呼吸支持系统的检测分析

    一 呼吸支持系统的构成与风险容忍度
    呼吸支持系统主要由供氧系统、压缩空气系统和它们的共同终端呼吸机三个设备子系统构成。呼吸支持系统和患者共同构成一个完整的呼吸系统。由于三个设备子系统模块较多，易受多种情况干扰，整个系统显得相对脆弱。而呼吸支持系统主要针对危重病人，不允许过高的故障率。因此，整理和分析这一系统的风险点，针对不同情况采取不同预防性检测对策，有效降低整个系统的风险显得非常重要。
    1.呼吸支持系统的作用与风险点
    呼吸支持系统能维持、控制和改善人的正常生理呼吸，增加肺通气量，改善呼吸功能，减轻呼吸功消耗，节约心脏储备能力，是一套帮助危重患者、麻醉患者和呼吸功能不全的患者维持生命的重要医疗设备。呼吸支持系统的核心设备是呼吸机。呼吸机是针对呼吸功能不全的患者，用人工的方法进行肺部通气的一种医疗设备。它可以按照临床医师的需要将一定比例氧气与空气的混合气体以一定频率送入患者肺内，并将其肺内的二氧化碳废气同步排出，以帮助完成血气交换。呼吸支持系统是针对危重患者、呼吸功能不全患者的生命支持系统，它的任何重大故障都可能威胁到患者的生命。呼吸支持系统的风险包括设备风险、操作风险、感染风险、环境风险等等，这里主要讨论设备本身的风险点和预防性检测。
    2.降低呼吸支持系统风险的可能性
    据相关统计资料显示，在呼吸支持系统中，气源部分的故障占了*大比例，约占整个系统全部故障的30%.这部分的故障一般都有一个渐变的过程，只要及时观察、检测和维护，一般都有可能提前处理。故障比占第二位的是气道压力下限超标造成呼吸机报警。这部分约占系统全部故障的20%左右。气道压力下限超标的原因主要是呼吸机部分的各种管道和部件漏气。这部分故障也是可以通过及时的观察与检测避免的。以上这两部分的故障已占到了全部故障的一半左右，可见如果能及时合理地检测整个系统关键部位，系统的故障率就会大大下降。这对降低患者的临床风险会十分有效。
    二 压缩空气系统的构成与检测
    呼吸支持系统由压缩空气、供氧和呼吸机三个子系统组成，我们对整个系统的风险点检测也按这三个子系统来分析。首先看压缩空气系统。这一系统主要由进气口、进气过滤器、压缩机、后冷器、储气罐、干燥机、后级过滤器、后级减压阀、气体管道及气体终端等部件构成。压缩空气系统主要指标有两个，**个是空气的压力，第二个是空气的质量。其中空气的压力除故障外还和负载大小有关。当负载大于压缩空气系统的*大输出流量时，即使没有故障，压力也会无可避免地下降。
    1.压缩空气压力的检测
    在使用呼吸机前，应先用压力计检测压缩空气出气端的压力。正常的压力值为0.28~0.55MPa.如压力过低，应首先检查：接入设备是否过多，或超过设计负载；空气压缩机工作是否正常；进气口和各过滤器是否堵塞；露点温度是否够低，排水是否充分。尤其在冬季，如果露点温度太高，室外管道中可能出现冷凝水并结冰堵塞管道；包括气源设备，所有连接管道接口及焊接处是否有漏气。管道泄漏是医院压缩空气系统的常见问题，也是有些医院按计算流量对设备选型还是感到流量不足、压降大的主要原因。如压力过高，则应首先检查：减压阀是否损坏和调整是否适度；空气压缩机压力设定范围是否恰当；空气压缩机控制电路是否出现故障。
    2.压缩空气质量的检测
    压缩空气质量的保证首先要依靠先期的合理设计与施工，其次才是日常的检测。首先是进气口的位置要安全、合理，不能靠近任何污染源，不能和负压吸引的出气口设计在一起。*好设置在楼顶之上，进口向下，并设有滤网和进气过滤器，以保证进气尽可能清洁。同时，应尽量考虑对进气处的空气进行检测，如安装一氧化碳检测仪，确保进气口的空气质量。空气压缩机必须有备份，同时尽量选用无油压缩机，从根本上减少设备运行和维修时对压缩空气产生的油污染。
