机械通气情况下气管内置监测装置的研究

　　1　引　　言

　　呼吸系统是人体生命活动的重要组成部分,对呼吸衰竭(ARDS)和严重肺损伤(ALI)重症监护时使用机械通气技术是挽救生命的有力工具,但应用时也可导致严重的负作用甚至增加患者的死亡率。大多数呼吸参数,如:压力、气道阻力、温度、pH值等表现出一种自然或病理的变异,所以,动态监测呼吸参数有助更好地理解患者和呼吸机相互作用的呼吸疾病的生理,改善患者的临床管理,发挥机械通气技术的最佳效应[1～2]。目前,在机械通气时用于临床呼吸参数监测的装置是在体外监测,无法实时测量气道内的呼吸参数,许多学者通过建立数学模型动态预测呼吸力学参数,建模的方法有:最小二乘法、切份法、动静态算法、模糊聚类法等。用数学模型的方法虽可以在不干扰通气的情况下对呼吸力学参数进行持续和精确的监测,并为通气参数的设置提供依据,但很难建立适合不同呼吸疾病的数学模型,由于呼吸参数监测在不同呼吸疾病和呼吸周期间存在着巨大变异,所以数学模型监测法在单独应用的临床适用性大大降低。大多数数学模型监测的是总呼吸系统力学特性,而单独的呼吸系统力学监测对病情判断非常重要,为此研究开发内置呼吸系统生理参数实时监测系统具有重大现实意义。

　　2　监测装置结构

　　用于体内测量的监测装置首先必须安全无毒,尽可能小的干扰人体的内环境,保证人体的正常的生理功能。所以,根据呼吸道进行呼吸的生理功能,内置气管中的监测装置的外形结构在机械通气情况下必须留有足够的通气通道,维持正常的呼吸。

　　人体呼吸的鼻腔、气管和支气管是由骨和软骨组成,表面附有薄膜,气管和支气管由C型软骨保持张开状态,解剖学家对人的呼吸系统进行了仔细测量,根据Weibel的测量结果[3]气管平均直径为18mm,长120mm,截面积为2.6cm2,两根主支气管直径为12.2mm,长度为47.6mm,横截面积为2.3cm2,在机械通气时使用的气管直径一般为方便用4～8mm左右,即气流的通气截面约12.56～50.24mm2,因此可在保证足够通气截面的情况设计监测装置截面积。监测装置在气管中的截面积应小于2.1cm2,如监测装置要进入主支气管,其横截面积应小于1.79cm2。

　　3　监测装置的阻力

　　3.1　气道阻力

　　机械通气时,气道阻力的测量颇受重视,气道阻力的大小对维持正常的呼吸生理功能至关重要,气道阻力过大将引起呼吸衰竭危及患者生命。人体呼吸道结构复杂,对于不同的人,气道的阻力是不同的,且呼气时的阻力经常要比吸气时大。机械通气时,气道的阻力主要有气管插管及其连接器等仪器阻力和肺的弹性阻力,仪器阻力一般约1kPa,气道的总阻力范围为2～4kPa左右。内置监测装置相当于增加了仪器的阻力,因此必须限制内监测装置阻力,使气道的总阻力不能过高。