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氣體麻醉機介紹及簡易使用說明
 
 

杜克動物醫院 梁赫烜 院長

氣體麻醉機種類
空氣式氣體麻醉機
氣體麻醉的概念很單純,空氣麻醉機就是這樣的概念出現的麻醉系統,也是最早被發明使用的麻醉機,看下面這張圖片就可以知道空氣式麻醉機的概念

圖一中,氣體的來源不論是空氣或氧氣,其壓力皆為一大氣壓,故病患的自主換氣不足時需要有外力輔助呼吸,而圖中的風箱就是這樣的功能。揮發罐,圖中稱作蒸發器(VAPORIZER)的最早原型可能只是一塊沾有乙醚的棉花,演變成現今各種不同的氣麻藥物及其對應的蒸發器。單向瓣膜用來確保呼氣時不會進入上端,而呼出的麻醉氣體和CO2一定是直接排出,不再進入循環,所以是一種開放式麻醉機。
這樣的氣體麻醉方式很單純,但風險較高,因為麻醉深度控制不準確,病患的換氣量不準確,上游空氣流量會直接影響揮發罐的效能和進入病患時麻醉藥的濃度。故現在也沒有這樣的麻醉方式。

直流式氣體麻醉機
直流式氣體麻醉機跟空氣式氣體麻醉機最大的差異在於原本一大氣壓的氣體改變成高壓氣體,如下圖所示。

透過高壓氣體和正壓供氣,所以不需要風箱或是儲氣囊的幫助。定量的氣流理論上對於揮發罐的效能能夠控制得更精準。但缺點很顯而易見,若使用氣管插管來通氣則病患的肺很容易不小心就造成肺泡損傷,所以在臨床上多使用面罩來進行麻醉。呼出的氣體就直接進入大氣中,所以是開放式氣體麻醉機。上面兩種開放式氣體麻醉機的優點為死腔少,可以精準且快速的調控麻醉深度,可以用到體重小於2公斤的小動物。缺點是提供的氣體溫溼度皆較低,會大量消耗麻醉藥和氧氣。


循環式氣體麻醉機
循環式氣體麻醉機在氣體循環中病患呼出的氣體並沒有直接到大氣中,呼出空氣重新進入氣體循環,而在氣體循環中加裝CO2吸收瓶、儲氣囊和自動洩氣閥來調控循環中的氣體量。如下圖所示。

此種循環式的麻醉機為現在最常使用的麻醉機,優點為可節省麻醉藥物、節省氧氣、呼吸管路中會因為CO2吸收瓶(soda lime)吸濕放熱,達到整體加溫並減少呼吸道乾燥的機會。缺點是管路複雜、死腔多、對於麻醉藥調整後的濃度變化較開放式來的慢。

循環式麻醉機還有另一特性,就是當上游氧氣流量大於200mL/kg/min,會很快地將氣體循環中的舊有氣體汰換掉,使用上的結果會很接近開放式麻醉機的效果。反之若氧氣流量調整成10mL/kg/min就會變成接近封閉式的麻醉迴路,但麻醉初期仍建議讓氧氣流量大於80mL/kg/min,且最低不要低於0.5L/min,這樣才可以正常的讓揮發罐作用。

麻醉用呼吸器介紹

呼吸器種類
常用的麻醉呼吸器皆為正壓式呼吸器可分為氣動氣控式、氣動電控式及電動電控式。
氣動氣控式的呼吸器以壓縮氧氣或空氣作為驅動源,耗氧量大,屬老式的產品,目前已被市場淘汰。
氣動電控式的呼吸器是目前較為主流的呼吸器,如下列圖片所示

氣動電控式的機器特點是,可以看到一個氣囊(bellow)被驅動,氣囊內是進入病患循環的氣體,氣囊外到透明外罩間是驅動氣囊膨縮的氧氣。此種呼吸器的優點是可以看見呼吸器作動的狀況、控制精準、價錢不算太貴。缺點是,若手術的對象體重差異較大時,需要更換不同的氣囊(也有某些機器同時裝有大小不同氣囊,可因潮氣容積切換,不需拆換)、氣囊橡皮可能老化脆裂、若氧氣源不足時就無法驅動呼吸器。
電動電控式呼吸器是最新型的產品,因為控制氣體的方式為活塞,所以看不到氣囊的作動,如下列圖片