    压缩空气的输送管道应选用医用脱脂铜管。医用铜管耐高温、抗腐蚀性好，易于焊接，且焊接处可靠，可以有效防止气体泄漏。在焊接中，医用铜管出现焊接颗粒的机会也比较低，可以大大降低焊接处氧化颗粒进入系统终端设备的机会。后冷器尽量使用单独的冷却风扇，确保对压缩机排出空气的冷却效果。压缩空气的温度降得越低，空气析出的冷凝水就越多，压缩空气中的含水量也就相应的越少，这也减轻了干燥机的负担，保证压缩空气的质量。
    应尽量采用吸附式干燥机。冷冻式干燥机（后面简称冷干机）露点温度只能达到+3°C，且冷干机在负载较低时（低于20%设计负载）露点温度急剧上升，可能会造成管道出现冷凝水。而吸附式干燥机（后面简称吸干机）露点温度*低可做到-60°C，能有效降低压缩空气中的含水量。含水量过高会导致细菌繁殖、管道氧化和冬季的结冰堵塞。如果系统设计合理，维护及时，在没有突发事件的情况下空气质量是有保障的。日常检测主要是检查空气过滤器是否需要更换滤芯和一氧化碳测试仪是否报警。
    3.集成系统
    目前有些厂商已用系统集成的方式将整个压缩空气系统做成一体（也称撬装式）.如我院正在使用的必康美德2HP无油涡旋式医用压缩空气机组，整个系统的进气过滤器、空气压缩机、后冷器、吸附式干燥机、过滤系统、安全阀都做了双套配置，并和储气罐集成为一体，当一套系统出现故障时会自动切换到另一套，同时报警提醒。
    这个机组配有一氧化碳监测仪和含陶瓷传感器的露点监测仪，以及一套电气控制系统。电气控制系统内电器元件也做了冗余设计和瞬时断电恢复设计，在电器元件单点故障或医院电源切换瞬时掉电时可以保证系统供气。系统中过滤器都带有滤芯更换显示装置，到达维护时间会自动提示。露点在正常*大负荷情况下可达-12℃。日常巡检主要是每日观察露点值和自动排水阀及手动排水阀的排水情况，每周检查安全阀和过滤器状态。集成系统会有效提高系统的安全性，降低故障率，减轻维护工程师的工作量。
    三 供氧系统的构成和检测
    供氧系统一般由液氧罐、气化器、分气缸、调压器、汇流排、病区调压器和气体终端构成。其中液氧罐一般要求两个以上，以备液氧不足时切换。汇流排接备用的氧气瓶组，作为液氧系统出现故障时的应急备用气源。在管路出现故障时氧气瓶可供现场使用。和压缩空气一样，供氧系统的检测也主要是系统压力和气体质量两个指标的检测。
    1.供氧系统压力的检测
    在使用呼吸机前应保证供氧端氧气出口的压力。检测时用压力计直接在出气端检测。呼吸机需要的正常值为0.28~0.55MPa.如压力过高，应调整病区压力调节器，同时检查分气缸的压力。分气缸的压力一般不得超过8Kg，通常设定在4~6Kg即可。如氧气终端压力过低，应检查：各压力调节器压力是否合适。如果前面的调节器限压过低，后面的压力自然无法调高；分气缸压力是否合适。分气缸的作用是把气化后的氧气分配到各路管线。如果各病区压力都不够，应首先检查分气缸的压力是否过低；液氧罐液氧是否用完。用完应及时切换到备用设备上；终端负载是否超过设计能力。有些病区在大规模扩建后容易出现这种情况；管路是否有堵塞。这种情况很少出现，但要注意有时工程维修时会提前切断管线。
    2.氧气质量的检测
    一般医疗单位没有检测氧气质量的技术条件。对氧气质量的保证一般依靠对合格供氧单位的选择。
    四 呼吸机的检测
    呼吸机是整个系统的关键设备。统计资料显示，系统60%以上的故障都发生在呼吸机内部以及它和周边的相应连接上。因此呼吸机应是系统检测的重点。呼吸机的检测可以分三个层次：**层是设备自检。自检能过，基本上设备就可以正常运行；第二层是报警系统检测。报警系统正常，则在设备运行不正常时就可及时提示操作人员处理；第三层是精度检测。精度检测主要是测定设备指示的数据是否准确。这需要专业人员用专业的检测设备检测。
    1.呼吸机的自检
