呼吸机校准的几点经验

/云南省计量测试技术研究院

0 引言

呼吸机作为临床救治呼吸功能不全或呼吸衰竭病人通气的医疗设备，不仅能对患者提供辅助呼吸，甚至能代替、控制或改变人体的通气功能，广泛应用于医院的重症监护、急救复苏和手术麻醉等领域。由于呼吸机救治对象为危重病情患者，其性能可靠性直接影响到病人的治疗效果甚至生命安全，加强对呼吸机的应用管理和质量控制十分必要。2010年3月国家颁布实施了JJF1234-2010《呼吸机校准规范》，本文结合校准规范总结开展呼吸机校准工作的几点经验，供交流参考。

1 正确设置呼吸机校准工作条件

呼吸机根据临床的需求设置了不同的呼吸模式，从对病人的控制、辅助或支持程度上分为：控制型：如容量控制通气（VCV）、压力控制通气（PCV）模式；辅助/控制型：如持续控制通气（CMV）、辅助-控制通气（A/C）、间歇正压通气（IPPV）模式；半自主型：如同步间歇指令通气（SIMV）模式；自主型：如持续正压（CPAP）、压力支持(PSV) 通气模式[1]等。一般情况，辅助/控制型在无病人触发通气、半自主型在无病人自主呼吸时，均表现为控制型通气模式。

JJF1234-2010规定了呼吸机校准的项目和方法，在校准时由于采用夹板模拟肺，没有触发通气和自主呼吸，因此必须在控制型通气模式下进行校准[2]，即在容量控制通气（VCV）模式和压力控制通气（PCV）模式下校准呼吸机的通气参数：如潮气量、呼吸频率、吸气压力水平、呼气末正压、吸气氧浓度等。

VCV模式和PCV模式是呼吸机的指令控制通气模式，即其吸气相的通气参数由呼吸机控制，呼吸机每次按预设的吸气时间和呼吸频率送气，因此可以进行呼吸频率、吸气氧浓度校准。在VCV模式时，呼吸机按预设的潮气量送气，潮气量保持恒定，因此可进行潮气量校准。在PCV模式时，呼吸机每次按预设的气道压力送气，气道压力保持恒定，因此可进行气道压力（吸气压力水平、呼气末正压等）校准。

呼吸机校准时需要设置吸呼比。VCV模式和PCV模式其吸气向呼气的切换为时间切换，因此，在PCV模式下，可直接设置吸气时间或吸呼比，设定不同的气道压力时，不改变吸呼比。在VCV模式下，吸呼比或吸气时间由潮气量、呼吸频率和吸气流速间接确定，设定不同的潮气量会改变吸呼比。如当设置呼吸频率为20次/min、吸呼比为1 : 2时，则呼吸周期为3 s，吸气时间为1 s。若吸气流速设定为24 L/min（即400 mL/s），当潮气量从400 mL增加为600 mL，并希望维持吸呼比为1 : 2，则必须将吸气流速增加到600 mL/s ，即36 L/min。

VCV模式和PCV模式作为呼吸机最基本的机械通气模式，可以应用在呼吸机不同的呼吸模式下构成相应通气模式，如CMV（容控）、PCMV（压控）通气模式；IPPV（VCV）、IPPV（PCV）通气模式；A/C（VCV）、A/C（PCV）通气模式；SIMV（VCV）、SIMV（PCV）通气模式；PCV集合在双水平气道正压通气（BIPAP）模式下构成PCV+PEEP通气模式等[3]。因此校准时，若呼吸机没有直接VCV模式或PCV模式，可以进入上述模式，再选择VCV模式或PCV模式。

2 熟悉通气参数的设置和调节

在校准呼吸机时，需要选择和设置许多通气参数，如潮气量、气道压力、吸气流速、呼吸频率、吸气时间、吸呼比、吸气氧浓度等。不同呼吸机的参数调节也不尽相同，且各种参数的设置相互关联。如潮气量，有的直接调节，有的则通过吸气时间（或呼吸频率）、吸气流速（或分钟通气量）计算来调节，有的辅助通气则是通过调节吸气压力调节潮气量。如吸气时间，有的直接调节，有的通过调节动态吸气时间和屏气平台时间来设置。

JJF1234-2010要求检查呼吸机的通气参数的报警功能，因此首先要熟悉呼吸机通气参数的报警设置。在校准呼吸机时，通气参数校准点涵盖了通气参数正常值范围的高低限，在呼吸频率、潮气量、气道压力的校准时，往往会触发相关通气参数的上下限报警。如在潮气量800 mL、1 000 mL校准点，往往会触发通气峰值流速上限报警，这时就必须调高峰值流速上限报警点。有的呼吸机根据病人的体重设置生理潮气量上限，这时就必须修改病人模式。有时在校准过程中，呼吸机回路漏气、或呼吸回路内有积水，使得流量或压力不稳定。若流量或压力触发灵敏度设置过低，就会引起触发通气，因此需要检查调整相关通气参数的触发灵敏度设置。

