作者：孟煜翔 徐医麻醉2023级硕士研究生

审校：赵林林 徐医附院麻醉科

呼吸回路

对成年人来说，呼吸回路系统是最常用的麻醉通气系统(图4-9);偶尔也应用Bain回路。回路系统组成和的使用之前已经探讨过(见第3章)。值得注意的是，流量计和蒸发器可快速而准确地控制气体总出口处的气体组成。相反的，呼吸回路的气体成分，尤其是挥发性麻醉气体浓度，明显受到其他因素的影响，包括患者肺对麻醉气体的吸收、分钟通气量、新鲜气体总流量、呼吸回路容积和发生气体泄露。诱导和觉醒期间使用高流量气体可降低这些因素的影响，减少新鲜气流出口和回路系统之间麻醉药浓度的差异。测量吸气相与呼气相麻醉气体浓度有助于麻醉管理。

多数麻醉机气体总出口连接于呼吸回路的位置在呼气阀之后，以避免出现人为的高呼出潮气量测定。在Y型接头处测量肺活量，新鲜气流可由吸气阀的患者端进入回路。后者可促进CO2的排出，并降低CO,吸收剂的干燥程度。

较新的麻醉机整合有内置呼吸回路组件(图4-10)。这一设计的优点在于降低呼吸回路错接、断开、扭折和泄漏的风险。紧凑型麻醉机容量较小能保存气流和挥发性麻醉药浓度，使呼吸回路气体浓度发生快速变化。集气管的内部加热功能也可减少蒸汽的凝集。

氧分析仪

呼吸回路中没有氧分析仪不宜进行全麻。有三种氧分析仪可供选择：极谱型(Clark电极),电偶型(燃料电池)以及顺磁型。前两种采用包含阴极和阳极两个电极的电化学传感器，电极嵌入由透氧膜(通常为聚四氟乙烯薄膜)将采样气体分隔的电解质凝胶中。当氧气与电极反应时，产生的电流与采样器中的氧分压成正比。极谱型与电偶型感应器的差别在于电极与电解质凝胶的成分。电偶型分析仪的成分可以产生足够的化学能量，因此该反应不需要外接电源。

虽然顺磁感应器的初始成本高于电化学电极，顺磁反应器可以自检，并且没有耗材组件。此外，其反应速度快可以快速区分吸入与呼出气的氧浓度。

所有氧分析仪都具有低氧报警装置，在麻醉机启动时自动激活。感应器应置于呼吸回路循环的吸入端或呼出端，而不应该置于新鲜气流管道。由于患者对氧气的消耗，呼出端的氧分压应该比吸入端低，特别是在低新鲜气流量时尤为明显。呼出气体的湿度增加对现代分析仪探头的影响并不明显。

肺活量计

肺活量计又称呼吸测定计，在所有麻醉机的呼吸回路中测定呼出潮气量，一般位于呼气阀附近。有些麻醉机也在吸气阀附近测量吸入潮气量或在接入患者气道的Y型管处测量实际输送或呼出的潮气量。

常用的方法是在循环回路系统内呼气阀前方的呼气管道内配备一个轻质叶轮(叶轮风速计或Wright呼吸测定计，图4-11A)。

呼吸测定计内的气流经过叶轮使其旋转，通过电子、光电或机械方法测量转速。容量计或位移计是利用这种涡轮原理的另一种方式，可以测量离散气体的流速(图4-11B)。

在正压通气过程中，呼出潮气量的变化一般反映的是呼吸机设定的变化，但有时也由回路漏气、错接或呼吸机功能失常引起。在发生惯性、摩擦力或水汽凝结时这些肺活量计容易产生问题。例如，Wright呼吸计在低流量时读数偏低，而在高流量时读数过高。此外，在呼气端测量呼出的潮气量，包括已经丢失在回路中的气体(并没有输送到患者的气体；讨论见下文)。通过长和顺应性好的呼吸管路、快速呼吸率和增加气道压力都会使输送到回路的气体量与实际到达患者体内的气体量之间差异非常显著。通过测量与患者气道连接的Y形接口处的潮气量，至少部分地克服了这一问题。热线式风速计采用非常精细的铂丝，在气流内部恒定温度下进行电加热。电极丝上增加的气流引起的冷却效应会导致电阻变化。在恒定风速计中，气流量由维持导丝恒定温度(电阻)所需的电流决定。该装置的缺点在于：无法检测反向气流，高流量时精确度下降，以及加热导丝在呼吸集气管内可能成为潜在着火点。

超声流量探头的原理是基于气流中的涡旋湍流可以引起气流中断。压电晶体产生的上游及下游超声束以一定的角度传导至气流。超声束的多普勒频移与呼吸回路中的气流速度成正比。这一流量计的主要优势在于没有可移动的组件，而且由于装置不受气体密度影响，准确性更高。

装配有可变节流孔流量计的麻醉机通常具有两个传感器(图4-11C)。一个测量呼吸系统吸入端的气流，另一个测量呼出端的气流。这些流量计利用内径的变化产生与流经传感器的气流成正比的压力下降。吸入相与呼出相的气流变化可辅助呼吸机调整并提供一个相对稳定的潮气量。但加热潮湿的呼吸回路会产生过量的冷凝水而使流量计失灵。