    呼吸机的自检程序各不相同。这里以我院主流的PB-840呼吸机为例说明。
    PB-840呼吸机的自检可分三个层次：**层是通电自检（POST）；第二层是快速自检（SST）；第三层是扩展自检（EST）.下面分别说明。
    （1）PB-840呼吸机的通电自检
    POST通电自检是呼吸机自动对本身的电路系统正常与否的一种检查。这种自检不需要操作者参与。通电自检时呼吸机的各个微处理器分别自检，从软件内核开始，然后是与软件相关的硬件，*后是其他硬件。各处理器自检完成后将结果报至主处理器。在无故障的情况下整个过程不超过10s.自检过程中不会对病人通气，呼吸机比例阀关闭，呼气阀和安全阀打开，病人直接呼吸房间内的空气。
    如自检不能通过，或自检过程超过10s，系统报警，呼吸机不能供病人使用。如通电自检通过，说明电路系统无故障，可以放心地给病人接上呼吸机。通电自检不检查气路系统。此后如有故障应首先怀疑气路系统。通电自检在每次开机或掉电超过5min后自动开始。
    （2）PB-840呼吸机的快速自检
    SST快速自检程序主要检测呼吸机呼吸传送部分的硬件，包括病人回路是否漏气，压力和流量传感器是否正常，病人回路的顺应性和阻力，以及过滤器的阻力。SST自检绝不能连接病人，也不能连接人工肺。程序会提示操作者将连接病人的Y形口堵住或打开。
    操作时先打开呼吸机电源开关，进入正常工作状态，然后在开始屏幕中触摸“SST”键，并在5s内按呼吸机侧板处的TEST键。这时会出现SST设置屏幕，提示选择病人回路和湿化器类型，按ACCEPT键确认就可以开始测试。
    SST自检需要操作者少量参与，操作者可按屏幕上的提示操作。自检过程大约需要3min.自检结束后屏幕上会出现自检结果。如果自检通过，可选择EXIT　SST进入正常通气。如果报警可选择RESTARTSST重新自检，不能确保无害时不能给病人连接。如果显示自检失败则需要专业人员检查，不能给病人使用。每15天，或每次更换病人、更换管路配套时都应做一次SST自检。
    （3）PB-840呼吸机的扩展自检
    840呼吸机在POST和SST自检失败的情况下需要进入EST扩展自检。840呼吸机的扩展自检是一种全面自检，检测内容包括气路、储存器、安全系统、面板显示和控制器、数字和模拟电路、电源、模拟输出电路、传感器以及其它选购件。检测时需要接好气源、电源，进入维修模式。然后按提示操作。
    EST主要供专业维修人员使用，即使设备无故障也应每半年由设备提供商的专业维修人员做一次EST自检。每次自检约需要15min.4.2呼吸机报警系统检测呼吸自检通过，表示呼吸机在开始运行时处于正常状态。但有些故障是在运行过程中出现的，这就需要有效运行报警系统，以确保出现故障时能实时提示操作人员处理。
    2.为保证报警系统的有效性，需要周期性地对报警系统检测。
    一般可以以三个月为一个检测周期。在这方面解放军总医院和江苏省人民医院等都提出过简单实用的检测方法。
    （1）电源报警检测
    呼吸机大多有内部电源，检测时可拔去电源插头，这时呼吸机应能继续正常工作，同时显示外接电源失去，内部电源启动。如果内部电源指示灯不亮，或内部电源有故障，呼吸机会工作不稳定，甚至不工作。这时应有电源报警显示。
    （2）呼吸机气源报警检测
    呼吸机接入的氧气和压缩空气的压力正常值都应在0.28~0.55MPa之间。当压力低于0.2MPa时呼吸机应有气源故障报警。可分别调整或关掉氧气、压缩空气的气源以测试报警情况。
    （3）呼吸机气路压力超过上限的报警检测
    可向下调节气道上限的压力设定值，使之低于进气压力的*高值，查看是否有报警动作。此时应有报警，否则可能上限压力报警功能失效。
    （4）呼吸机气路压力超过下限的报警检测
