智能科普: 機(jī)械的力量:新冠病人為什么需要呼吸機(jī)?
來源:科普中國
發(fā)布時(shí)間:2020-04-15
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  機(jī)械的力量:新冠病人為什么需要呼吸機(jī)?

  美國紐約州長:把我逼急了,我就用手動(dòng)氣囊代替呼吸機(jī)!

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  電子顯微鏡下的新冠病毒,圖片來自NIAID。

  近期,隨著新冠疫情在美國蔓延,“呼吸機(jī)”一度成了特朗普總統(tǒng)、紐約州州長和馬斯克口里,以及推特里的高頻關(guān)鍵詞。?

   

  呼吸機(jī),圖片來自Roland Weihrauch。

  紐約州州長科莫說:

  “我需要3萬臺呼吸機(jī),你卻只給了我400臺,那你過來,在2.6萬要死的人選吧,誰能活!”

 ?。ù藶樵缜暗脑挘刂?月2日紐約州已有7.6萬患者)

  而特朗普則回應(yīng)稱:

  “呼吸機(jī)很貴的,紐約州真需要3、4萬臺嗎?”

  科莫很無奈,表示目前正在嘗試兩人共用一臺呼吸機(jī)。雖然這很難操作,但目前別無選擇。

  3月28日,科莫在疫情通報(bào)會上又表示:

  把我逼急了,我就用手動(dòng)氣囊代替呼吸機(jī)!

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  手動(dòng)氣囊,又叫“手動(dòng)復(fù)蘇面罩”。

  關(guān)于呼吸機(jī)的新聞遠(yuǎn)不止這些。前段時(shí)間特朗普啟動(dòng)《國防生產(chǎn)法案》,號召美國各車企生產(chǎn)大量呼吸機(jī)。

  馬斯克當(dāng)即表示沒任何問題,呼吸機(jī)我們能造!

  但最終……

  馬斯克從中國購買了1255臺呼吸機(jī)送給加州。

  馬斯克的做法顯然是明智的,俗話說“遠(yuǎn)水解不了近渴”。

  等你把工人和各種零件配齊,再把各種參數(shù)精心調(diào)好后,黃花菜都涼了。

  問題來了,為什么新冠疫情期間,呼吸機(jī)一度成了最最重要的醫(yī)療物資之一?

  它的原理又是怎樣的?

  六分之一呼吸困難

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  世衛(wèi)組織官網(wǎng)截圖。

  根據(jù)世界衛(wèi)生組織官網(wǎng)上的介紹,6個(gè)感染者中會有1個(gè)出現(xiàn)呼吸困難。人活一口氣,樹活一張皮。呼吸困難是很危險(xiǎn)的癥狀,不及時(shí)處理很快就有生命危險(xiǎn)。而要解決呼吸困難,需要及時(shí)給予有效氧療措施,危重癥者需要呼吸機(jī)輔助治療。

  呼吸機(jī)原理

  每個(gè)廠家生產(chǎn)的呼吸機(jī)都不太一樣,但核心都是通過機(jī)械的方式,施加一個(gè)正壓,以便把氣體送入患者肺部,此為吸;當(dāng)正壓消失,利用患者胸肺的彈性回縮排出氣體,此為呼。

  如此循環(huán),從而輔助患者呼吸。

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  運(yùn)行中的呼吸機(jī)。

  說是機(jī)械,但全程都由計(jì)算機(jī)精確控制,并配有可觸控顯示器,以便醫(yī)生能根據(jù)病人的身高、體重、肺損傷情況,進(jìn)行吸氧濃度、呼吸頻率、壓力、潮氣量等各種參數(shù)調(diào)節(jié)。

  例如,正??諝庵醒鯕鉂舛葹?1%,根據(jù)患者病情的不同,醫(yī)生可以任意調(diào)節(jié)患者吸入空氣的氧氣濃度,而調(diào)節(jié)范圍在21%至100%之間。

  呼吸機(jī)的價(jià)格在幾千美元到幾萬美元不等。

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  呼吸機(jī)的顯示器,圖片來自Taechit Taechamanodom/Getty Images。

  根據(jù)使用方式的不同,可分為“有創(chuàng)機(jī)械通氣”和“無創(chuàng)機(jī)械通氣”。

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  氣管插管示意圖。

  所謂“有創(chuàng)”,通俗理解就是需要將一根管子經(jīng)鼻或口插入患者氣管中,然后連接呼吸機(jī)進(jìn)行輔助或控制通氣。

  早期中國疫情嚴(yán)重時(shí),新聞里曾經(jīng)報(bào)道過的,那些把病人從死神手里一個(gè)個(gè)奪回來的“插管小分隊(duì)”,他們干的就是這事。

