设置为最小(即，它在非常低的压力下打开)。

现在使用这种设置(最小开启压力设置)，如果您试图通过挤压储气袋给患者一个正压呼吸，气体就会从APL流出阀中排出，而患者不会得到通气。

让我们再试一次。这一次，我们将APL流出阀设置为其最大开启压力(即，只有当循环系统内部形成非常高的压力时，它才会打开)。现在，你会发现我们可以给出正压呼吸，因为没有任何东西从APL流出阀中流出。

噢!。
噢!。
有问题了！应该还记得我们之前关于循环系统基础知识的讨论，过量的麻醉气体需要从APL流出阀中排出。但是，在我们的示例中，我们已经将APL流出阀调整到最大开启压力。在这种情况下，过量的麻醉气体不能流出APL，而是聚集在储气袋中，使其膨胀到危险的水平！所以，在最大开启压力设置下，你也许可以呼吸几次，但很快循环系统的压力就会上升到危险的水平。

答案是将APL流出设置为一个压力，我想称之为“中间压力”。APL开启压力应该介于过低(导致过多的气体流失)和过高(导致储层袋过度膨胀和危险的高压)之间。

当APL流出阀被适当地设置在最小值和最大值之间时，储气袋中的部分麻醉气体进入患者(蓝色箭头)，同时，另一部分麻醉气体通过APL流出阀(红色箭头)。

在正压吸气过程中从APL出流阀流出的气体被浪费(红色箭头)。因此，为了补偿，可能需要增加新鲜气体流量(黄色箭头)来补偿这种损失。

在呼气期间，呼出的气体进入储气袋。

循环系统的工作原理略有不同，这取决于您是通过挤压储气袋(如前所述)还是使用机械呼吸机进行正压通气。现在我们把手放到一边，讨论机械通风在循环系统中是如何工作的。

使用呼吸机的正压通气：

我不会在这里详细讨论呼吸机，因为这本身就是一个广泛的话题。呼吸机器设计的一个例子是所谓的“袋式挤压式呼吸机”。从根本上说，顾名思义，这种呼吸机就是对袋子进行“挤压”。然而，这款呼吸机没有你我这样的手，所以它用一个巧妙的设计来代替我们的手。袋子被放在一个密封的“容器”内，如下面灰色轮廓所示。在临床中，“容器”通常是透明的，这样就可以看到发生了什么。

在这种呼吸机设计中，“容器和袋子”被“倒置”。

这些呼吸机中的“袋”是可折叠的风箱的形式。呼气时，病人肺部的气体排空进入风箱，使风箱向上上升。至于吸气，我很快就会解释，呼吸机向下“挤压”风箱，把气体推向病人。

呼吸机“容器”连接到呼吸机控制器。控制器依次连接到高压氧气源。正如我将很快解释的，这种高压氧气(蓝点)将被用来“挤压”风箱。

让我们先谈谈吸气。它从呼吸机控制器让高压氧气进入容器开始。

高压下的氧气会压下(“挤压”)风箱，将麻醉气体推进病人体内。高压氧气通常被称为“驱动气体”。

呼气时，呼吸机控制器会阻止高压氧气流入容器。在呼气时，病人肺部的气体进入风箱，使风箱上升。上升的风箱将“使用过”的驱动气体(氧气)通过通气控制器排出到大气中。

值得注意的是，用于挤压风箱的加压氧气(蓝点)并没有进入病人体内。同样，病人的气体(灰色的点)不会进入容器。

换句话说，用于挤压风箱(驱动气体)的氧气在每次呼吸后被扔掉。

有人想象这种设计就像把储气袋放在一个“透明的瓶子”里。出于这个原因，这种设计通常被称为“瓶中袋”呼吸机（你需要发挥你的想象力，看看风箱看起来像个袋子，透明容器看起来像个瓶子）。

现在让我们把呼吸机和病人连接起来，看看会发生什么。目前，APL阀门被设置在最小开启压力，你会注意到病人没有得到通气!这是因为，在正压吸气时，气体从APL流出阀流出，而不是流向病人。

