袖珍氧气治疗仪的研制与临床应用

凌　伟（通讯作者），周廷发，徐承礼（临沂市人民医院，山东临沂276003）



袖珍氧气治疗仪的研制与临床应用

凌伟（通讯作者），周廷发，徐承礼
（临沂市人民医院，山东临沂276003）

〔摘要〕目的：袖珍氧气治疗仪通过全程地氧疗使呼吸衰竭及缺血性心脑血管病达到按需给氧的目的，最终为治疗赢得时间。方法：对Ⅰ型呼吸衰竭及缺血性心脑血管病应用单纯氧疗及O2和自身CO2的混合气体；对COPD使用负压通气模式（负压5～10cmH2O）。结果：混合氧治疗心绞痛，数分钟显效；负压通气对COPD的疗效确切，血氧明显改善，无不良反应。结论：本氧疗仪功能齐全，疗效确切、便捷、价廉、实用，具有较高地应用推广价值。

〔关键词〕氧疗；呼吸衰竭；心绞痛；混合氧

1　工作原理

袖珍氧气治疗仪是自行研制的集氧疗与通气功能于一体的，专用于治疗以呼吸衰竭（简称呼衰）为主的各类缺氧性疾病的一种小型医疗器械。按其功能可分为如下两种呼吸模式。

1.1储备式。主要用于治疗I型呼衰、心绞痛、 脑 动脉硬化症等。以达到按需给氧的目的。

原理及使用方法：（见图1）面罩正前方1为呼气管道（内有单向阀）；其一侧为供氧管2；面罩底部连通一个硅胶空心球，容积为350mL（包括面罩内间隙），相当于肺泡通气量（VA ）；球底部连接一个三通管，管的一端3为吸气开口；另一端4为呼气开口（内均有单向阀）；球下侧5也是一个供氧管。

（1）用于单纯氧疗时，开放1、3、5；关闭2、4。佩戴好面罩后，每次吸气末球内均充满氧气和大气的混合气体，计算吸气末球内氧浓度（FO2）也即相当于鼻塞法吸入氧浓度（FiO2）。在呼气过程中氧气由5处进入球内，作为下次吸气时的储备氧气，现以吸:呼（I:E）为1:2.5，则储备氧气=氧流量（L/min）÷呼气频率（f）÷3.5×2.5。再计算球内FO2也即FiO2。FiO2=[储备氧气mL＋（350mL-储备氧气mL）×吸气末球内FO2]÷350mL。下面按上述公式计算氧流量（L/min）与FiO2的关系（见表1）。

表1　I型呼衰 f 25次/min I:E （1:2.5）

（2）吸入O2和自身CO2混合气体时亦即重复呼吸，开放2、3、4；关闭1、5 。空心球犹如置于体外的肺大泡，将每次呼吸进入空心球内的肺泡气O2和CO2及同外来O2最大限度地被重吸入。 重复呼吸FiO2及 FiCO2峰值的计算比较繁杂，仅就其计算流程和方法简述之。第一步：在某种氧流量下，先计算首次重复呼吸在呼气末空心球内原肺泡气O2为49mL（350mL×0.14）及原肺泡气CO2为19.6mL （350mL×0.056）在外来O2稀释后的FAO2及FACO2；再计算吸气过程中进入的外来O2稀释后的FAO2及FACO2，亦即FiO2及FiCO2。第二步：将FiO2及FiCO2借助肺泡气方程式计算出第二次重复呼吸的PAO2及PACO2，并换算出毫升数。[PAO2=713×FiO2-（713 ×FiCO2+40） ×1.25；PACO2=713×FiCO2+40]，再按第一步流程计算其在呼气末进入空心球内的肺泡气O2及CO2在外来O2稀释后的FAO2及FACO2，以此类推。在重复呼吸过程中，FiO2及FiCO2的增幅随着呼吸次数增加逐渐减小，直至出现“0”距离（需数次呼吸时间）即谓FiO2峰值及FiCO2峰值。近两年对确诊为心绞痛的8例次均采用重复呼吸氧疗，给氧流量8L/min，按以上流程计算FiO2峰值0.96；FiCO2峰值0.023。结果无一例外的均在数分钟后胸痛消失，而心电图缺血性ST—T改变依旧。其中一例为服用硝酸酯类药物多年的耐药者；另一例在胸痛消失后伴有全身大汗淋漓，改为单纯氧疗，FiO2100%（表1中呼吸频率13次/min，氧流量6.5L/min时，即可达FiO2100%），出汗渐消失。该两例均为本院职工。由于重复呼吸不可避免地会受VA的影响，已知FiCO2大于1%就会增加VA；4%FiCO2可使VA增加一倍[2]。若按此比例计算，氧流量8Lmin时，实际FiCO2峰值应为0.015，小于计算值0.023，但仍在有效治疗笵围内，FiCO2大于0.3%仍能增加心脑血流量[1]。也说明增加VA对FiCO2的影响是有限度的。微量的FiCO2的变化对居高的FiO2的影响可视为“0”。