  先麻醉,后插管,插管時(shí)間每增加1秒,患者的生命就多一分危險(xiǎn)。

  中國的“插管小分隊(duì)”,他們最快能在20秒,甚至15秒內(nèi)完成插管。對于中國這些醫(yī)生來說,他們不但要在極其緊張的條件下完成插管,還要經(jīng)受近距離與患者接觸時(shí)被感染的風(fēng)險(xiǎn)。

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  無創(chuàng)機(jī)械通氣,圖片來自維基iJames Heilman, MD

  無創(chuàng)機(jī)械通氣是通過面罩、鼻罩或頭盔給予的呼吸支持,無須插管。

  一般來說,只有危重癥病人才需要插管有創(chuàng)機(jī)械通氣,而對于其他意識還清醒的重癥病人等,可使用無創(chuàng)呼吸機(jī)輔助通氣。

   呼吸機(jī)為什么緊缺

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  截圖來自1point3acres。

  意大利死亡率已超11%,一大原因是早期呼吸機(jī)嚴(yán)重不足導(dǎo)致的。一位72歲的意大利牧師感染新冠后,他主動(dòng)把自己呼吸機(jī)讓給年輕人,最后因呼吸衰竭而死。

  可見,有沒有呼吸機(jī)對于重癥患者來說,有時(shí)候就是意味著生或者死。

    問題來了,為何呼吸機(jī)緊缺?

  一個(gè)原因是,患者數(shù)量短時(shí)間內(nèi)激增;二是,呼吸機(jī)不像“體溫計(jì)”這樣的醫(yī)療器械。對于體溫計(jì)來說,每個(gè)病人最多只用5分鐘,一天可以給幾十個(gè)患者來回使用。但呼吸機(jī)不行,正常操作是一個(gè)病人只能使用一臺呼吸機(jī),而且一用就是幾天甚至幾十天。這就注定了,一個(gè)重癥新冠肺炎患者得需要一臺專屬呼吸機(jī)?!∏拔恼f了,六分之一的患者會出現(xiàn)呼吸困難?,F(xiàn)在我們就假設(shè),平均6個(gè)患者中只有1個(gè)需要呼吸機(jī)支持。即使這樣計(jì)算,呼吸機(jī)需求量也是極大。

  截止2020年4月1日,美國現(xiàn)有感染者189800人。則需要的呼吸機(jī)數(shù)量就是:

  189800÷6=31633臺

  以上計(jì)算只是在理想情況下得出的。

  但新冠病毒已經(jīng)一次又一次打臉各國,并告訴人們,它比我們想象的要厲害得多。上面計(jì)算中,只有重型、危重型才需要呼吸機(jī)。但麻煩的是,普通型的患者如果沒有得到及時(shí)醫(yī)療,他們是有可能發(fā)展成重癥的。還有就是,普通型患者的比例很大很大。在這種情況下,需要的呼吸機(jī)就遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止3萬臺了?,F(xiàn)實(shí)情況是,把3萬翻一倍,也就是6萬臺呼吸機(jī)都不夠美國用。這也是為什么僅僅一個(gè)紐約州,州長科莫要提前向聯(lián)邦政府要好幾萬臺呼吸機(jī)的原因。

  重癥監(jiān)護(hù)室的必備

  不少人是因?yàn)檫@次新冠疫情才了解呼吸機(jī),更有一些人錯(cuò)誤地認(rèn)為,呼吸機(jī)是專門用來對付新冠肺炎的。但其實(shí),呼吸機(jī)在每一家醫(yī)院里都是必備的醫(yī)療器械,只是因?yàn)樗ǔ7胖迷卺t(yī)院的重癥監(jiān)護(hù)室里面,也就是ICU病房,這導(dǎo)致很多人對其不是太熟悉。普通人誰沒事去逛ICU病房?最后,除了醫(yī)用呼吸機(jī),還有家用的,它通常用來幫助那些有嚴(yán)重打鼾的人。打鼾嚴(yán)重到一定程度時(shí)會出現(xiàn)“睡眠呼吸暫?!?。此現(xiàn)象很多人并不陌生,如果你曾經(jīng)跟一個(gè)打鼾嚴(yán)重的人同屋睡過。這些人睡覺時(shí)通常會出現(xiàn)頻繁而短暫的呼吸停止,有時(shí)“停止”的時(shí)間還挺長,弄得旁邊的你因?yàn)榭偸菗?dān)心他而睡不著。

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  動(dòng)圖

  睡眠時(shí),正常的呼吸是通過鼻腔或者嘴。

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  動(dòng)圖

  “睡眠呼吸暫?!比缟蠄D所示,它產(chǎn)生的其中一個(gè)原因是上呼吸道受阻。而家用簡易型呼吸機(jī)能幫助這些打鼾嚴(yán)重的人。對多數(shù)人來說,一呼一吸是一件太容易的事,容易到我們忽略掉了它。但對于一些患有肺部疾病或其他病的人而言,一呼一吸彌足珍貴。

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