呼吸机的“衍化史”

呼吸机是一种实现机械通气的设备，但最早的“呼吸机”毫无机械感，只是一根芦苇管。

16世纪中期的比利时，一位叫Andreas Vesalius的医学家在解剖动物尸体时，发现打开胸腔后会使肺脏塌陷，他用芦苇插入动物气管并吹气，不仅肺脏不塌陷了，连停止跳动的心脏都恢复了跳动。由此他发现了肺通气对维持心脏功能具有重要作用。

Vesalius也许不知道，他发明了最早的人工通气法。这个方法马上被成功运用，有人用风箱向插入患者口中的管子通气，并成功挽救了一名即将死亡患者的生命。但Vesalius的通气技术还是经过长时间的动物实验，直到18世纪中期才广泛用于人类。

于是呼吸机从“人嘴+芦苇”变成了“风箱+管子”，并广泛应用到溺水者的救助中。当然，最方便、快捷、有效的呼吸机还有人类。

1774年，Tossach首次采用口对口人工呼吸救助了一名因火灾窒息的患者（这并不是最早的人工呼吸，最早的人工呼吸始于东汉时期的中国）。

西方学者并不满足于人工呼吸，大家都要喘气，人工呼吸救急不救“穷”，一群人在呼吸机的发明道路上愉快地狂奔。

1776年，Hunter设计了两个风箱的“呼吸机”，两个风箱可不是代表两个肺脏，而是一个风箱往肺里打气，另一个风箱从肺里抽气。另一些学者则痴迷于气管内插管的创新改革。其中，一个叫Chaussier的学者还设计了近似于现代广泛使用的简易呼吸器。

但学者们的创造热情却被强行浇灭了，1827年的动物实验发现，风箱通气会出现致命的气胸，于是欧洲多个国家纷纷放弃这项通气技术。

但通气技术是医疗救护中的必要内容，学者们开始绞尽脑汁研发新的呼吸支持技术。19世纪晚期，人们发现负压增大时，胸腔肺泡内压会低于气压水平，此时外界空气会自动流入体内，于是人们开始设计负压呼吸机。

当时的负压式呼吸机花样百出，技术上有通过风箱产生负压的，有通过活塞抽气产生负压的，款式上有坐式和卧式，还出现了仅覆盖患者胸部和上腹部的胸甲式负压通气机。

负压呼吸机和外科手术不可并存？

虽然负压式呼吸机在款式上“百花齐放”，但真正被大规模临床应用的负压通气设备是1928年由Drinker和Shaw设计的“铁肺（iron lung）”。

这个将全身包住的呼吸设备曾挽救过很多人的生命，但它也有个肉眼可见的bug，医护人员无法护理患者，在大规模流行病导致患者数量增多时，这个bug尤其突出。

上世纪30年代60年代，脊髓灰质炎在全世界暴发。

· 脊髓灰质炎又称小儿麻痹症，是由脊髓灰质炎病毒引起的儿童急性传染病，多数情况会导致呼吸运动障碍、呼吸中枢受损。

“铁肺”在帮助脊髓灰质炎患者呼吸时发挥了重要作用，为了减轻对患者的护理难度，Peter Lord设计了负压通气房间。如同一个“多人装”铁肺，医护人员可以进入负压房间内，对患者进行护理。

但“铁肺”还有许多问题，笨重、昂贵、消毒困难、气道维护困难、对低血容量患者不适用等，更不可能应用于现代外科手术。另一次脊髓灰质炎的大暴发把“铁肺”请下了神坛。

1952年，哥本哈根暴发了大规模脊髓灰质炎，且致死率高达85%。但当时的大部分临床医生认为，高致死率是病毒导致肾脏衰竭造成的。

而麻醉医生Bjorn Ibsen分析死亡患者的病例和尸检结果后认为，导致死亡的首要原因是通气不足，并建议外科医生们放弃负压通气，切开患者气管实施正压通气治疗。

起初医生们的内心是拒绝的，但还是采纳了Ibsen的建议。在采用正压通气治疗后，患者的病死率迅速由85%下降至40%。哥本哈根脊髓灰质炎的暴发成为机械通气史的转折点，使机械通气技术由负压通气时代回归正压通气时代。

正压通气时代下的呼吸机，根据驱动方式、通气模式、压力和流量发生器分为众多种类，但与我们切身相关的还是无创、有创分类。

救命神器呼吸机

无创呼吸机是通过鼻面罩、口鼻面罩或全面罩等方式为患者提供呼吸支持的设备，大家在各种电视剧里经常可以看到。

现代无创呼吸机口鼻面罩

戴上呼吸面罩的女主看起来脆弱可怜却不失优雅，但要早个100多年，就不是这个效果了，那时的正压通气设备就是负压通气设备的“反向操作”，女主的整个头会装在一个大盒子里。

比把头放进柜子里更可怜的，是有创正压通气。

无创呼吸机虽然好，但也会使不上劲。当患者的呼吸道分泌物过多，就会堵住正压通气的“通道”，在患者无法自主清除上呼吸道分泌物时，就需要有创正压通气来帮忙了。

有创正压通气又分两种，第一种是气管插管，重型新冠肺炎患者使用的就是这种方式。

由于新冠病毒令患者肺部出现渗出物，阻塞肺泡，使肺脏通气、唤气功能受损，还会导致患者肺组织纤维化，变硬变脆，从而导致呼吸困难。在无创呼吸机不能满足患者通气和氧供需求时，气管插管就会给患者带来一线生机。

气管插管也救不了所有患者，对于有喉阻塞或下呼吸道分泌物潴留的患者，气管切开手术（ 前文Ibsen推荐的方法）是最后的王牌。

气管切开（tracheotomy）后可以清除下呼吸道分泌物，改善肺部气体交换状况，与气管插管相比，气管切开可以减少喉损伤，保留声门功能，还方便进行口腔护理，但也会给患者留下“人工气道”。

有创正压通气虽能救人性命，却也存在隐患。

有利就有弊的有创呼吸

有创式呼吸机容易导致呼吸机相关性肺炎（Ventilator associated pneumonia，简称：VAP）的发生。

呼吸机相关性肺炎是重症监护室使用呼吸机通气患者的常见并发症，发生率高达30%左右。呼吸机相关性肺炎会造成撤机困难、加重患者病情、延长住院时间，严重时甚至能导致患者死亡。

目前的医学研究认为，导致呼吸机相关性肺炎的原因包括患者年龄、原有基础病、并发症及医源性因素（操作不当以及药物因素），其中呼吸机通气时间越长VAP的发生率越高。

导致VAP主要原因，是跟随管道进入下呼吸道的细菌。

早发VAP的致病菌主要包括肺炎链球菌、嗜血流感杆菌和金黄色葡萄球菌，都是来自我们口咽部位的寄生菌群。迟发性VAP致病菌主要是革兰阴性（G-）杆菌。

细菌最怕抗生素，尴尬的是对抗生素的长期依赖会导致菌群“进化”，VAP的致病菌不仅耐药率普遍偏高，而且还是多重耐药的“高手”，很多常用抗生素对它们不起作用。

这就容易陷入不良循环，因为呼吸机通气时间越长，患者气道的防御功能就越低，更容易导致细菌繁殖，增加肺部感染率。

气管切开术也会引发下呼吸道感染，并发气道狭窄等问题。