呼吸機(jī)呼氣閥的技術(shù)進(jìn)展及其在通氣模式中的應(yīng)用

胡春海 施志毅 陳觀濤

現(xiàn)代臨床醫(yī)學(xué)中，呼吸機(jī)是一種能起到預(yù)防和治療呼吸衰竭，減少并發(fā)癥，挽救及延長患者生命的重要醫(yī)療設(shè)備之一[1]。已普遍應(yīng)用于各種原因所致的呼吸衰竭，如重癥患者呼吸支持和治療、手術(shù)期間麻醉呼吸管理、急救復(fù)蘇以及治療鼻鼾等能引發(fā)窒息的疾病場所。以往呼吸機(jī)研究熱點(diǎn)，常集中在呼吸模式、流量傳感器及驅(qū)動系統(tǒng)等，鮮有對呼氣閥的介紹。而恰恰是這看似簡單，實(shí)則關(guān)鍵的部件，對呼吸機(jī)的性能、質(zhì)量以及臨床機(jī)械通氣治療效果，起到重要作用。隨著呼吸機(jī)使用普及，一些使用過程中出現(xiàn)的安全問題，也逐漸呈現(xiàn)出來，這些安全風(fēng)險(xiǎn)的存在，要求工作人員必須時(shí)刻保持注意力，以免發(fā)生醫(yī)療事故。如何改善呼吸機(jī)使用狀況，降低安全風(fēng)險(xiǎn)，是現(xiàn)代醫(yī)療工作中需要解決的問題[2]。通過闡述呼氣閥的歷史發(fā)展、技術(shù)原理及分類等，探討呼氣閥部件對臨床診療的重要性。

1 呼吸機(jī)呼氣閥發(fā)展歷史

呼氣閥，亦稱呼氣末正壓(positive end expiratory pressure，PEEP)閥，是呼吸機(jī)核心部件，常用來對呼氣通路進(jìn)行阻斷或開啟，從而實(shí)現(xiàn)吸氣相與呼氣相的相互切換[3]?，F(xiàn)代呼吸機(jī)的呼氣閥，除“開放”與“關(guān)閉”兩種狀態(tài)外，還存在“半開放”第3狀態(tài)。我國常見的呼吸機(jī)進(jìn)口品牌如美國鳥牌AVEA、美國美敦力公司PB840、美國偉康公司的BiPAP Vision、德國德爾格Evita XL和Savina，國產(chǎn)品牌如誼安醫(yī)療的VT5250、VG70等產(chǎn)品，盡管有不同的呼氣閥技術(shù)方案，但均基本如此。

傳統(tǒng)機(jī)械通氣中，呼氣閥在吸氣相時(shí)“關(guān)閉”，呼氣相時(shí)“開啟”。而現(xiàn)代機(jī)械通氣中，當(dāng)需要增加PEEP和(或)保持人機(jī)高度協(xié)調(diào)性時(shí)，呼氣閥呈“半開放”第3狀態(tài)且該狀態(tài)可動態(tài)調(diào)整。在第3狀態(tài)下，呼氣閥響應(yīng)時(shí)間越短控制精度越高，越有利于機(jī)械通氣的“人-機(jī)同步”。而在長時(shí)間工作中，呼氣閥能否保持相對穩(wěn)定性，直接決定呼吸機(jī)的工作可靠性。

呼吸機(jī)發(fā)展歷程中，呼氣閥經(jīng)歷了由機(jī)械到電子，由“被動工作”到“主動工作”的演變。對有創(chuàng)通氣和有創(chuàng)呼吸機(jī)而言，呼氣閥技術(shù)的成熟促使雙相氣道正壓(biphasic positive airway pressure，BIPAP)及壓力調(diào)節(jié)容量控制通氣(pressure-regulated volume control，PRVC)等高級別呼吸模式的臨床使用[4]。