上圖左為呼吸器,可連接循環式麻醉機。圖右則為知名廠牌的入門麻醉機款,紅框處即為電動電控式活塞。這類呼吸器的優點為對於氣體的控制更精準,因為不再是用膨縮來控制呼吸,取而代之是類似針筒的概念。上游氣源不足時,仍然可以驅動呼吸,可確保病患暫時通氣不受影響。不用因為動物體重變化去更換部件。對於潮氣容積較小的病患可以有效執行微量通氣(但從機器到病患間的死腔仍需要考慮)。缺點就是價錢較為昂貴,且這類麻醉機通常有較多的呼吸模式,有比較多的參數需要設定並選擇使用時機。

常用呼吸模式介紹
若依容積或壓力分兩大類,臨床較常使用的呼吸模式如下
以潮氣容積設定:VCV(volume control ventilation,容積控制式呼吸,又稱為IPPV,intermittent positive pressure ventilation);SIMV(synchronized intermittent mechanical ventilation,同步間歇性強制呼吸);A/C(assist-control ventilation容積輔助及控制式呼吸)

以壓力設定:PCV(pressure control ventilation,壓力控制式呼吸);PSV(pressure support ventilation,壓力輔助式呼吸);CPAP(continuous positive airway pressure,氣道連續正壓通氣式呼吸);BIPAP(biphasic intermittent positive airway pressure, 雙向間歇正壓通氣式呼吸)
若以強制通氣(mandatory)或輔助自發(trigger support)來分
強制通氣呼吸:VCV(IPPV);PCV
輔助自發呼吸:SIMV;A/C;PSV;CPAP;BIPAP
在強制通氣的模式下,不允許病患自主呼吸。而在輔助自發模式下,都可用不同的方式讓病患在呼吸循環中加入自呼甚至是暫時取代機械呼吸。

下一節,我們將PCV;VCV(IPPV);SIMV;A/C;PSV一一簡單的介紹,CPAP和BIPAP也會介紹,但較不建議使用在深度麻醉中使用。

呼吸模式使用時機與使用原則

容積控制式呼吸(VCV, IPPV):

設定值:每分鐘呼吸次數(Freq)、吸氣時間(Tinsp)及潮氣容積(VT)。註:有些機器直接設定I:E(吸吐時間比)就不會設定Tinsp,事實上若可以直接設定I:E會更方便。一般而言,I:E最好落在1:1.5~2.5。
使用時機:肺及支氣管功能正常病患在深度麻醉無自主呼吸時,或不希望病患有自主呼吸影響手術(例如:開胸手術)

優點:可因應手術需求調整想要或足夠的供氣量及呼吸次數

缺點:當肺內順應性(compliance可解讀為彈性或僵硬度)不好時,容易造成肺泡的損傷(如氣胸或急性呼吸窘迫)

壓力控制式呼吸(PCV):

設定值:Freq,Tinsp,分鐘通氣量上限(Minute volume,MV)及每次呼吸壓力上限(Pressure Limit, PL)
使用時機:肺及支氣管有限制性疾病時(發炎、痙攣、狹窄、腫塊)或是體型小於2公斤之動物要進行深度麻醉時
優點:因為設定了最高通氣壓,所以可避免肺泡損傷。並可使用在體重小的動物身上
缺點:由設定值可知,沒有設定固定的VT,所以當氣道阻力很大的時候,因為壓力限制的關係,會造成VT不足(5-8mL/kg以上),一定要透過血氧濃度監控(最好流量監控),確保動物有足夠的換氣量。操作時,也應該要titrate up使動物可以得到較多的潮氣容積。

同步間歇性強制呼吸(SIMV)

設定值:Freq, VT, Tinsp, 誘發壓力值(trigger pressure)或是誘發容積值(trigger volume/flow) 註:壓力誘發(SIMV-PT)或容積誘發(SIMV-VT)每台機器不一樣,但多數為壓力誘發,有些機型兩者都有。

使用時機:一般手術麻醉皆可,不論動物是否有自行呼吸的能力,故適用在呼吸肌未完全抑制的病患或是準備要脫離麻醉機但呼吸深度還不足的病患。 註:SIMV與A/C不同點在於,SIMV模式下的自發呼吸並沒有機械介入增幅,而A/C模式下的自發呼吸有呼吸器介入,故A/C輔助時的潮氣容積為設定的潮氣容積。所以此兩種模式沒有被誘發時,基本上與VCV會有一樣的呼吸波型。

優點:病患無自主呼吸時,機器會依照SIMV下設定的Freq和Vt進行機械換氣。但當病患開始有自主呼吸,病患可維持自主呼吸頻率和自主呼吸深度,且機器仍會按照設定參數進行機械換氣,故通常可以維持不錯的血氧。

