供气系统和呼吸机联用的研究概况
摘要根据当前国内外现状,分为集成式和分离式2种方式介绍了NO供气系统和呼吸机联用的研究状况,并以一氧化氮(NO)和氧气(02)/空气(Air)的混合气体的配置、N0供气系统与呼吸机的同步工作和一氧化氮(NO)/二氧化氮(NO2)气体的监控3方面的研究为着眼点,探讨了当前NO供气系统和呼吸机联用的研究所存在的不足之处及发展趋势。
关键词呼吸机;周期同步;时滞误差;肺动脉压;氧舍度世界上第1台启动限压呼吸机—— “Spiropulsator”从
1934年问世以来,呼吸机的发展及应用业已经历了7O余年的历史,至今,其各方面技术的发展已趋于成熟,而且也越来越朝着智能化、多功能化方向发展。但是,经过几十年大量的临床实验,医学家发现呼吸机单纯使用氧气或者空气并不是一种最有效、最完善的医疗方法。1986年美国科学家Furchgott等发现“N0是心血管系统中传播信号的分子”,此后,大量的动物实验和临床验证充分证实了一氧化氮(NO)EP是内皮细胞舒张因子DRF)t l,且吸入低浓度NO(即NO和02/Air的混合气体)气体可选择性扩张肺动脉、可以降低肺动脉高压和提高氧合[21。1994年,Weseel等提出了N0吸入的5种方式,随后,国内外各医疗科研机构都在竞相研究一种准确、稳定可靠的N0供气系统。然而研究和实验也表明N0易被氧化成NO ,且二者均可引起肺部损伤0l,所以,在使用N0供气系统和呼吸机联用进行医疗期间,对于N0和OVAir的混合气体的配置比例和NO/NO 浓度的监控要求极为精确,以确保治疗的安全与可靠。
1 NO供气系统和呼吸机联用的研究现状N0供气系统的研究兴起于上世纪9O年代中期,距今已有lO年的历史了。就目前来说,关于N0供气系统和呼吸机的联用方式,国内外的研究主要有以下2种:
1.1 集成式、一体化1998年德国西门子公司生产300型呼吸机带N0吸入系统,它是将N0供气系统集成到标准的300型呼吸机中,形成一体化模式[41。在其自动工作模式中,根据病人的类别,电脑能对设定的流量及容积加以修正,使得呼吸机跟病人互相影响且能够在线监测NO/NO 浓度等参数。目前,国内在关于NO供气系统和呼吸机一体化这方面的研究尚属空白。
SV 300A+N0型系统的配气、供气特点是:该型机内共置有3路质量、流量控制器,它们分别是0 、Air和NO/N 混合气体的质量流量控制器四,如图1所示。在使用N0治疗期间,NO/N质量流量控制阀在呼吸机的吸气相同步开启,并成比例地将NO/N 混合气体与0 、Air根据不同类型的病人按照气体稀释公式配制成不同浓度的混合气体释放到呼吸回路中供病人吸入
1.2 分离式、独立供气NO供气系统和呼吸机分别有各自独立的储气和供气装置,在呼吸机的吸气相时,NO供气系统将一定浓度的NO气体于“Y”型口处喷向呼吸回路,并成比例地与O 或Air混合供给病人。在这个方面。国内外都有大量的研究和报道。
1.2.1 国外1994年芬兰Datex——0hmeda公司研制的INOvent N0输送系统;1995年加拿大产Pulmonox lI N0氮氧化物检测装置、美国SIEVERS280双相N0分析仪、英国Micro MedicalN0 监测仪进入市场;1999年Hiesman等研制了压力及容量自动协调控制NO输送气体装置,Supkis等次年也报道了NO输送系统的研制等。其中以芬兰Datex—Ohmeda公司自行研制生产了INOvent NO输送系统(INOvent delivery system)最具代表性。
INOvent NO输送系统不仅实现了能和大多数型号的呼吸机同步联用吸入,而且能够实时连续监测NO、NO:和0:浓度。其配气、供气特点是:根据检测到呼吸机的气体流速大小及呼吸模式,在吸气相和呼吸机同步地、按比例地把NO喷射到呼吸回路中,并反馈维持一个恒定的浓度,当吸气速率不断变化时,
这时如果NO输送速率恒定,病人将得到的是上下变化的NO浓度  
1.2_2 国内针对国内PINO吸入方法学研究的现状,从1995年起,中国广州军区广州总医院研制了集配气、检测、净化于一体的BG一95型NO吸入系统。