對無創(chuàng)通氣和無創(chuàng)呼氣機(jī)而言，呼氣閥是雙水平氣道正壓(bi-level positive airway pressure，BiPAP)治療中重要的呼氣通路，可減少死腔通氣和提高通氣效率，從而提升無創(chuàng)通氣治療效果。BiPAP呼吸機(jī)是功能相對全面的雙氣道壓力呼吸機(jī)，屬無創(chuàng)通氣中舒適度較高的中高端呼吸機(jī)，其特點(diǎn)是吸氣相和呼氣相壓力可分別調(diào)節(jié)，即吸氣時(shí)呼吸機(jī)送出較高的預(yù)設(shè)吸氣壓，以保持氣道開放，幫助患者將更多的氣體吸入體內(nèi)；呼氣時(shí)，呼吸機(jī)自動轉(zhuǎn)換至預(yù)設(shè)較低的呼氣壓，以保證患者呼吸順暢，易于將肺內(nèi)氣體呼出。該類型機(jī)器適合各類睡眠呼吸暫停綜合征患者及所有需用無創(chuàng)通氣治療的患者，尤其是一些危重癥患者。因此，了解呼氣閥工作原理和工程結(jié)構(gòu)，對臨床使用呼吸機(jī)、維護(hù)呼吸機(jī)均十分必要。

2 呼吸機(jī)呼氣閥技術(shù)原理

呼氣閥技術(shù)原理本質(zhì)是遵循力的平衡，通過以膜為呼吸機(jī)介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)其功能。①膜的一側(cè)是工作側(cè)，連接呼氣管道，呼吸機(jī)呼氣端排出的氣體由此呼氣管道釋放到外界，工作側(cè)時(shí)刻感應(yīng)呼吸道的壓力；②膜的另一側(cè)是驅(qū)動側(cè)，控制膜工作的驅(qū)動力由此產(chǎn)生，驅(qū)動側(cè)時(shí)刻感應(yīng)驅(qū)動壓力，當(dāng)驅(qū)動壓力大于呼吸道壓力，膜向呼吸道偏移(或行進(jìn))，增大呼氣道阻力，直至關(guān)閉呼氣道，反之，膜向驅(qū)動側(cè)偏移(或行進(jìn))，打開呼吸道并逐步降低呼氣道阻力，直至對呼氣影響消失；③呼氣閥的第3狀態(tài)，就是指呼氣道已打開，但存在一定阻力，導(dǎo)致呼氣道氣壓高于呼氣閥開放狀態(tài)。簡而言之，呼吸閥技術(shù)的核心在于“膜的控制技術(shù)”。此外，呼氣閥的材質(zhì)(是否可高溫消毒)、呼氣閥的氣密性(是否漏氣)、膜的材質(zhì)(有無毒性)以及膜的工藝(膜片均勻性、重心適當(dāng)和表面光滑)等細(xì)節(jié)，均對臨床使用有一定影響。

現(xiàn)代呼吸機(jī)呼氣閥與呼吸機(jī)的通氣配合至關(guān)重要，其關(guān)鍵點(diǎn)是通過呼氣閥膜片的細(xì)微控制，實(shí)現(xiàn)PEEP的精準(zhǔn)調(diào)節(jié)和對患者呼氣的瞬時(shí)響應(yīng)，即實(shí)現(xiàn)“主動式呼氣閥”。

呼氣閥在呼吸周期的不同時(shí)相起不同作用，以重癥監(jiān)護(hù)室(intensive care unit，ICU)常用的綜合治療呼吸機(jī)為例。①輔助控制通氣模式，呼氣閥在吸氣相一般保持閉合狀態(tài)，并根據(jù)設(shè)定壓力報(bào)警上限值實(shí)現(xiàn)壓力切換功能；②呼氣相階段，當(dāng)患者端呼氣排盡后，呼氣閥與吸氣閥協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)流量觸發(fā)功能；③高級呼吸模式下，如鳥牌的BiPhasic、德爾格的BIPAP、美敦力的Bi-Level、誼安醫(yī)療的Bivent等，呼氣閥在吸氣相進(jìn)入第3狀態(tài)下，呼吸機(jī)能維持設(shè)定壓力水平，支持患者自主呼吸，降低人機(jī)對抗的可能。