1.2负压通气式。主要用于治疗COPDⅡ型呼衰，以改善通气，达到氧疗的目的。原理及使用方法如图2所示。

图2　负压通气式的工作原理

面罩正前方1为呼吸管道，内有特制的硅胶双向阀；其一侧2为供氧管；面罩底部3连接中心负压吸入器（一般医院均有设置）；4连接负压表。佩戴好面罩，（面罩周边切勿漏气）。一切就绪后，慢慢打开负压吸入器旋钮，开放氧管（氧流量2L/min）。呼气过程中，由于负压的作用，硅胶阀由向外开放转向关闭，面罩内逐渐由大气压（0 cmH2O）变为负压，此过程操作者要一面旋转负压吸入器旋钮，一面注视负压表指针，以使在呼气末将面罩内负压调节在-5～-10cmH2O （在设计上要求硅胶阀关闭时只能使其负压控制在如此水平）；吸气时硅胶阀向内开放，面罩内由负压变为大气压。通气过程中可根据病情或在血气监测下酌情调节负压大小，避免导致过度通气。

2　临床应用

近年来作者观察一组COPD伴II型呼衰25例次住院患者，每1例次均在常规药物治疗下，鼻塞法吸氧（氧流量2L/min）至少30min后作一次动脉血气分析；而后采用本呼吸摸式进行通气至少30min后再作一次动脉血气分析，作自身对照。结果见表2。

PaCO2平均下降了19.9mmHg （2.67 Kpa）；PaO2平均上升了26.3 mmHg（3.5 Kpa）；PH呈呼吸性碱中毒（医源性）。

表2　通气治疗前后动脉血气比较

如果在基层医院无中心负压吸入器设施，可将2直接与真空泵相接，（医用电动吸引器即可）。对较重患者因最大呼气流速（PEFR）显著减小硅胶阀可能不被启动，可取下硅胶阀换上手动管，呼气时由操作者将手动管末端用手指堵上，吸气时松手，呼吸节奏参照负压表指针移动规律即可。