另外，校准气道压力时，需要了解呼吸机吸气压力水平、呼气末正压等的满度值，这样才能在校准结果处理时，对相关参数的计量特性是否超差进行判断。

可见在呼吸机的校准工作中，了解、熟悉和掌握呼吸机的各种参数的正常值范围、设置和调节非常必要。

3 排除引起潮气量测量误差的因素

引起潮气量测量误差的因素较多，有的由于呼吸机本身软硬件的原因引起，有的是人为因素，在校准过程中要注意避免或排除。

3.1 排除呼吸机回路漏气的影响

呼吸机呼吸回路是紧闭循环，检测潮气量的流量传感器一般安置在吸入、呼出气口。故呼吸回路任何位置的漏气均可使呼吸机送出的气体流失，导致检测到的分钟通气量减少。呼吸回路漏气判断方法有[4]：1）接上模拟肺，在容量控制模式，潮气量依模拟肺的大小设置合适，将吸气暂停设置为2 s，打开吸气时间超越键（反比呼吸确认键），呼吸机运转时在吸气暂停段气道压力应保持基本稳定，否则就有漏气现象存在。2）接上模拟肺，在容量或压力控制模式，潮气量依模拟肺的大小设置合适，将PEEP设置为10 cm水柱，呼吸机运转时在呼气末气道压力应保持基本稳定，否则就有漏气现象存在。因此在校准时发现呼气末气道压力不稳、呼吸回路漏气，就应该首先检查管道连接处是否紧密，管路是否有开裂、脱落，集水杯与湿化器是否已拧紧，尽可能选用吻合好的呼吸管道。

3.2 呼吸机回路气体温湿度的影响

许多呼吸机及呼吸机检测仪检测气体流量的传感器均采用节流型差压原理，其流量测量受气体的密度、黏性的影响较大[5]。不同温湿度的气体，其密度、黏性不同，对呼吸机及呼吸机校准仪在计算潮气量时影响较大。如对FLUKE公司的VT-PLUS呼吸机检测仪，1℃温度变化对气体流量的计量会产生0.25%的误差。在室温下，50%的相对湿度对气体流量的计量会产生-0.5%的误差[6]。因此，在校准前应关闭湿化器，选用干燥的呼吸管道，在呼吸机的呼气出口及呼吸机校准仪的气体通道入口要使用过滤器。

3.3 不同的气体流量补偿标准的影响

气体的容积在不同的环境条件（温度、湿度、大气压）下是不一样的。一般呼吸机在ATPX 条件（环境温度、大气压）下计算潮气量，但也有呼吸机对呼出气体容量进行了BTPS条件下（饱和度100%、潮湿气体、环境大气压、37℃）补偿，在不同的补偿标准下潮气量的计算结果差异很大[6]，如对瑞士FlowAnalyserTMPF300气流分析仪，选择错误的气体类型和补偿标准将使计量的准确度降低20%。因此校准前要查阅呼吸机的操作手册，并在呼吸机检测仪上设置相应补偿标准，同时设置检测气体类型为空气/氧气。

3.4 呼吸机检测仪触发阀值的影响

为了准确地测量呼吸机潮气量，呼吸机检测仪必须能够正确地识别出一次呼吸动作[6]。呼吸机检测仪一般都通过检测流量-时间曲线波形识别呼吸动作。当流量达到设定的阀值，触发开始定义为吸气阶段的开始，呼吸机检测仪开始潮气量的积分计算。当流量减小降至设定的阀值时，触发结束定义为吸气阶段的结束和呼气阶段的开始，呼气阶段一直持续到下一次触发开始。所以正确定义触发的开始和结束非常重要，它对测量结果产生重要影响。一般呼吸机检测仪均设置了高低流速测量通道，如FLUKE公司的VT-PLUS呼吸机检测仪的高流量端口默认的流量阀值为2 L/min，低流量端口默认的流量阀值为0.5 L/min，瑞士FlowAnalyserTMPF300气流分析仪的高流量端口默认的流量阀值为3 L/min，低流量端口默认的流量阀值为1 L/min。成人呼吸机和儿童呼吸机的吸气流速相差较大，必须对应地在高、低流速通道上测量，才能保证准确地测量呼吸机潮气量。