3 呼吸機(jī)呼氣閥分類

隨著機(jī)械通氣理論的發(fā)展，“人-機(jī)協(xié)調(diào)”變得愈加重要，電子控制技術(shù)可幫助實(shí)現(xiàn)“人-機(jī)協(xié)調(diào)”，使呼氣閥從靜態(tài)控制向主動微調(diào)動態(tài)控制發(fā)展。呼氣閥分靜態(tài)控制和動態(tài)控制2大類，其中靜態(tài)控制主要有水壓式、球囊式、彈簧式、活瓣式和漏氣閥式5種實(shí)現(xiàn)方式，是根據(jù)“封閉呼氣閥力量源”的不同進(jìn)行劃分，即通過水的壓力、球囊充氣壓力、彈簧力、活瓣阻力和氣道阻力實(shí)現(xiàn)呼氣的機(jī)械力控制；相對于呼氣閥的靜態(tài)控制，呼氣閥動態(tài)控制更加表現(xiàn)出“高靈敏與積極主動”的特征，被業(yè)內(nèi)稱呼為“主動呼氣閥”，根據(jù)其驅(qū)動力傳送介質(zhì)不同，分為射流式和電磁式2種[5]。

3.1 水封瓶式呼氣閥

常使用Bubble水封瓶，水封瓶式呼氣閥(圖1)通過調(diào)節(jié)呼氣端排氣管的插入深度，實(shí)現(xiàn)固定的PEEP值，此方式對器械要求簡單，容易操作，價(jià)格低廉。目前，有些嬰兒無創(chuàng)呼吸機(jī)(器)仍使用該方法[6]。

圖1 水封瓶式呼氣閥示圖

3.2 球囊式呼氣閥

球囊式呼氣閥是在呼氣活瓣上安裝一個(gè)可充氣球形氣囊，當(dāng)球囊充氣膨脹，使其壓迫呼氣活瓣封閉氣道，當(dāng)釋放球囊氣體至大氣壓水平，球囊恢復(fù)原裝，與呼氣活瓣脫離，這樣通過控制球囊充氣壓力，達(dá)到氣道開放、關(guān)閉狀態(tài)。該裝置簡易，造價(jià)低廉，對組裝有一定要求，可用于自制實(shí)驗(yàn)設(shè)備，但因可靠性和精度太差，現(xiàn)不被呼吸機(jī)采用。

圖2 彈簧式呼氣閥示圖

3.3 彈簧式呼氣閥

彈簧式呼氣閥也叫彈力呼氣閥，利用彈簧壓縮反彈力量，驅(qū)動呼氣膜片封閉氣道(圖2)。當(dāng)彈簧彈力遠(yuǎn)低于氣道壓力時(shí)，呼氣活瓣打開，使得氣道開放，釋放呼出氣流；反之，呼氣膜片封死氣道；當(dāng)氣道壓力略高時(shí)，呼氣活瓣不完全封閉，造成呼氣排出受限，形成PEEP。使用者可調(diào)節(jié)彈簧壓力，實(shí)現(xiàn)關(guān)閉或設(shè)置PEEP值大小。

彈簧式呼氣閥構(gòu)造簡單，維護(hù)方便，可靠性強(qiáng)，適合便攜急救、應(yīng)急儲備等場所，主要存在于急救呼吸機(jī)、呼吸球及普及麻醉機(jī)等，如美國寶馬公司的LTV900型呼吸機(jī)、美國泰科公司的LP系列呼吸機(jī)。此呼氣閥與急救呼吸球聯(lián)合使用，用于慢性阻塞性肺疾病急性加重期(acute exacerbations of chronic obstructive pulmonary disease，AECOPD)的患者排痰，效果好、痰量增多且易于排出，排痰后舒適度明顯增加，有利于改善癥狀，提高運(yùn)動耐量[7]。