气速计是一种固定孔流量计，可作为肺量计使用。室内一束平行的小直径管(Fleisch气速计)或筛网对气流形成微小阻力。阻力导致的压力下降被压差传感器识别且与气流量成正比。整合一段时间内的气流量形成潮气量的读数。此外，分析压力、容量和时间的关系可获得关于气道和肺动力方面非常有价值的信息。水汽冷凝和温度变化可能引起读数不准确，因此需要改进。有一项改进在Y型接口的Pitot管处设置了两条压力感应线(图4-11D)。流经Pitot管(流量感应管)的气流在两个流量感应线之间产生压力差。这一压力差可用来测量气流、气流方向以及气道压。对呼吸气进行持续采样以校正密度与黏度变化后的气流读数。

回路压力

呼气与吸气单向活瓣之间某处呼吸回路的压力通常由压力表或电子传感器测量；其具体位置取决于麻醉机的型号。若呼吸回路压力测量位置非常接近患者气道，那么呼吸回路压力通常可反映患者气道压。同时测量吸气压和呼气压最精确的位置在Y型管处。气道压的增高可能提示肺顺应性下降，潮气量增大，或呼吸回路、气管插管或患者气道阻塞。气道压的下降可能提示肺顺应性增高、潮气量降低，或回路泄漏。但若在CO2吸收罐处测量回路压力，回路压力便不能反映患者气道压。例如，在呼气时夹闭呼吸回路的呼气端可阻止患者肺内气体的呼出。此时尽管气道压力升高，但由于单向阀的干扰，吸收罐处的压力计仍显示为零。

一些麻醉机整合有机械通气时启动的自动压力变化反馈。

可调节压力限制阀

可调节限压(adjustable pressure-limiting,APL)阀，有时也称为减压阀或溢气阀(pop-off valve),通常在自主呼吸时完全打开，但在人工通气或球囊辅助通气时必须部分关闭。APL阀经常需要微调。如果关闭不严，漏气产生的回路容量丢失就会妨碍人工通气。同时，如果关闭过严或完全闭合，压力逐渐增加可能导致肺气压伤(如：气胸)和(或)血流动力学异常。作为一个附加的安全特性，现代麻醉机的APL阀实际就是作为限压装置，不可能完全闭合，压力上限为70～ 80 cmH2O。

湿化器

绝对湿度是指1L气体中水蒸汽的重量(即，mg/L)。相对湿度指在特定温度下一定容积气体内实际含水量与可能最高含水量的比值。在37℃和相对湿度100%条件下，绝对湿度为44 mg/L,而在室温(21℃,相对湿度100%)则为18 mg/L。手术室的吸入气体一般在室温下输送，很少或没有进行湿化。因此吸入气体必须经由上呼吸道加温至体温并进行湿化达到水饱和。气管插管与高流量新鲜气体绕过这一湿化系统使得下呼吸道暴露于干燥(<10mg H2O/L)的室温气体。

下呼吸道长期暴露于未经湿化的气体会导致黏膜脱水，改变纤毛功能，若暴露时间过长还会导致分泌物浓缩、肺不张甚至通气/血流失调，在具有潜在肺部疾病的患者尤为明显。在加热气体和蒸发水分湿化干燥气体时，体热也会丢失。水蒸汽的蒸发热是560 cal/g。幸运的是，这种热量损失仅占术中失热的5%～10%,在短小手术中(<1h)并不明显，通常采用鼓风加热毯就可以代偿。对于小的儿科患者以及有严重肺部疾病的老年患者(如：囊性纤维化),吸入气体的湿化与加热可能更为重要。

A.被动湿化器

在呼吸回路中加入湿化器，可大大降低水和热量的丢失。最简单的设计是应用冷凝湿化器或湿热交换器(heat and moisture exchanger,HME)(图4-12)。这些被动湿化装置不需要额外加入热量或水蒸汽，而是含有一种吸湿材料，吸收呼出气体中的水汽和热量再释放入吸入气体中。根据设计的不同，该装置可能会增加设备无效腔的容量(超过60 ml³),在小儿患者可能导致显著的重复吸入。在自主呼吸时，该装置还可能增加呼吸回路阻力和呼吸功。HME中水分或分泌物过饱和还可能引起呼吸回路阻塞。有些冷凝式湿化器还可以作为有效的过滤器，保护呼吸回路与麻醉机不受细菌或病毒传播的交叉污染。这一点对呼吸道感染或免疫缺陷患者在进行通气时尤为重要。

B.主动湿化器

主动湿化器在保存水分与热量方面比被动湿化器更有效。主动湿化器在气体通过水箱(传递式式湿化器)、通过饱和芯(芯式湿化器)、通过水面鼓泡(鼓泡式湿化器)或与水蒸汽混合(蒸汽式湿化器)时对气体进行加湿。由于温度升高可以增加气体的携水能力，具有恒温控制元件的加热湿化器最为有效。

湿热交换器的危险包括：高温肺损伤(监测吸入气体的温度，不应超过41℃),院内感染，呼吸回路过多冷凝水导致气道阻力增加，干扰流量计功能，增加回路断开的风险。这类湿化器对儿童患者特别有价值，因为可以预防低温且避免干燥分泌物堵塞较小的气管导管。当然，小儿患者应避免任何一种增加气道无效腔的设计。与被动湿化器不同，主动湿化器对呼吸气体没有过滤作用。