    可向上调节气道下限的压力设定值，使之高于进气压力的*高值，查看是否有报警动作。此时应有报警，否则可能下限压力报警功能失效。
    （5）分钟通气量过高报警的检测
    把呼吸机分钟通气量上限设定调低，呼吸机应出现通气量过高的报警。
    （6）窒息报警的检测
    当呼吸机设定为辅助模式或自主呼吸模式时，在规定时间内无患者触发的条件下，呼吸机应出现窒息报警。无报警不能使用。
    3. 呼吸机精度检测
    呼吸机在使用一段时间后有可能出现指示精度的漂移，这会增加临床使用时的风险。因此对长期使用的呼吸机还应定期做重点参数的精度检测。
    标准的检测环境条件为：环境温度：（23±2）℃；相对湿度：45%~75%；大气压力：86~106kPa；供电电源：（220±22）V，（50±1）Hz；周围无明显影响校准系统正常工作的机械振动和电磁干扰。下面以我院目前使用的FLUKEVTMOBILE气流分析仪为例来说明呼吸机精度的检测方法。
    （1）气流分析仪的准备
    FLUKEVTMOBILE气流分析仪是一款便携式的分析仪，附带有模拟肺和一些传感器。开机时需断开所有传感器，并平置在一个平面上。开机后屏幕会提示归零操作。这时可通过F2或归零键做归零操作。分析仪要预热5min以上的时间，否则不能保证测试结果的准确。设备会在开机后的**个5min时提示做一个归零操作，然后会每隔30min提示一次归零操作。做归零操作时需要断开传感器。这时要注意提前关上有压力的气体开关，以防出现意外。
    设备归零后可按设置键设置气体类型。选项有空气、氧气、二氧化碳等。测试呼吸机时选“空气”。设定气体类型后还需要设定校正模式。校正模式应和呼吸机本身的校正模式一致。如查不到所用呼吸机的校正模式，可选“环境温度和压力（ATP）”模式。检测域值可以用默认值。
    （2）设备连接
    呼吸机、气流分析仪和附件的连接要严格按照设备提供的说明书来操作。按归零键，并遵照屏幕说明操作。将流速传感器连接到分析仪的“气流/低压”端口。把氧传感器连接到分析仪右侧两个端口中靠上的端口。把温度/相对湿度传感器连接到分析仪右侧的下端口。有时这是选配件。用附件包中的零部件和随传感器接头，在呼吸机和模拟肺之间建立连接，连接顺序为：呼吸机的Y接头，高流速传感器、温度/相对湿度传感器、氧传感器、模拟肺。垂直对齐所有传感器。将呼吸机设置在一个典型的呼吸模式。例如，可设为以7.5lpm为流速，每分钟呼吸10次。在模拟肺上设置C20顺应性（两个外弹簧均投入）及Rp50阻力。给测试设置中的所有器件施加电源。对于分析仪，按电源键通电，等待归零屏幕出现，然后按F2键。在出现TidalVolume（潮气量）屏幕时，分析仪即作好使用的准备。
    （3）呼吸机的检测按要检测
    项目的访问键再按F2键可显示各个呼吸机参数。在本地模式下，这一款分析仪可以检测16个呼吸参数。包括潮气量、分钟通气量、峰值吸气流速、呼气末正压、吸呼比、氧浓度等。根据经验，潮气量和呼吸比的误差超过15%，气道压力和呼吸率误差超过10%，呼吸未正压和氧浓度误差超过5%，就应该请专业人员维护调整。在这个范围内可以记下相应数值供操作设定时参考。
    五 总结
    大多数情况下，呼吸支持系统是提供给危重病人维持呼吸的生命支持系统，风险容忍度很低，任何故障都可能给病人带来生命危险，因此必须保证整个系统尽可能地处于良好状态，同时在系统出现故障时必须有流畅、快捷和有效的应对措施。
    双液氧罐加氧气瓶组与多组管路的结合基本可以解决供氧系统的可靠性。双联集成式的空气压缩机体系与自带空压机的备用呼吸机配合，基本可以解决压缩空气系统的可靠性。备用呼吸机解决了系统终端的替代方案问题。在这一前提下，再加上及时和周期性的系统预防性检测，整个呼吸支持系统将会更加可靠。