吸入给药系统

ByTianYu吸入给药系统麻醉气体输送系统由相互连通的几个部分组成，包括麻醉机、蒸发器、麻醉呼吸回路和废气清除系统。只有全面掌握这部分知识，才能保障麻醉的安全实施。与气体输送设备有关的医疗差错的诉讼虽少见但很严重，目前仍时有发生。麻醉机普通麻醉机图1是普通双气源麻醉机的结构示意图。麻醉机内部按照压力高低可分成三个回路：高压回路、中压回路和低压回路。高压回路起自钢瓶，止于钢瓶的初级减压阀。中压回路起于调节后的钢瓶气源和管道气源，止于流量控制阀。在有些厂家和特殊麻醉机设计中，有时还采用次级压力调节器来降低自管道气源至流量阀的压力。低压回路包括流量阀至总气体出口之间的回路。在大多数的Datex-Ohmeda麻醉机中，低压回路包括流量管、蒸发器和一个单向止回阀。图1.高压、中压回路氧气和N2O都有两个供气源：管道气和钢瓶气。现代医院里麻醉机的主要供气源是管道气。如果管道出现故障，钢瓶气可以作为备用气源。在N2O气源的下游，有一个称为自动保险阀的安全装置，充当氧气和N2O气源之间的分界面。当氧气源压力下降时，这个阀门关闭或成比例地减少N2O的供应。现代麻醉机都有一个监测氧供压力的报警装置，当氧供压力下降到预先设定的界限时，就会启动高度优先级报警。麻醉机高压、中压回路大多数Datex-Ohmeda麻醉机有一个次级氧气减压阀，位于中压回路内氧气源的下游，将压力调节到一个精确的水平。无论管道内氧气压力如何波动，这个减压阀都给氧流量阀提供稳定的压力。麻醉机低压回路流量控制阀是一个重要的界标，将中压回路和低压回路分隔开来。低压回路是麻醉机的一部分，位于流量控制阀的下游。通过调节流量控制阀，操作者可以调整进入低压回路内的气体流量。通过一个配比系统，氧气和N2O流量控制阀以机械或气动的方式联动，防止输出低氧混合气。气体流过一个共同的集合管，也可能直接进入一个蒸发器，这取决于蒸发器浓度控制转盘的设定位置，然后，新鲜气体流向总气体出口。麻醉机低压回路许多Datex-Ohmeda麻醉机的蒸发器和总气体出口之间有一个单向止回阀，其作用是在正压通气时防止气体反流入蒸发器，从而把下游间断的压力波动对吸入麻醉药浓度的影响减小到最低限度。有无止回阀对术前进行泄漏实验有极大的影响。在混合气管路中，快速充氧阀的出口位于单向止回阀和总气体出口之间。当按压快速充氧阀时，管道气压力通过“直捷通路”直接到达总气体出口。麻醉机管道气源管道气源是麻醉机的主要气源。大多数医院有中心管道系统，能给手术室提供氧气、N2O和空气等医用气体。中心管道系统必须给麻醉机提供压力适当的正确气体，这样，麻醉工作站才能正常工作。气体经过管道进口接头进入麻醉机，管道进口接头是气体专用、符合口径安全系统（DISS）的螺纹接头。DISS给医用气体管道提供了带螺纹的不可互换的接头，将误接的危险性降到了最低程度。接头的下游有一个止回阀，防止气体从麻醉机向管道或空气中反流。