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现代呼吸机发展史

日期:2020-06-13

1915年是现代呼吸机发展的开始,哥本哈根的Mol-gaard和Lund,以及斯德哥尔摩的外科医师Giertz开始研究呼吸机,但他们的成就缺乏资料记载。

1928年10月,Drinker和Shaw用他们研制的一台被世人称为"铁肺"的箱式体外负压通气机治疗一个因脊髓灰质炎呼吸衰竭而昏迷的8岁女孩获得成功,从而开创了机械通气史上的一个里程碑。铁肺、双人铁肺、胸甲式和带式等体外负压通气机大量应用于临床,尽管取得了一些效果,但其固有的缺陷暴露无遗:一是疗效极低,其治疗呼吸衰竭的总死亡率高达80%,对战伤所致的急性呼吸窘迫综合征(ARDS)的治疗未获成功;二是气道管理困难,气道分泌物难以排出;三是不能应用于外科手术麻醉中。 

  1934年Frenkner研制出第一台气动限压呼吸机---“Spiropulsator”,它的气源来自钢筒,气体经两只减压阀,产生50cm水柱的压力。呼气时通过平衡器取得足够的气流,吸气时间由开关来控制,气流经吸入管入肺,当内压力升至预计要求时,阀门关闭。 

1940年,Frenkner和Crafoord合作,在“Spiropulsator”的基础上进行改进,使之能与环丙烷同时使用,成为第一台麻醉呼吸机。

 1942年美国工程师Bennett发明一种采用按需阀的供氧装置,供高空飞行使用。加以改进后于1948年研制成功间歇正压呼吸机TV-2P,将用以治疗急、慢性呼吸衰竭。

1946年,美国Bennett公司研制出第一台初具现代呼吸机基本结构的间歇正压呼吸机并应用于临床。自此气控-气动压力限制型呼吸机一度成为正压通气机的主流形式。这一时期的主要代表机型为Bennet PR-1A和Bird mark VII等,属于第一代现代呼吸机。但在临床实践中发现这类正压呼吸机常常不能保证有效的潮气量。为弥补这一不足,设计者们开发了容量监测功能装置,并且开始探索研制容量限制型呼吸机。

1950年,瑞典的Engstrom研制出世界上第一台容量转换型呼吸机,标志着第二代现代呼吸机的诞生。自此,正压通气技术达到了一个新的水平。

1951年瑞典的Engstrom Medical公司生产出第一台定容呼吸机Engstrom100,救治了大量的由流行性小儿麻痹引起的呼吸衰竭病人。欧洲许多工程师、医师等投入呼吸机的研究,产出呼吸机类型达到十余种。

     1960年代,呼吸机的应用更为广泛,1964年Emerson的术后呼吸机,是一台电动控制呼吸机,呼吸时间能随意调节,是一台电子线路的呼吸机,配备压缩空气泵,各种功能均由电子调节,改变了过去呼吸机完全由机械运动进行控制的情况,呼吸机开始跨入精密的电子时代。

1970年利用射流原理的射流控制的气动呼吸机研制成功。此呼吸机是以气流控制的,全部传感器、逻辑元件、放大器和调节功能都是采用射流原理。

1980年代以来计算机技术的迅猛发展,人们对呼吸生理有了更深入的了解,同时新的设计思想(如流体控制原理)、新的技术(如电子计算机技术)被采用。多功能电脑型的第三代呼吸机具备了以往不可能实现的功能,如监测、报警、记录等。
1990年代至今,呼吸机通气技术愈发成熟,并开始进入智能通气时代。

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结语

从通气压力来看,呼吸机的发展是一条从体外负压通气到正压通气的发展之路。早期人们在体外负压技术领域进行了广泛的研究。但由于这种箱式负压通气机需人工提供动力,且存在致命缺陷,因而其发展和应用大为受限。人们开始寻求其他通气方式,逐步开始了正压通气的研究。事实上,正压通气自能建立人工气道始就已引起部分学者(主要是外科和麻醉学科领域)的兴趣。由于人工气道技术的完善和喉镜直视下气管插管方法的建立,正压通气方法在外科和麻醉学科领域得到较为迅猛的发展,后来又被逐渐应用到胸外科手术患者和战伤ARDS的抢救中。

从通气技术来看,呼吸机的发展伴随着电子学、计算机信息技术等学科的发展而发展。早期呼吸机采用的是活塞、风箱等气控、气动机械性技术,灵敏度不高,监测功能不完善。随着电子学的发展,电子技术被引进到呼吸机的设计中,由电位计所控制的容量压力监测系统和报警系统亦被开发出来,这些都大大方便了临床实践。90年代后,随着计算机信息技术的发展,通气技术不断向智能方向发展,呼吸机通气功能也日臻完善。

References:

1.《呼吸机现状及发展趋势》https://wenku.baidu.com/view/bb641d6fbdd126fff705cc1755270722182e5969.html?fr=search 

2.《呼吸机的历史与发展》

https://wenku.baidu.com/view/5af274fea0116c175f0e4899.html