[科普中国]-机械的力量：新冠病人为什么需要呼吸机？

机械的力量：新冠病人为什么需要呼吸机？

美国纽约州长：把我逼急了，我就用手动气囊代替呼吸机！

电子显微镜下的新冠病毒，图片来自NIAID。

近期，随着新冠疫情在美国蔓延，“呼吸机”一度成了特朗普总统、纽约州州长和马斯克口里，以及推特里的高频关键词。

呼吸机，图片来自Roland Weihrauch。 纽约州州长科莫说：

“我需要3万台呼吸机，你却只给了我400台，那你过来，在2.6万要死的人选吧，谁能活！”

（此为早前的话，截止4月2日纽约州已有7.6万患者）

而特朗普则回应称：

“呼吸机很贵的，纽约州真需要3、4万台吗？”

科莫很无奈，表示目前正在尝试两人共用一台呼吸机。虽然这很难操作，但目前别无选择。

3月28日，科莫在疫情通报会上又表示：

把我逼急了，我就用手动气囊代替呼吸机！

手动气囊，又叫“手动复苏面罩”。

关于呼吸机的新闻远不止这些。前段时间特朗普启动《国防生产法案》，号召美国各车企生产大量呼吸机。

马斯克当即表示没任何问题，呼吸机我们能造！

但最终……

马斯克从中国购买了1255台呼吸机送给加州。

马斯克的做法显然是明智的，俗话说“远水解不了近渴”。

等你把工人和各种零件配齐，再把各种参数精心调好后，黄花菜都凉了。

问题来了，为什么新冠疫情期间，呼吸机一度成了最最重要的医疗物资之一？

它的原理又是怎样的？

六分之一呼吸困难

世卫组织官网截图。

根据世界卫生组织官网上的介绍，6个感染者中会有1个出现呼吸困难。人活一口气，树活一张皮。呼吸困难是很危险的症状，不及时处理很快就有生命危险。而要解决呼吸困难，需要及时给予有效氧疗措施，危重症者需要呼吸机辅助治疗。

呼吸机原理

每个厂家生产的呼吸机都不太一样，但核心都是通过机械的方式，施加一个正压，以便把气体送入患者肺部，此为吸；当正压消失，利用患者胸肺的弹性回缩排出气体，此为呼。

如此循环，从而辅助患者呼吸。

运行中的呼吸机。

说是机械，但全程都由计算机精确控制，并配有可触控显示器，以便医生能根据病人的身高、体重、肺损伤情况，进行吸氧浓度、呼吸频率、压力、潮气量等各种参数调节。

例如，正常空气中氧气浓度为21%，根据患者病情的不同，医生可以任意调节患者吸入空气的氧气浓度，而调节范围在21%至100%之间。

呼吸机的价格在几千美元到几万美元不等。

呼吸机的显示器，图片来自Taechit Taechamanodom/Getty Images。

根据使用方式的不同，可分为“有创机械通气”和“无创机械通气”。

气管插管示意图。

所谓“有创”，通俗理解就是需要将一根管子经鼻或口插入患者气管中，然后连接呼吸机进行辅助或控制通气。

早期中国疫情严重时，新闻里曾经报道过的，那些把病人从死神手里一个个夺回来的“插管小分队”，他们干的就是这事。

先麻醉，后插管，插管时间每增加1秒，患者的生命就多一分危险。

中国的“插管小分队”，他们最快能在20秒，甚至15秒内完成插管。对于中国这些医生来说，他们不但要在极其紧张的条件下完成插管，还要经受近距离与患者接触时被感染的风险。

无创机械通气，图片来自维基iJames Heilman, MD

无创机械通气是通过面罩、鼻罩或头盔给予的呼吸支持，无须插管。

一般来说，只有危重症病人才需要插管有创机械通气，而对于其他意识还清醒的重症病人等，可使用无创呼吸机辅助通气。

呼吸机为什么紧缺

截图来自1point3acres。

意大利死亡率已超11%，一大原因是早期呼吸机严重不足导致的。一位72岁的意大利牧师感染新冠后，他主动把自己呼吸机让给年轻人,最后因呼吸衰竭而死。

可见，有没有呼吸机对于重症患者来说，有时候就是意味着生或者死。

问题来了，为何呼吸机紧缺？

一个原因是，患者数量短时间内激增；二是，呼吸机不像“体温计”这样的医疗器械。对于体温计来说，每个病人最多只用5分钟，一天可以给几十个患者来回使用。但呼吸机不行，正常操作是一个病人只能使用一台呼吸机，而且一用就是几天 甚至几十天。这就注定了，一个重症新冠肺炎患者得需要一台专属呼吸机。 前文说了，六分之一的患者会出现呼吸困难。现在我们就假设，平均6个患者中只有1个需要呼吸机支持。即使这样计算，呼吸机需求量也是极大。

截止2020年4月1日，美国现有感染者189800人。则需要的呼吸机数量就是：

189800÷6=31633台

以上计算只是在理想情况下得出的。

但新冠病毒已经一次又一次打脸各国，并告诉人们，它比我们想象的要厉害得多。上面计算中，只有重型、危重型才需要呼吸机。但麻烦的是，普通型的患者如果没有得到及时医疗，他们是有可能发展成重症的。还有就是，普通型患者的比例很大很 大。在这种情况下，需要的呼吸机就远远不止3万台了。现实情况是，把3万翻一倍，也就是6万台呼吸机都不够美国用。这也是为什么仅仅一个纽约州，州长科莫要提前向联邦政府要好几万台呼吸机的原因。

重症监护室的必备

不少人是因为这次新冠疫情才了解呼吸机，更有一些人错误地认为，呼吸机是专门用来对付新冠肺炎的。但其实，呼吸机在每一家医院里都是必备的医疗器械，只是因为它通常放置在医院的重症监护室里面，也就是ICU病房，这导致很多人对其不 是太熟悉。普通人谁没事去逛ICU病房？最后，除了医用呼吸机，还有家用的，它通常用来帮助那些有严重打鼾的人。打鼾严重到一定程度时会出现“睡眠呼吸暂停”。此现象很多人并不陌生，如果你曾经跟一个打鼾严重的人同屋睡过。这些人睡觉时 通常会出现频繁而短暂的呼吸停止，有时“停止”的时间还挺长，弄得旁边的你因为总是担心他而睡不着。

动图

睡眠时，正常的呼吸是通过鼻腔或者嘴。

动图

“睡眠呼吸暂停”如上图所示，它产生的其中一个原因是上呼吸道受阻。而家用简易型呼吸机能帮助这些打鼾严重的人。对多数人来说，一呼一吸是一件太容易的事，容易到我们忽略掉了它。但对于一些患有肺部疾病或其他病的人而言，一呼一吸弥 足珍贵。

参考资料：

https://www.who.int/zh/news-room/q-a-detail/q-a-coronaviruses https://coronavirus.1point3acres.com/zh https://wenku.baidu.com/view/a00b070c32687e21af45b307e87101f69e31fbc1.html