麻醉机钢瓶气源在没有管道气源或者管道气源出现故障时，麻醉机采用储气钢瓶作为备用气源。带有颜色标记的钢瓶通过悬挂阀座连接到麻醉机上，每一个阀座都具备轴针安全系统（PISS），它是防止钢瓶误接，防止某种气体意外地连接到其他气体阀座上的保险装置。每一个钢瓶都有一个降压阀门即减压阀，它能将钢瓶中高压不稳定的压力转变成低压稳定的压力，从而适宜麻醉机使用。麻醉机氧供压力故障的安全装置在老式的麻醉机中，氧气和N2O的气源是各自独立的，两者之间没有气体的或机械的界面，突发的或隐蔽的氧气故障可能会导致输出低氧混合气。2000年后的设计标准要求：在麻醉机供气装置的设计中，无论氧供压力何时下降到厂家设定的最低值，输出到总气体出口的氧气浓度不能低于19%。现代麻醉机有许多安全装置，它们以级联的形式共同发挥作用，当氧气压力下降时能把缺氧的危险降低到最低程度。麻醉机气动和电子报警装置许多老式麻醉机有一个气动报警装置，当氧气压力下降到设定的界限时就发出报警。当氧供压力下降到厂家设定的界限以下时，要在5秒钟内激活中度优先级警报。电子报警装置可以满足这个标准。麻醉机自动安全阀除了氧气管道以外，在其他给流量计供气的管道中都有一个自动安全阀，并受氧供压力所控制。当氧气压力下降时，阀门关闭或使其他气体的供气压成比例地下降。Datex-Ohmeda麻醉机配备的自动安全阀被称为“压力感受型关闭阀”。该阀门按照“门槛原则”工作，为全开全闭型：氧供压力打开阀门，而阀门的复位弹簧可使阀门关闭。麻醉机自动安全阀Drager系列的麻醉机应用的自动安全阀被称为“氧气故障保护阀装置（OFPD）”，它是氧气压力和其他气体（如N2O或其他惰性气体）压力的分界面。它与Datex-Ohmeda麻醉机的氧气压力感受型关闭阀是截然不同的，因为OFPD是按照“配比原则”而非“门槛原则”设计的，当氧供压力下降时，所有受OFPD控制的气体压力成比例地下降。OFPD由一个连接到弹簧加载活塞上的阀座-阀嘴装置组成。了解这些安全装置之间的区别是很重要的。Datex-Ohmeda麻醉机的压力感受型关闭阀是一种“全或无”型装置，而Drager的OFPD是流量可变型配比系统。麻醉机次级氧气减压阀大多数现代的Datex-Ohmeda麻醉工作站有一个次级氧气减压阀。当氧供压力超出此界限时，氧气流量计仍能稳定地输出氧气。Datex-Ohmedad的压力感受型关闭阀界限更高一些，以确保当氧供压力出现问题时氧气流量的下降排在其他气体之后。麻醉机流量计装置流量计装置能精确地控制和量化进入总气体出口的气流。在传统的玻璃流量计中，流量控制阀门调节进入被称为“Thorper管”的透明锥形流量管内的气流量。在流量管内，一个活动的指示浮标显示通过相应流量控制阀门的流量，流量管上的刻度显示气流速度。麻醉机常规流量计的物理学原理打开流量控制阀门后，气体就可以