3.4 活瓣式呼氣閥

活瓣式呼氣閥是彈簧式呼氣閥(圖3)的簡易版本，保留了輕質(zhì)材料制成的圓盤狀、飛碟狀或鴨嘴狀單向活瓣，利用膜兩側(cè)的壓強(qiáng)差進(jìn)行控制，僅有開啟和閉合兩種狀態(tài)，不能設(shè)置PEEP。

圖3 經(jīng)典活瓣式呼氣閥

由于這種呼氣閥不需要驅(qū)動力(比如驅(qū)動氣流)就可以工作，使得成為早期急救呼吸機(jī)經(jīng)典方案。如德爾格Oxlog1000型、加拿大O2系列及誼安醫(yī)療的Shangrila 510型呼吸機(jī)。此外，利用相似原理的呼氣閥也常見于家用睡眠呼吸機(jī)等普及度高、精度要求低的領(lǐng)域。

國家“十三五”規(guī)劃提出，未來五年計(jì)劃實(shí)施160多項(xiàng)重大工程及項(xiàng)目，其中研制核醫(yī)學(xué)影像設(shè)備、超導(dǎo)磁共振成像系統(tǒng)、無創(chuàng)呼吸機(jī)等高性能醫(yī)療器械位列第31項(xiàng)[8]。無創(chuàng)呼吸機(jī)又稱持續(xù)氣道正壓通氣呼吸機(jī)，是治療阻塞性睡眠呼吸暫停低通氣綜合征(obstructive sleep apnea hypopnea syndrome，OSAHS)的一種非常安全有效的方式，在現(xiàn)代臨床醫(yī)療方面發(fā)揮巨大的作用[9]。

3.5 漏氣閥式呼氣閥

漏氣閥式呼氣閥主要應(yīng)用于無創(chuàng)呼吸機(jī)，以平臺呼氣閥最常見，如美國偉康公司的BiPAP無創(chuàng)呼吸機(jī)[10]。BiPAP為雙水平氣道正壓，BiPAP加用漏氣閥可有效避免AECOPD合并II型呼吸衰竭患者二氧化碳(CO2)的重復(fù)呼吸，迅速糾正CO2潴留，避免氣管插管或氣管切開，降低呼吸機(jī)相關(guān)性肺炎的危險(xiǎn)性[11]。但其僅限于使用單管路呼吸機(jī)使用，而對于使用呼吸回路方式綜合治療呼吸機(jī)，不能使用該漏氣閥。

漏氣閥的優(yōu)點(diǎn)是對比面罩自帶排氣孔而言。面罩自帶排氣孔一定程度上可減少CO2的重復(fù)呼吸，降低面罩內(nèi)空間CO2濃度。但由于存在開放性，即主動漏氣，會使患者吸入外界空氣，稀釋吸入氣體氧濃度，這不利于無創(chuàng)通氣的吸入氧濃度控制[12]。

漏氣閥的作用是利用內(nèi)置硅膠膜片，控制吸氣相和呼氣相氣流排出量，保持恒定漏氣量，有效減小患者CO2分壓，避免重復(fù)吸入CO2，有助于糾正高碳酸血癥，可使呼吸機(jī)計(jì)算數(shù)據(jù)更精準(zhǔn)，有利于呼吸節(jié)奏跟蹤。

3.6 射流式呼氣閥

射流式呼氣閥利用噴射氣流形成的壓力，驅(qū)動呼氣膜片阻止呼出氣體的排出。當(dāng)膜片兩邊壓力達(dá)到某種平衡時(shí)，呼氣閥呈全開放、全封閉和半開放(此狀態(tài)產(chǎn)生PEEP)3種狀態(tài)。呼吸機(jī)通過電磁閥等部件調(diào)節(jié)噴射氣流形成的大小，改變PEEP水平。常見的先導(dǎo)式呼氣閥，呼吸機(jī)向氣路提供恒定正壓，使整個(gè)呼吸周期內(nèi)，氣道保持在正壓水平。