3.5 夹板模拟肺顺应性的影响

呼吸机校准一般使用夹板模拟肺，其顺应性成人型一般在100～300 mL/kPa、婴幼儿型一般在10～50 mL/kPa。呼吸机潮气量明显随着肺顺应性的降低而降低[6]，因此不能用成人型或标准型（顺应性一般在250 mL/kPa）夹板模拟肺校准婴幼儿呼吸机。

4 了解呼吸机工作异常的处理方法

呼吸机由于结构复杂、维护保养难度较大，出现运行故障的概率较大，在校准时工作异常在所难免，此时应正确识别并及时排除，保证校准结果的准确可靠。

4.1 利用呼吸机自检功能及时发现问题

呼吸机工作不正常时，应首先利用呼吸机自检功能对相关构件进行检查：如检查压力传感器、流量传感器、空氧混合器、呼气阀、安全阀、管路的密闭性、报警功能等。当然不同机型检查的内容有所不同，如Evita机型的自检内容有：报警声音、呼出阀、空氧转换阀、安全阀、流量传感器的标定、氧传感器的标定等项目；Avea机型的检测项目是：内部漏气测试、病人回路泄漏及顺应性测试、氧传感器校准；PB840机型的检测内容有：流量传感器、回路压力、病人回路漏气、呼出过滤器、管道顺应性等测试。

如管路漏气的检查没有通过，这时就应检查整个环路系统以及湿化器的密封性。

4.2 了解呼吸机的基本结构分析异常原因

呼吸机由供气装置、控制装置和病人气路三部分组成[7]。其中供气装置由空气压缩机、氧气供给装置和空氧混合器组成，主要供给病人吸入的氧气；控制装置由计算机对技术参数进行智能化处理，通过控制器发出不同指令来控制各个传感器、呼出阀和吸气阀来满足病人呼吸要求；病人气路由气体管道、湿化器和过滤器组成。

了解呼吸机的基本结构，对分析呼吸机异常原因很有帮助。如氧浓度校准，如果呼吸机检测仪测量值与呼吸机测量值接近、与呼吸机设置值偏差较大，表明呼吸机空氧比例电磁阀或空氧混合器有可能故障、供氧气源或空气压缩机可能有问题。如果呼吸机检测仪测量值与呼吸机设置值接近、与呼吸机测量值偏差较大，表明氧电池失效，可以对其进行定标校准。若仍然偏差较大，则表明氧电池耗尽，需更换氧电池[8]。

4.3 熟悉呼吸机异常状态的处理方法[9-10]

如连接模拟肺，面板报警区始终有报警，此时应检查：1）是否有自检项目没通过；2）病人管路及湿化器是否有漏气、受压、扭曲、积水；3）相应的设置参数及报警参数；4）各传感器及电磁阀是否需要清洁；5）空气压缩机是否工作、空气压缩机与呼吸机连接管路是否漏气；6）气源压力是否达到呼吸机的要求等。

如果能对呼吸机的结构、性能，尤其是对于各零部件，如呼气阀、湿化器、侧压管、传感器、主机内外气道管路的拆卸和安装方法能详细掌握，就能比较及时地排除故障。

4 结语

总之，呼吸机校准应按照JJF1234-2010规定的校准项目和方法来完成，注意排除引起潮气量误差的各种因素，对于校准过程中出现的各类报警，应重点检查呼吸管路的气密性和通气参数的报警设置。

[1]俞森洋.现代机械通气的理论与实践[M].北京: 北京医科大学中国协和医科大学联合出版社, 2000.

[2]全国临床医学计量技术委员会.JJF1234-2010[S].北京：中国计量出版社，2010.

[3]俞森洋.机械通气新模式[J].世界医药杂志，2003, 05：1-6.

[4]王领会.机械通气过程中呼吸机报警的常见原因及处理方法[J].第三军医大学学报，2004，26(3): 200-201.

[5]张秋实.张庆勇等.VT-PLUS HF与QA-VTM呼吸机检测仪的原理介绍[J].中国医学装备，2009, 08：46-48.

[6]张秋实.呼吸机麻醉机质量控制校准技术[M].北京：中国计量出版社，2010.

[7]王国宏.呼吸机的安全性能检查[J].医学装备信息，2004, 09：48-50.

[8]冯黎建.呼吸机氧电池的工作原理及性能检测[J].质控与计量，2009，07：57-59.

[9]郑月娇.呼吸机的维护[J].中国医疗设备，2008, 01：121-122.

[10]李石荣.人为因素致呼吸机持续报警的原因分析及处理对策[J].中国实用护理杂志，2004，20（12）：53-54.