通过浮标和流量管之间的间隙，这

个间隙被称为“环形间隙”。在一

个设定的流速下，浮标在一个平衡

位置自由旋转，此时，气流对浮标

向上的作用力等于浮标的重力。当

气流变化时，浮标移动到另一个平

衡位置。在管内的所有位置浮标上

下的压降保持恒定，因此这类流量计被称为恒压型流量计。麻醉机流量计装置的部件麻醉机流量计的问题泄漏流量计泄漏危害严重，因为流量计位于除氧气分析仪以外所有机器安全装置的下游。玻璃流量管和金属模块之间的环形圈接合处可以出现泄漏。玻璃流量管是麻醉机最脆弱的气动组成部分，当出现裂缝或破裂时也会引起泄漏。虽然普通玻璃流量管上肉眼可见的损伤常常容易被发现，但是，细微的裂纹和碎裂常易被忽视，导致输出流量出现误差。麻醉机流量计的问题误差即使流量计安装正确，也可能会出现误差。灰尘或静电可以黏住浮标，使其实际流量高于或低于读数。浮标在低流量时更容易黏住，因为此时的环形间隙更小。浮标损坏后浮标和流量管之间的关系发生改变，使读数出现误差。呼吸回路的反向压力可使浮标下降，使读数比实际流量低。如果流量计放置位置不垂直，读数也会出现误差，因为流量计倾斜后扭曲了环形间隙。麻醉机流量计的问题模糊的刻度尺在流量计刻度尺的标准化和广泛应用氧气分析仪以前，至少有两例患者死于刻度尺模糊引起的混乱。现在，这种错误已不大可能发生了，因为现代的流量刻度尺直接标在流量管上或流量管的右边。如果把刻度尺直接刻在流量管上，这种混乱能降低到最低程度。麻醉机配比系统Datex-Ohmeda链式-25比例限控系统传统的Datex-Ohmeda麻醉机应用链式-25系统，该系统的核心是O2和N2O流量控制阀的机械联动。每一个阀门既能单独调节，又能自动调节，确保N2O：O2流量比例不超过3:1，最低氧浓度不低于25%。链式-25系统能自动增加氧流量，防止输出低氧混合气。Datex-Ohmeda链式-25系统的一些故障已见报道，如：不开启N2O就不能应用氧气；混合气中氧浓度过低。有关Datex-OhmedaExcel系列麻醉机链式-25系统故障的报道提醒临床医师要保持清醒的认识，即这种配比系统可能会出现故障。麻醉机麻醉机配比系统NorthAmericanDrager氧气比例监控器NorthAmericanDragerNarkomed2A、2B、3和4型麻醉机采用NorthAmericanDrager的配比系统，即NorthAmericanDrager氧气比例监控器（ORMC）。更新式的麻醉工作站如DragerFabiusGS和Narkomed6000采用被称为感氧比例控制器（S-ORC）的配比系统。这两个系统本质上是相同的。ORMC和S-ORC是启动的O2-N2O连锁系统，能保证新鲜气氧浓度最低为25%±3%。当氧气流速小于1L/min，新鲜气氧浓度可保持在25%以上。ORMC和S-ORC能限制N2O气流，防止输出低氧混合气。这种系统与Datex-Ohmeda链式-25系统的不同之处在于后者能主动增加氧气流量。配比系统局限性配比系统并非绝对安全。在某些情况下，安装了配比系统的机器仍可能会输出低氧混合气。麻醉机快速充氧阀快速充氧阀将氧气的高压回路直接与低压回路相通，来自快速充氧阀的气流进入蒸发器的下游或Datex-Ohmeda止回阀的下游。弹簧加载的快速充氧阀平时出于关闭状态，当操作者按压快速充氧按钮时，快速充氧阀就被打开，以35-75L/min的速率向呼吸回路输送100%的氧气。如果麻醉机的蒸发器和快速充氧阀之间设置了止回阀，并且在蒸发器的下游和止回阀的上游之间有一个减压安全阀时，快速充氧阀提供的高压氧气可用于实施喷射通气。麻醉机快速充氧阀快速充氧阀可能会引起一些危险。阀门出现故障或损坏后可能会卡在全开位置，引起气压伤。如果阀门卡在部分开放的位置，可能会促醒患者，因为从不合格的阀门而来的氧气会稀释吸入麻醉药。即使快速充氧阀功能正常，使用方法不规范时也会引起这方面的问题，术中过分充氧可能会稀释吸入麻醉药。麻醉机蒸发器物理学基础