隨著以美國美敦力PB840型呼吸機(jī)為代表的吸氣動態(tài)式呼氣閥(亦稱主動呼氣閥)的出現(xiàn)，將呼氣閥技術(shù)帶入一個(gè)新高度。在靈敏吸氣閥、精密算法相配合下，該呼氣閥在吸氣相就可被精準(zhǔn)調(diào)節(jié)、快速響應(yīng)，允許患者在高壓平臺上自主呼吸。目前PB840型呼吸機(jī)是中高檔治療呼吸機(jī)的主流技術(shù)方案，如瑞士哈美頓公司S系列呼吸機(jī)、我國誼安醫(yī)療VT系列呼吸機(jī)。

射流式呼氣閥的穩(wěn)定工作，需高壓力氣源的穩(wěn)定輸出。近年來，隨著以渦輪系統(tǒng)為內(nèi)置空氣動力源的電動呼吸機(jī)興起，這種射流式的弊端逐漸顯現(xiàn)。早期的渦輪呼吸機(jī)(特指床旁綜合治療型呼吸機(jī))，采用恒轉(zhuǎn)速渦輪，以犧牲渦輪輸出效率、體積和壽命為代價(jià)，維持呼氣閥工作的穩(wěn)定性。但當(dāng)患者吸氣節(jié)奏與吸氣力度不穩(wěn)定時(shí)，會影響呼氣閥的控制，從而進(jìn)一步影響患者通氣效果。隨著可變速渦輪的興起，這種技術(shù)問題得到解決，利用自反饋系統(tǒng)，不斷調(diào)整渦輪輸出功率，可使呼吸機(jī)在復(fù)雜的呼吸節(jié)奏下獲得精準(zhǔn)的PEEP控制壓力，且控制周期長。如德國德爾格公司新款、瑞士哈美頓公司C系列呼吸機(jī)、我國誼安醫(yī)療VT系列呼吸機(jī)。

射流式呼氣閥保養(yǎng)維修比較簡單。檢修過程中，需先關(guān)閉電源，檢查外接管是否出現(xiàn)損傷或堵塞，如有此類問題，則需更換新的管路，即可排除故障；若未損壞，需將呼吸閥逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，觀察呼吸閥金屬膜片和管壁是否垂直，若出現(xiàn)偏差則證明已經(jīng)損壞，更換新的即可[13]。

3.7 電磁式呼氣閥

電磁式呼氣閥也叫磁力呼氣閥，是相對先進(jìn)的電子裝置。其由電磁閥產(chǎn)生機(jī)械力，通過聯(lián)動直桿或聯(lián)動杠桿直接控制膜片的位移，從而精準(zhǔn)且快速地控制膜片與氣道的位置關(guān)系和壓力關(guān)系。相對射流式呼氣閥，更像“硬體耦合”，對氣道的施壓大小可通過磁鐵與活瓣(由導(dǎo)磁材料制成)之間的距離來實(shí)現(xiàn)，調(diào)節(jié)該距離就可改變PEEP值，電磁式呼氣閥見圖4。

圖4 電磁式呼氣閥

雖然，電磁式呼氣閥的閥門的力學(xué)原理與其他呼氣閥類似，但將驅(qū)動膜片的媒介更換為聯(lián)動桿，將驅(qū)動力由形變產(chǎn)生的機(jī)械力量換成電磁力，理論這種裝置相應(yīng)速度非常快，可達(dá)毫秒級，機(jī)械行程控制精度高，可達(dá)10微米級，很適合高速反饋控制，可對氣道進(jìn)行瞬間調(diào)整。此呼氣閥應(yīng)用比較超前，目前僅有少數(shù)公司掌握，如德爾格公司、誼安公司VG系列呼吸機(jī)等，有望成為未來智能化呼吸機(jī)的重要技術(shù)。