BG一95型N0吸入系统的配气、供气特点是:它用NO标气为治疗气体,以Air为稀释气体,通过控制气体质量流量按照气体稀释公式配置成高准确度高稳定性的治疗气体,该配气装置可设置气体总量、治疗时间、NO浓度,治疗完成后按程序逐步减少NO浓度以防反跳㈣。
此外,中国南京军医学院研制出NO高频喷射通气治疗仪,该治疗仪的主要特征在于O:、NO和NO:进口分别与质量流量控制器1的进口端相连,其中控制O:的质量流量控制器1的出口端与呼吸机4进口相连,呼吸机4的出口与主机总气路相连,控制O:和NO的质量流量控制器1的出口端也与主机总气路相连,O:、N:、NO或O:、N:混合气体分别与NO传感器2和NO:传感器3相通,并从治疗气出口10i3l出㈣。该仪器在临床应用中取得了正常的医疗效果。
2 讨论
2.1 3个主要研究方面
纵观国内外现状,NO供气系统和呼吸机联用的研究工作主要集中在低浓度NO混合气体的配置、NO供气系统与呼吸机
的周期同步工作和NO/NO:气体的监控3个方面:
2.1.1 NO和OJAir的混合气体的配置
尽管NO气体可选择性扩张肺动脉、且可以降低肺动脉高压和提高氧合,但是不同类型的病人对于N0气体的需求量是
不同的,这就要求在使用NO气体医疗时针对不同类型的病人而配置不同浓度的NO气体。目前,在这方面国际上普遍采用监测控制法嘲和标气稀释法㈣这2种方法将NO气体与呼吸机供给的Or/Air根据需求配置成不同浓度的NO混合气体。
2.1.2 NO吸入系统和呼吸机的周期同步工作在医疗过程中,由于NO供气管道对气体的阻力、CPU处理数据所需时间、传感器的灵敏度和检测气体管道长度等因素,总使得NO吸入系统不能和呼吸机同步工作,这就必然导致一部分NO气体的浪费,所以在研制高性能的NO吸入系统时,解决这方面的问题也是重中之重。当前在国外只有芬兰的IN.
Ovent等极少数NO输送系统做到了和呼吸机同步工作,且大都采用脉冲触发方式;国内在此方面亦有所研究,如压控式【1ol和脉冲式fI1 等,但都未商品化和市场化。
2.1.3 NO/二氯化氮(NO )气体的监控由于NO极易被氧化成NO:,而且两者均可引起肺部损伤,所以在医疗过程中对NO和NO:气体浓度的监控至关重要。就目前来说,国外大多NO吸入装置采用了化学发光或电化学分析器来测定进入人体前治疗气中NO/NO:的浓度旧;而在国内,BG一95型NO吸入系统则采用高灵敏度的电化学传感器来监测
NO和NO2的浓度㈣。
2_2 现存问题
低浓度NO吸入疗法是一种正在发展中的医疗方法,至今还没有形成一套很完善的集配气和监控于一体的NO供气系统
和呼吸机同步联用,许多技术还有待于进一步的提高与改进。
从研究现状可以看出,当前的研究工作还存在一些不足或缺陷。例如,在NO供气系统和呼吸机周期同步工作方面:目
前多数NO供气系统都采用质量流量控制器控制气体的传输,但是不可否认,该控制器的响应灵敏度相对较低,也加大
了NO吸入系统和呼吸机同步工作时的时滞误差,而且在两机联用时操作极不方便。在NO混合气体的配置方面:由于国内外在用NO进行医疗时,对病人实际所需NO的浓度还没有一个定论,而是根据一些医疗经验来配置适当浓度的NO混合气体,而且向病人供给的是恒定浓度NO气体。在NO/NO:气体监控方面:当前,国内外的NO吸入系统普遍采用了化学发光法或电化学传感器测定信号进入人体前治疗气中NO/N O:浓度,但这些监测方法或传感器只能检测,而未设置信号反馈来校正NO的供给量,所以很难提供高准确度的NO治疗气。另外,几乎所有的N0吸入系统都未能根据治疗效果(主要是指肺动脉压和氧合度这2个参数)来调节NO的供给量,这就难以保证NO供给量是病人实际所需的量等。
3 结束语与展望
NO供气系统和呼吸机联用的研究仍处于不断的摸索与完善阶段,而且NO吸入疗法作为一种新兴医疗技术,有些技术还处在初步试验阶段,相信随着NO混合气体的配置、NO/NO:监控和NO供气系统与呼吸机周期同步工作这3个方面一些技术难点的解决,NO供气系统和呼吸机必将朝着一体化、智能化、多功能化方向发展,同时也必然会提高使用NO吸入疗法在医疗过程中的可靠性与安全性