1.蒸气压

2.蒸发潜热

3.比热

4.热导率蒸气压现代的挥发性吸入麻醉药在20℃以下都呈液态。在密闭的容器中，挥发性麻醉药分子从液相逸入气相，直至气相中的分子数达到稳定状态。气体分子撞击容器壁，产生的压力称为饱和蒸气压。当温度增加时，更多的分子进入气相，蒸汽压力就会增加。蒸气压与温度和液体的物理特性有关，与大气压无关。液体的沸点是指当液体的饱和蒸气压等于大气压时的温度。在760mmHg的大气压下，地氟烷、异氟烷、氟烷、恩氟烷和七氟烷的沸点分别约为22.8℃、48.5℃、50.2℃、56.5℃和58.5℃。蒸发器蒸发潜热液体分子间有黏附的趋势，要将分子从液体转换成气态，就必须消耗能量。蒸发潜热是指在温度不变的情况下，1g液体转变成气体需要的热卡数。蒸发的能量来自外部或液体本身，如果没有外部能量来源，液体的温度就会下降。能量的丧失使剩下的液体温度下降，蒸发速度减慢。蒸发器比热比热是指1g物质的温度增加1℃时所需要的热卡数，这些物质可以是固体、液体或气体。比热的概念对于蒸发器的设计、操作和制造都非常重要，原因在于：首先，比热值对于吸入麻醉药非常重要，在蒸发期间热量丢失时，它反映出要提供多少能量才能维持温度的稳定；其次，生产厂家要为蒸发器选择高比热的金属材料，将药物蒸发引起的温度变化降低到最低程度。蒸发器热导率热导率表示热量在某种物质中传导的速度。热导率越高，物质传导热量的能力就越强。蒸发器的制造选用热导率较高的金属，以维持蒸发器温度的稳定。蒸发器可变旁路式蒸发器Datex-OhmedaTec4、Tec5和Tec7以及NorthAmericanDragerVapor19.n和20.n属于可变旁路、拂流、温度补偿、专用、回路外蒸发器。“可变旁路”是指调节输出浓度的方法，当气流进入蒸发器入口后，浓度控制盘的设定位置决定了通过旁路室和蒸发室的气流比例。进入蒸发室后，气体从浸透了液体麻醉药的纱芯系统上流过，转变成饱和蒸汽。“拂流”是指麻醉药的蒸发方式，与铜罐系统蒸发器等应用的鼓泡式系统有所不同。Tec4、Tec5和Tec7以及Vapor19.n和20.n被称为“温度补偿”型，它们具有一个自动温度补偿装置，在一个很宽的温度范围内能输出浓度稳定的蒸气。“专用”是指每一种麻醉药都有一个专门设计的蒸发器。“回路外”是指蒸发器安置在呼吸回路之外。人们设计了各种旁路蒸发器来输出氟烷、恩氟烷、异氟烷和七氟烷，但地氟烷不能使用这种蒸发器。蒸发器基本工作原理下图是一种普通可变旁路式蒸发器的示意图。蒸发器的组件包括：浓度控制转盘、蒸发室、旁路室、加药口和加药口帽。蒸发器基本工作原理来自流量计的气流进入蒸发器入口后，80%以上的气流直接经过旁路室到达蒸发器的出口，其余20%以下的气流进入蒸发室。进入蒸发室的气流带走一部分麻醉药，其程度取决于温度和各种麻醉药的饱和蒸气压。在蒸发器的出口处，共有三股气流离开蒸发室：通过旁路室的气流、通过蒸发室的气流和吸入麻醉药气流。最终的吸入麻醉药浓度是吸入麻醉药蒸气在总气流中所占的比例。蒸发器基本工作原理环境温度决定吸入麻醉药的蒸气压。可变旁路蒸发器具有对环境温度进行补偿的内部机制。在高温情况下，为补偿蒸气压的增加，温度补偿阀的双金属片就会右移，通过旁路室的气流增加而通过蒸发室的气流减少。当手术室环境温度较低时，为了补偿蒸气压的下降，双金属片左移，通过蒸发室的气流增加而通过旁路室的气流减少，使蒸发器输出浓度保持稳定。蒸发器影响蒸发器输出的因素当浓度控制转盘设定在某一位置以后，理想的蒸发器输出浓度应当稳定，不受流速、温度、反压力和载气等变化的影响。设计这样一个蒸发器存在诸多困难，因为气体和蒸发器的物理特性随着周围环境的改变而发生变化。现代的蒸发器已经接近理想的要求，但仍然存在一些缺陷。

气流速度

温度

间歇性反压力

载气成分蒸发器影响蒸发器输出的因素气流速度将浓度控制转盘设定在预定位置以后，通过蒸发器的气流速度会影响蒸发器的输出。当气流速度过高或过低时，这种影响十分明显。当流速较低时，蒸发室内携带麻醉药的湍流不充分，使所有可变旁路型蒸发器的输出都低于浓度控制转盘上的设定值。当流速较高时，蒸发室内气体混合、饱和不完全，使大多数可变旁路型蒸发器的输出也低于设定值。气流过快时，旁路室和蒸发室的阻力特性也会改变，从而降低输出浓度。蒸发器影响蒸发器输出的因素温度由于设计上的改进，现代的温度补偿蒸发器在一个很宽的温度范围内能保持稳定的输出浓度。随着温度的变化，旁路室内的自动温度补偿机制确保蒸发器输出稳定。蒸发器影响蒸发器输出的因素间歇性反压力正压通气和快速充氧会产生间歇性反压力，使蒸发器输出浓度高于浓度控制转盘的设定值，这种现象被称为“泵吸效应”。蒸发器影响蒸发器输出的因素载气成分蒸发器的载气成分影响蒸发器的输出。当载气从100%O2