在使用机械呼吸机的正压通气过程中，APL流出阀的使用方式与在自主呼吸过程中的使用方式不同。为了讨论这一点，我需要简短地回到使用储气袋进行手动通气的话题上来。

你应该还记得，当我们讨论使用储气袋进行手动通气时，可以将APL流出阀设置为“中间设置”。在这种情况下，您还会记得，虽然有一些通气，但也有一些气体的浪费(红色箭头)。

然而，在讨论手动通风时，我没有提到调整APL流出阀的另一种方法。这种替代方法不同于目前讨论的“在APL流出阀设置之间”方法。我现在将解释在手动通气时调整APL流出阀的替代方法，因为它与使用机械呼吸机时如何使用APL流出阀有关。我想将这种替代方法命名为“快速打开关闭方法”。在“快速开启关闭法”中，当通过挤压储液袋进行正压吸气时，将会完全关闭APL流出阀。由于阀门处于关闭状态(即最大开启压力)，因此不会损失麻醉气体。

然后在到期时，将APL流出阀完全打开(即最小开启压力)。大部分呼气气体将进入储气袋，在那里收集。只有当袋子装满后，多余的气体才会从APL流出阀中排出。

对于下一次正压吸气，APL流出阀再次关闭，挤压袋子。由于APL流出阀处于关闭状态，因此在正压吸气过程中不会有气体泄漏。

这种“快速开启关闭”的方法是相当经济的，因为吸气时没有气体丢失，在呼气时，袋被填满之前，多余的气体被抛出APL流出阀。

你现在可能会问，如果这种“快速打开关闭”的方法更少浪费，为什么我之前没有提到它?原因是，使用“快速启闭”方法，每次呼吸都要打开和关闭APL流出阀!想象一下，你决定使用“快速打开和关闭”的方法，以每分钟十次呼吸的速率，用手给病人通气一小时。这就意味着你要在一个小时内打开和关闭阀门600次!因此，“快速开合法”是一种理论方法。临床较为少用!

所以，为了防止弄断你的手和拧坏APL流出阀，一般推荐使用“中间设置”的方法！

现在让我们回到机械呼吸机。与我们脆弱的人类不同，它可以不知疲倦地工作!呼吸机每天可快速打开和关闭APL流出阀数千次，无任何抱怨。

由于呼吸机可以不知疲倦地工作，因此使用“快速开启关闭法”是有意义的，因为这种方法通过APL流出阀浪费的麻醉气体较少。在临床中，呼吸机当然不会使用某种机械“手”来转动APL流出阀(尽管这看起来会很棒)。

在实践中，呼吸机有自己的APL流出阀，可以机器自行控制。我们称之为“呼吸机流出阀”。

在吸气过程中，呼吸机关闭“呼吸机流出阀”，并以前面描述的方式“挤压”其风箱。
吸气时不会有气体从呼吸机出气阀中流出。

在呼气期间，呼吸机将呼吸机流出阀设置为最小压力设置。首先，呼出的气体填满风箱，任何剩余的多余气体从呼吸机流出阀流出。

然后循环往复。呼吸机关闭其呼吸机流出阀，进行下一次吸气呼吸。

当呼吸机在使用时，“你的APL流出阀”和“你的储气袋”(都显示在下面的蓝色框内)不能使用。因此，在许多现代麻醉机中，当你选择呼吸机时，这些呼吸机会自动与循环系统断开。

重要的是要记住，我只讨论了一种类型的呼吸机，这样你就可以大致了解事情是如何工作的。你的麻醉呼吸机系统可能完全不同，为了患者的安全，您必须在使用前参考适当的文档并了解其功能。现代工程使许多不同的设计成为可能。例如，有一种呼吸机的设计使用了一个旋转极快的风扇(涡轮)，在吸气时推动麻醉气体向前(也就是说，它没有任何风箱)。

循环系统的主要优势

如你所见，循环系统有点复杂。所以下一个问题是，“我们为什么要用它?原因与“回收利用”有关。循环利用是我们都(希望)熟悉的东西，因为世界上的自然资源正在迅速耗尽。我认为主要的问题是人口增长非常快，我们都在消耗大量的资源。我很惊讶地发现，不到一百年前，地球上的人口只有10亿。