4 呼吸機(jī)呼氣閥臨床應(yīng)用

4.1 利于無創(chuàng)通氣治療的呼氣閥

黃桃等[14]對47名慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease，COPD)合并高碳酸血癥患者進(jìn)行無創(chuàng)通氣觀察，將無創(chuàng)呼吸機(jī)分別使用單孔呼氣閥和平臺呼氣閥，得出兩個(gè)結(jié)論:①單孔型呼氣閥和平臺呼氣閥均能有效增加血氧分壓和降低CO2分壓；②使用平臺呼氣閥糾正CO2潴留更為迅速有效。代冰等[15]曾對無創(chuàng)通氣下平臺閥、靜音閥和單孔閥3種漏氣呼氣閥對霧化吸入氣溶膠輸送效率進(jìn)行觀察，研究發(fā)現(xiàn)，使用不同的呼氣閥，將霧化器放入呼吸管路(單管路型)中不同位置均對霧化輸送效率有影響，當(dāng)霧化器放入呼氣閥與患者之間，單孔閥輸送效率最高，當(dāng)霧化器放入呼吸機(jī)吸氣端和呼氣閥之間，平臺閥和靜音閥效率較高。

4.2 實(shí)現(xiàn)輔助控制通氣模式

一般輔助控制通氣方式(以壓力控制模式為例)呼吸周期PEEP閥的控制邏輯包含下述3個(gè)方面。

(1)吸氣相。機(jī)器控制壓力設(shè)置為機(jī)器設(shè)定的氣道峰壓報(bào)警上限值。若送氣時(shí)間段內(nèi)，氣道壓低于此壓力，PEEP閥維持關(guān)閉，使實(shí)際吸氣時(shí)間與所設(shè)定吸氣時(shí)間相等；若所設(shè)定吸氣時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)人機(jī)對抗，導(dǎo)致氣道壓高于峰壓報(bào)警限，則PEEP閥打開，并觸發(fā)峰壓報(bào)警管理機(jī)制，呼吸機(jī)終止送氣并主動撤換至呼氣相。此控制機(jī)制，對非限制性肺部病變患者防止氣壓傷有積極意義，尤其像急性肺損傷(acute lung injury，ALI)和急性呼吸窘迫綜合征(acute respiratory distress syndrome，ARDS)類限制性肺部病變患者，因肺間質(zhì)和肺泡水腫，肺泡和小氣道陷閉，病變分布有一定重力依賴性，即下肺區(qū)和背側(cè)肺區(qū)病變重，導(dǎo)致自身呼吸系統(tǒng)彈性降低和時(shí)間常數(shù)下降[16]。臨床上常使用更大的吸氣驅(qū)動壓并人為延長吸氣時(shí)間，以獲得更好的肺換氣效果，但易觸發(fā)上述高壓報(bào)警機(jī)制。

(2)控制機(jī)制。為對抗短暫的壓力浪涌，呼吸機(jī)設(shè)計(jì)者改變了對PEEP閥的控制機(jī)制，將PEEP閥吸氣相的控制壓，設(shè)定為壓力控制通氣模式(pressure control ventilation，PCV)下理論峰壓(Pinsp+PEEP)基礎(chǔ)上疊加2～3 kPa的水平壓力，并設(shè)定PEEP閥吸氣相可根據(jù)實(shí)際氣道峰壓與控制壓的合力驅(qū)動下動態(tài)開啟。改進(jìn)后，因患者在吸氣相的咳嗽、屏氣、翻身、吸痰及拍背等造成的氣道壓高位波動將被PEEP閥的動態(tài)開啟而釋放，從而保證新鮮氣體在肺內(nèi)的駐留，增加了肺內(nèi)氣體交換的時(shí)間。

(3)呼氣相。在呼氣相開始時(shí)PEEP閥降低至所設(shè)定的PEEP值，此時(shí)肺內(nèi)壓高于PEEP值，肺泡回縮，氣體排出，完成排酸。

4.3 降低患者有創(chuàng)機(jī)械通氣人機(jī)對抗

在有創(chuàng)通氣下，具有呼氣閥動態(tài)控制能力的呼吸機(jī)，利用BIPAP通氣呼吸模式可解決患者自主呼吸的人機(jī)對抗問題。

BIPAP通氣呼吸模式于1988年由德國Draeger公司提出，該模式對呼氣閥提出新的要求，其核心是將原來只有“開”或“關(guān)”兩個(gè)剛性動作的呼氣閥門改為3種狀態(tài)(圖5)。

