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让你了解动物呼吸机使用只需3分钟

2018.01.12

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机械通气是在患者自然通气或者氧合功能出现障碍时运用器械,使患者恢复有效通气并改善氧合的方法。其中常用的器械成为呼吸机

机械通气这种手段为临床医学研究中不可缺少的生命支持手段,为进行动物实验和动物疾病治疗提供了时间,极大的提高了一些长时间性实验或者开胸等呼吸衰竭实验的成功率。

那么呼吸机到底是怎么样?小编带大家了解一下:

首先,让我们了解下什么是呼吸?如下图所示:呼吸包含两个过程,即主动吸气被动呼气

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因为呼吸的原理和过程包含如下:


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其实呼吸机的本质就是一种气体开关,控制系统通过对气体流路的控制而完成给实验动物肺部供气,保持实验动物生理活性的设备。呼吸机必须具备四个基本功能,即向肺充气吸气向呼气转换排出肺泡气以及呼气向吸气转换,依次循环反复。

而一般的呼吸机的结构如下图:

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其实呼吸机历史还蛮悠久的,这里我们回顾回顾下:

早在罗马帝国时代呼吸机就有一个雏形。1792年,当时在英国皇家慈善协会(Royal Humanne Society)的支持下,首次在人身上实施气管切开、插管及风箱式正压通气技术,用于溺水患者的复苏,在当时欧洲被广泛接受。后面因为会产生致命性的气胸被终止。到了20世纪,由Driker-Shaw1928年研制成的“铁肺”(iron lung,图如下),使当时脊髓灰质炎的死亡率大大降低。开始了一种负压通气的模式。

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而后因为负压通气会引起呼吸肌麻痹以及正压通气的技术进步,正压通气又再次崛起。以及后面逐步向人工智能呼吸机“有创型”和“无创型”发展。


所以现今我们在市面上看到不同工作方式的的动物呼吸机那么他们之间又是怎样区分的呢?


1依据不同的吸气控制方式可以将呼吸机分为压力控制型呼吸机和容量控制型呼吸机,在临床呼吸机领域,压力控制更主流一些。在但动物实验领域,相当多的用户习惯设置潮气量进行容积控制。 

2、依据呼吸机的结构原理,可分为活塞式呼吸机电磁阀式呼吸机一般活塞式呼吸机使用容积控制,而电磁阀式呼吸机即可以进行容控制,也可以进行压力控制。

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3、依据调控方式不同,可分为电动电控型气动电控型呼吸机。

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因为具有不同的呼吸机,其实他们给动物的通气方式也是不同的,根据通气方式不同,我们可以将通气方式分为:

控制模式(CV):呼吸机完全替代实验动物的呼吸,其呼吸频率,潮气量均由呼吸机控制,属于完全的呼吸支持。 

适用于自主呼吸消失或很微弱的情况,比较典型的应用,就是动物的开胸手术实验。 根据控制参数的不同,控制通气又可以分为容量控制通气(VCV压力控制通气(PCV)。容量控制通气(VCV)是呼吸机按预置的潮气量、呼吸频率、呼吸比等参数完成通气。 压力控制通气(PCV)则是呼吸机按照预置的频率、呼吸比、吸气压力工作。

辅助通气(AV: 呼吸机的送气是通过呼吸机检测实验动物的气道压的降低来触发。输助通气是一种与临床应用类似的呼吸方式,动物的输助通气一般可以通过设置压力触发、人工触发或定时触发等方式启动。对于动物呼吸机而言,输助通气(AV)是一种较高级的呼吸模式,仅少量动物呼吸机具体此功能。

叹气模式(sigh): 是一种在常规呼吸通气条件下,隔一段时间进行一次深呼吸的通气方式。通常实验动物在长期使用控制通气,尤其是容量控制通气条件下,某些边缘肺泡会膨胀不全,肺部功能会逐步减弱,加入定时或手工叹气,可防止肺部萎陷不张,改善气体交换性能。


说了这么久,该谈谈小动物呼吸机怎么使用的了


一、我们先看看实验动物部分生理参数,作为动物生理参数实验监护的参考值


小鼠

大鼠

豚鼠

心率

485

334

280

呼吸频率

84-230

86-114

66-120

潮气量(ml

0.1-0.23

0.6-1.25

1.0-3.9

体温(℃

38.0

38.2

38.5 q

血压(mmHg

67-90

60-100

16-90 


二、气管插管 

气管插管是为了在动物手术过程中保持动物呼吸道顺畅,减少动物窒息死亡的常用手术。

同时气管内插管还可用于气管内给药治疗研究。气管插管对犬、猪等大动物操作过程相对容易,对啮齿类动物相对较难,是动物呼吸机辅助呼吸的重要步骤。在某些需要呼吸机 辅助呼吸的实验中,顺利的气管插管是实验成败的关键之一。 气管插管推荐使用静脉留置针的套管:

大鼠一般使用14-18G插管, 小鼠一般使用20-24G插管

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不同的实验室采用不同的插管技术,目前所使用的有:

1、切气管,直接插管法

2、切气管,逆行导丝法

3、经口插管,盲插法

4、经口插管,透射光辅助法

5、经口插管,光纤辅助法


三、选择通气模式:选择压力控制模式或者容量控制模式

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采用压控模式相对安全,因为不会过度充胀动物的肺,也不会对“脆弱”的肺造成伤害;参数容易设置和操作,而不用管动物的肺的容积和柔韧度;然而,若实验时间很长(通常超过1小时,很有可能在动物的气道积聚分泌物或其它阻塞物,导致吸气提前终止(此时需疏通气管和气道)。

容控模式则适合长时间实验,因为它总是输送一定量体积的气体至动物的肺部,不会引起动物的肺的柔韧度变化;然而,参数的预设置相对复杂,需确定气体流量和吸气时间(或吸呼比),一旦这两个参数设定,若想对呼吸的状态随时进行调整就很容易,只需简单地升高或降低气体流量,这样,可精细地调节动物的呼吸以维持较恒定的CO2分压。

总之,压控模式设置快速、操作安全,适用于短时间的动物实验和呼吸机初级使用者;容控模式设置相对复杂,但可精细调节动物的呼吸,适合长时间的动物实验。

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如选择容积控制模式,根据如下参考,选择相对应的动物的潮气量和呼吸频率。

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如果选择压力控制模式,初始的泵气压力,一般初始值为15cmH2O。为防止潮气量过大,损伤动物肺。一般最大压力为20cmH2O 

呼吸未正压(PEEP):在呼气末气道开放时,气道压力仍保持高于大气压,防止肺泡萎缩塌陷,一般开胸手术需要设置PEEP,设置的范围是为3-5cmH2O

/呼比I/E Ratio):吸气与呼气时间的比例,一般设置为1/2,某些活塞式呼吸机这个参数不可设置,相当于1/1

这样我们的呼吸机的设置就完成了,我们就可开始做实验了。然而对于初学者可能起初的参数不清楚,我们可以选择傻瓜式的一键输入动物体重,我们的VentStar呼吸机就可以根据体重推荐相应的参数。

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今天小编就讲到这里了,下次我们相关的实验中进行操作。