仅仅70年后，人口就增加到70亿！我们继续快速增长，预计到2040年，人口将增加到90亿。为了帮助你们理解这些数字，我用绿色圆点标出了印度的人口，用蓝点标出了美国的人口。由于如此多的人在消耗世界上有限的资源，我们尽可能地回收利用资源是非常重要的。

让我们回到循环系统！嗯，在麻醉方面，我们也需要担心循环利用的问题。现在你可能会问，“麻醉有什么珍贵之处，我们需要循环利用？”答案是，一些现代麻醉剂相当昂贵(例如七氟醚、地氟烷)，所以如果我们回收它们，我们将节省大量的钱。

除了成本，释放到大气中的麻醉剂也会导致全球变暖。与全球变暖的其他原因(如汽车)相比，麻醉气体造成的影响微乎其微。然而，只要可行，回收麻醉剂气体而不是让它们污染大气仍然是有意义的。

那么循环系统是如何进入到回收过程中的呢?这个循环系统最大的优点就是它能回收昂贵的麻醉气体。让我来解释一下它是怎么做到的。在吸气时，麻醉剂(黄点)进入病人体内。

在早期呼气时，大部分病人没有用到的麻醉药进入储气袋。

一旦袋子满了，剩余的麻醉剂和其他气体通过APL流出阀流出。这一小部分气体永远消失了，因此被“浪费”了。

在下一次吸气时，病人会从储气袋中吸气。储气袋中的气体含有病人在之前呼气时呼出的麻醉剂(绿色箭头)，这些麻醉剂被添加到新鲜气流中的麻醉剂(黄色箭头)。混合的混合物(红色箭头)进入患者体内。在储气袋中加入麻醉剂(即“循环麻醉剂”)，减少了新鲜气流中麻醉剂的用量，节省了资金，减少了污染。

除了麻醉剂，还有两样东西值得回收利用：水分和热量。新鲜的麻醉气体又干又冷。持续暴露在干燥气体中会使呼吸道干燥，导致并发症。麻醉也与热量流失有关，所以任何热量的保存都是有益的。这个循环系统通过类似于麻醉气体循环的方式回收它们，帮助保存水分和热量(在较小程度上)。

因此，总而言之，循环系统是很好的，因为它节约(回收)麻醉剂、水分和一些热量。

循环系统是什么样子的?

到目前为止，所有的图都是一个循环系统的“典型”图。但是，重要的是要知道，各个部分可以不同地排列。例如，可以将储液袋固定在二氧化碳吸收器之前或之后，如下所示。选择储液袋的位置会使系统的运行略有不同。

其他部分也可以用多种方式安排。有关麻醉机中循环系统各个部分的详细安排，请参阅使用手册。然而，我个人的看法是，在这个阶段，要理解基本概念，只需坚持一个图表。

此外，到目前为止，已经画了循环系统看起来或多或少像一个圆!

但是，重要的是要理解，我把它画成一个“圆圈”只是为了帮助你理解概念。在现实中，你不会看到你的麻醉机里出来的是一个完美的圆圈！实际的“圆圈”将会相当扭曲，各部分以实用的方式排列。现代麻醉机往往会隐藏大量的管子，所以你必须参考说明书来计算出机器内部的气体流动路径。

一些部件的更多细节：

为了避免混淆，在我们之前的讨论中，省略了一些关于循环系统的一些细节。现在让我们来讨论一下。


单向阀：

如开始所讨论的，循环系统需要两个单向阀。

单向阀专门设计，工作可靠。一个典型的设计将包括一个圆盘，位于一个开口。圆盘向一个方向打开，让气体从这个方向通过，但向另一个方向关闭，防止气体从另一个方向进入。阀门外壳的顶部通常是透明的，这样您就可以观察阀瓣的运动并确认它工作正常。这种阀门通常有一个“箭头”标记，表示它所允许的流量方向。