閥門的上半部和傳統(tǒng)呼吸機(jī)呼氣閥一樣，接向呼吸機(jī)的呼氣管路。關(guān)鍵的改變是將原呼氣閥內(nèi)除接受醫(yī)生設(shè)定的PEEP值的壓力不變外，增加一個(gè)隨機(jī)的、可變孔徑的柔性硅膠膜片，膜片與腔體縫隙大小和來自患者隨機(jī)引發(fā)的各種變化的壓力信號如咳嗽、深呼吸、嘆息和其他原因引發(fā)的壓力波動信號成正比，這樣就把傳統(tǒng)的呼吸機(jī)呼氣口徑由單一的開關(guān)狀態(tài)改變成一種新型的、靈活的、自由的和多狀態(tài)的控制狀態(tài)，解決了呼吸機(jī)的人機(jī)同步問題。

圖5 可變呼氣孔徑電磁閥原理

以往呼吸機(jī)只控制通氣方式，對無自助呼吸或自主呼吸微弱患者使用效果滿意[17]。然而，對于保留自主呼吸，甚至自主呼吸不穩(wěn)定患者，控制通氣不能滿足通氣要求。擁有BIPAP通氣呼吸模式的高性能呼吸機(jī)，將動態(tài)變化的人肺作為主要控制對象，而人肺是典型的分布參數(shù)非線性時(shí)變對象，難以建立精確的數(shù)學(xué)模型，使用常規(guī)的比例-積分-微分(proportional integral differential，PID)算法[18]控制效果不好，而模糊控制在控制對象模型難以建立的情況下卻表現(xiàn)出優(yōu)良性能[19]。BIPAP通氣呼吸模式具有高靈敏度、積極主動的呼氣閥，可良好的響應(yīng)模糊控制下的動態(tài)微調(diào)，使得BIPAP通氣呼吸模式得到真正的實(shí)現(xiàn)。

BIPAP之所以能被成為萬能模式，其核心是患者接受呼吸機(jī)規(guī)定的正向壓力通氣的同時(shí)，患者不論在吸氣相或呼氣相，均可自由自在的自主呼吸，處于“模糊狀態(tài)”，涵蓋從機(jī)械通氣過渡到自主呼吸全過程的單一“萬能”通氣模式，與傳統(tǒng)控制模式相比，僅需調(diào)整呼吸參數(shù)即可使原來較難把握的撤機(jī)時(shí)機(jī)變得容易掌握[20-21]。醫(yī)生也可按需給患者機(jī)控或自主呼吸的壓力或容量、流速以及吸氣和呼氣的時(shí)間長短予以調(diào)節(jié)，從而極大增加患者舒適度，減少人機(jī)對抗，提高療效，即機(jī)械通氣患者可以像正常人一樣自由自在的呼吸。

5 展望

根據(jù)呼氣閥的使用環(huán)境不同，相信未來呼吸機(jī)的呼氣閥將向兩個(gè)不同的方向發(fā)展。適用于無創(chuàng)通氣的呼氣閥，需更多考慮CO2氣體排出及降低噪音等指標(biāo)的提升，提高無創(chuàng)通氣患者的適應(yīng)性和舒適度[22-24]。根據(jù)無創(chuàng)呼吸機(jī)的小型、便攜發(fā)展趨勢，引入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)呼氣閥與呼吸機(jī)的自動識別，提升整體系統(tǒng)的匹配性。適用于有創(chuàng)通氣的動態(tài)控制式呼氣閥，將會以電磁式為主要發(fā)展方向；由于網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)、數(shù)字化技術(shù)在呼吸機(jī)的逐步運(yùn)用，未來呼氣閥的工作特性可根據(jù)不同患者類型進(jìn)行預(yù)制定義和自動識別[25-26]；通過數(shù)字技術(shù)和人工智能技術(shù)進(jìn)行精密控制和數(shù)據(jù)積累與分析，為呼吸機(jī)向智能化方向發(fā)展奠定基礎(chǔ)[27-29]。