3　讨论

无创正压通气（NIPPV）的问世是一项重大技术革命，它使一些患者避免了病情至后期不得不使用有创通气的严重地步。万变不离其宗，NIPPV仍然以正压通气为主要模式，所以难免有某些缺陷，如气压伤、须人力物力的配套、价格不菲等，这可能是一般医院使用频率低，难以普及的主要原因，也正是作者研制本氧疗仪的初衷 。本氧疗仪可提供不同的FiO2（包括纯氧）及O2和自身CO2混合气体，疗效优于鼻塞法及普通面罩给氧，又舒适，可达到按需给氧的目的。因CO2是很强的解痉剂，用O2和非自身CO2混合气治疗缺血性心脑血管病如心绞痛、脑动脉硬化症等早在医学界形成共识[3][4]，然而可能是技术操作的缘故，在临床上较少使用。本文介绍的吸入O2和自身CO2混合气治疗心绞痛，疗效令人满意。仅一例伴有全身大 汗淋漓，显然是由于CO2的血管扩张作用及对CO2的过度敏感所致，可改用单纯氧疗。其治疗心绞痛尚仅限于即时效应，但也给患者（特别对耐药者）一个不错的举措。如能在实践中为患者设计一个中短程治疗方案，通过改善侧支循环功能，及在药物的配合治疗下或许能取得远期疗效。重复呼吸的FiO2及FiCO2峰值计算较繁杂，很难用几个公式表示，本文仅描述重复呼吸FiO2及FiCO2峰值的运算流程和方法，以免喧宾夺主。既得数值也仅作参考，因还有其它一些影响 FiO2及FiCO2峰值的因素。可以氧流量8L/min作为心绞痛的治疗量，因为FiO2峰值随氧流量增加而递增；FiCO2峰值随氧流量增加而递减，这是必然规律。在要求足够高FiO2的同时，与其相对应的FiCO2峰值又不宜太低。氧流量8L/min符合此要求。如有必要也可在呼气口处加一个呼气压（5～10cmH2O）调节装置，起到呼气末正压（PEEP）的作用，以消减增加VA的影响。

关于负压通气的问题，其实早在国外呼吸机就有此功能，只因在呼气时可促使气道及肺泡萎陷的发生，逐渐被正压通气所取代[5]。已证实用本氧疗仪通过面罩给于12cmH2O以内的负压，不会出现气道及肺泡的萎陷，也无不适感，痰量增加，血气明显改善，但应加强监护，避免通气过度。气道压力变化符合生理要求，不干扰心肺功能，无反指征。这种呼吸模式的精髓是面罩一侧的特制硅胶双向阀，如同无创呼吸机内的自动控制呼吸转换系统的电磁阀，可与人的呼吸同步。负压来源于中心负压吸入器，它本身变成了功能齐全而又袖珍的氧疗仪。

归纳上述，本氧疗仪具有构造简单合理、功能齐全、疗效确切、便捷、价廉、实用的特点，而且两种模式可相互转换，清洁消毒方便，可重复使用。适合各级大小医疗卫生单位使用，具有较高的应用推广价值。因故未能采集足够的临床病例是一缺憾。望以抛砖引玉，共同为完善临床氧疗问题再尽力。

［参考文献］

［1］ 刘景昌.高压氧医学的理论与技术[M].军事医学科学出版社1998，10.

［2］ 山东医学院 人体机能学[M].人民卫生出版社，1979，7.

［3］ 主编李温江.高压氧医学[M].上海.上海科学技术出版社，1998，12：262.

［4］ 上海第二医学院内科手册[M].上海.上海科学技术出版社，1982，737.

［5］ 刘昌起.各种机械通气类型的定义及临床应用[C].BiPAP呼吸机临床应用论文专集.北京.中华结核和呼吸杂志编辑委员会，1995，8.

Development and Clinical Application of Pocket Oxygen Therapy Apparatus

LING Wei，ZHOU Tingfa，XU Chengli
（People’s Hospital of Linyi City, Shandong Province, 276003）

Abstract：The pocket oxygen therapy apparatus through the entire oxygen cure to respiratory failure and ischemic cardiocerebrovascular disease to achieve the objective of the demand for oxygen， eventually win the time for etiological treatment. Method: Application of pure oxygen therapy and the mixture of O2and CO2gas（hereinafter referred to as mixed oxygen） for type of Ⅰrespiratory failure and ischemic cardio-cerebrovascular diseases; Using negative pressure ventilation mode with COPD （negative pressure 5-10 cmH2O）.Result: The mixed oxygen treatment of angina pectoris， in several minutes takes effect; The negative pressure ventilation in COPD has curative effects， and the blood oxygen is significantly improved， with no bad reaction. Conclusion: The pocket oxygen therapy instrument function is complete， curative effect， convenient， inexpensive and practical， and it has a high popularization value.

Key words：oxygen therapy respiratory failure angina pectoris mixed oxygen

收稿日期：2015-05-13

〔中图分类号〕TH789

〔文献标识码〕A

〔文章编号〕1002-2376（2015）09-0017-03