这些单向阀的正确运行对于循环系统的正确运行非常重要。例如，如果呼气单向阀失效并卡在打开位置，患者可能只是从循环的呼气侧吸气和呼气，而不能获得太多氧气。

如果阀门的阀瓣“粘”在其支架上(图中的红色方块)，将会阻碍流动。

为了最大限度地减少这种情况的发生，通常将阀瓣置于“锐利”支撑件(图中的红色三角形)上，以减小阀瓣与其支撑件之间的接触面积。减少的接触表面积减少了可以“粘在一起”的面积，因此阀门很容易打开。

二氧化碳吸收器:

循环系统的一个关键部件是二氧化碳吸收器(CO2)。正如你所看到的，在循环系统中，病人从储气袋(灰色箭头)中吸入自己先前呼出的气体。这些排出的气体含有需要去除的二氧化碳。这是由一种名为“二氧化碳吸收器”的容器完成的，容器内部是与二氧化碳结合并将其从气体混合物中去除的化学物质。

二氧化碳是通过化学反应除去的。我的化学知识很少，所以很抱歉我不能给你更多的细节。通常用来吸收二氧化碳的主要化学物质是氢氧化钙。基本方程式如下所示。这个反应还会产生水和热。

上述反应可能相当“缓慢”，因此可能会加入少量氢氧化钠(NaOH)来加速反应。下面是一组更完整的方程，描述了二氧化碳“吸收”容器内发生的事情。这些方程式开始于患者的二氧化碳与存在于混合物中的水发生反应。

当二氧化碳吸收器中含有钠（如上述方程式中的氢氧化钠）时，可称之为“钠石灰”“石灰”是一个用来描述含钙物质的词。

请注意，在方程式中，氢氧化钠被重复使用(“循环”)。因此，二氧化碳吸收器不需要含有太多的氢氧化钠。
如果所有这些都令人困惑，那就试着记住，二氧化碳最终会变成碳酸钙+水+热量。

一旦氢氧化钙用完，这些方程就不能“向前移动”，吸收器就不能再与二氧化碳结合。有人会说吸收器“耗尽”了，里面的化学物质需要更换。

那么你怎么知道什么时候需要更换吸收器呢？当吸收化学物质用完时，pH降低(即变得酸性)。吸收剂中有一种染色染料，它对混合物的pH值很敏感。当pH值改变时(由于耗尽)，染料会变色，告诉你是时候更换吸收剂了。有不同的染料可供选择，所以你必须检查一下你的吸收剂中使用的是哪一种，并知道什么颜色的变化会表明吸收剂耗尽。下面是一些使用的染料的例子。颜色仅为近似颜色，因此下图不适用于临床。

吸收器中使用的化学品以颗粒(小块)的形式提供。这些颗粒被放置在吸收器容器内。当吸收化学物质“耗尽”时，它们被移走，取而代之的是新鲜的化学颗粒。麻醉气体和二氧化碳在颗粒的空间之间传递。当气体与颗粒接触时，颗粒中的化学物质与二氧化碳结合，如前面所示的方程式所示。

颗粒大小需要慎重选择。如果颗粒尺寸太小，它们将变得更加“紧密”地堆积在一起，颗粒之间没有足够的空间让气体通过，导致不可接受的高流动阻力。

如果使用非常大的颗粒，气体将有足够的空间通过。然而，这将减少可与经过的二氧化碳结合的颗粒的表面积。这可能会导致二氧化碳去除不足。

因此，颗粒的最佳大小是气体流动阻力和发生化学反应的有效表面积之间的折衷。
为颗粒选择的典型直径大约在1.5-5毫米之间。

二氧化碳吸收器的阻力以及所有管子和阀门产生的阻力会增加自主呼吸患者的呼吸功。因此，患者的体重有一个限制，低于这个限制，自然呼吸患者不应使用循环系统(请参考当地指南)。

毒性反应：

在某些情况下，当麻醉剂与吸收剂中的化学物质发生反应时，可能会产生有毒物质。(例如一氧化碳，化合物A)。这超出了我在这里讨论的范围，我建议你在其他地方查阅有关这个问题的最新指南。