缺點:當病患自呼時,SIMV仍會照設定值介入機械換氣,所以有可能發生機器和病患同時吐氣或同時吸氣,造成氣流對抗(fighting)。若麻醉時觀察到病患常常與機器發生fighting(40%以上的循環)或是病患的血氧不佳,就要進行參數或呼吸模式調整。

容積輔助及控制式呼吸(A/C)

設定值:Freq, VT, Tinsp, Trigger(壓力或容積)

使用時機:一般麻醉手術,開胸手術,輕度肺塌陷病患

優點:在講述SIMV的時候有提過,A/C模式下,當病患自發呼吸時,機器會依照設定參數嘗試介入每一次呼吸,也就是說假設病患自發呼吸為30 / min、VT = 50 mL,但機器設定為Freq = 15 / min、VT= 100 mL,那最後就會變成Freq = 30 / min、VT = 100 mL。這樣可以確保病患即便是在非負壓的肋膜腔環境(氣胸、積液)或是開胸手術時仍有足夠的通氣量

缺點:當病患自發呼吸頻率過快時(大於設定值2.5倍),A/C模式會因為I:E設定的關係,沒有辦法達到每次都輔助。再者,若因為自發呼吸過快,但機器設定的VT較大時,會造成短時間內有大量氣體進出病患,容易造成氣道壓力過大及換氣效果不良。
筆者註:在自發呼吸頻率較快(>40)的病患,筆者會採用SIMV。若在自發呼吸頻率正常或偏慢者(<20),筆者會先採用A/C而後慢慢weaning成spontaneous。

壓力輔助式呼吸(PSV)
設定值:Pressure limit,Trigger

使用時機:適用於接近清醒且呼吸功能正常的病患。

優點:完全由病患決定VT和Freq,機器會介入按照設定值輔助。非常適合等待weaning to extubation的病患。若狀態不穩定,在某機型上可搭配SIMV使用,使其自發呼吸時有正壓幫忙。

缺點:因完全為病患驅動,若沒有自發呼吸一定不可以使用。Vt和Freq不固定,若發現病患血氧濃度不足時,一定要切換其他模式或併用SIMV。

常用半自動麻醉機

常用參數縮寫及其意義
PEEP:Positive End-Expiratory Pressure,中譯為吐氣末正壓。代表著病患吐氣的最後肺內存在的壓力,目的為減少完全吐氣後可能發生的肺泡塌陷及缺氧。但若PEEP設定的太高,表示會有很大量氣體沒有被吐出,這樣會減少換氣的完整度且減少潮氣容積。

P.I.P:Peak Inspiratory Pressure,中譯為最大吸氣正壓。使用在壓力設定性的呼吸模式中,機器會依照此設定值給氧。

Pplat:Plateau Airway Pressure,中譯為吸氣平原期。表示正壓供氣後,肺內維持一定期間恆定正壓(平原期)的壓力值,目的為增加氧合作用。

I:E:Inspiration and Expiration Ratio,中譯為吸吐時間比。故吸氣時間+平原期+吐氣時間=一次呼吸時間。

VT:Tidal Volume, 中譯為潮氣容積。指一次吸氣進入肺部的氣體量。

Sigh:Sigh,中譯為深吸氣。在機械呼吸過程中,有些機器可以設定深吸氣(設定值為n/100表示每100次呼吸中有N次),幫助病患減少肺泡塌陷、增加氧合作用。深吸氣的潮氣容積為一般的1.5~2倍。

Tinsp:Inspiration Time,中譯為吸氣時間。

MV:Minute Volume又稱作Flow,中譯為分鐘通氣量。表示一分鐘內總共吸入的氣體容積,所以單位為 mL/min or L/min。
較多的潮氣容積。

使用注意事項
使用任何呼吸器或麻醉機前,務必確認有無迴路漏氣的現象,高階的麻醉機種皆有機體測漏的功能。若為機械式麻醉機或呼吸器不具有測漏功能,可先將病患端接上氣囊,然後將APL閥關閉,接著給氣至壓力為20 cm H2O。在10分鐘後,壓力不應該下降超過10 cm H2O。
病患的換氣不足時(PaCO2太高或EtCO2太高),可嘗試下列幾種方式:1)減少死腔;2)增加吸氣壓力;3)加快呼吸速率;4)減少吸氣時間來增加呼氣功能,或改變I:E至1:2.5~3;5)增加潮氣容積。

杜克動物醫院

杜克動物醫院成立於2016年 目前有6位專職獸醫師
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