智能科普: 機械的力量:新冠病人為什麽需要呼吸機?
來源:科普中國
發布時間:2020-04-15
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  機械的力量:新冠病人為(wei) 什麽(me) 需要呼吸機?

  美國紐約州長:把我逼急了,我就用手動氣囊代替呼吸機!

   

  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”一度成了特朗普總統、紐約州州長和馬斯克口裏,以及推特裏的高頻關(guan) 鍵詞。 

   

  呼吸機,圖片來自Roland Weihrauch。

  紐約州州長科莫說:

  “我需要3萬(wan) 台呼吸機,你卻隻給了我400台,那你過來,在2.6萬(wan) 要死的人選吧,誰能活!”

  (此為(wei) 早前的話,截止4月2日紐約州已有7.6萬(wan) 患者)

  而特朗普則回應稱:

  “呼吸機很貴的,紐約州真需要3、4萬(wan) 台嗎?”

  科莫很無奈,表示目前正在嚐試兩(liang) 人共用一台呼吸機。雖然這很難操作,但目前別無選擇。

  3月28日,科莫在疫情通報會(hui) 上又表示:

  把我逼急了,我就用手動氣囊代替呼吸機!

   

  手動氣囊,又叫“手動複蘇麵罩”。

  關(guan) 於(yu) 呼吸機的新聞遠不止這些。前段時間特朗普啟動《國防生產(chan) 法案》,號召美國各車企生產(chan) 大量呼吸機。

  馬斯克當即表示沒任何問題,呼吸機我們(men) 能造!

  但最終……

  馬斯克從(cong) 中國購買(mai) 了1255台呼吸機送給加州。

  馬斯克的做法顯然是明智的,俗話說“遠水解不了近渴”。

  等你把工人和各種零件配齊,再把各種參數精心調好後,黃花菜都涼了。

  問題來了,為(wei) 什麽(me) 新冠疫情期間,呼吸機一度成了最最重要的醫療物資之一?

  它的原理又是怎樣的?

  六分之一呼吸困難

   

  世衛組織官網截圖。

  根據世界衛生組織官網上的介紹,6個(ge) 感染者中會(hui) 有1個(ge) 出現呼吸困難。人活一口氣,樹活一張皮。呼吸困難是很危險的症狀,不及時處理很快就有生命危險。而要解決(jue) 呼吸困難,需要及時給予有效氧療措施,危重症者需要呼吸機輔助治療。

  呼吸機原理

  每個(ge) 廠家生產(chan) 的呼吸機都不太一樣,但核心都是通過機械的方式,施加一個(ge) 正壓,以便把氣體(ti) 送入患者肺部,此為(wei) 吸;當正壓消失,利用患者胸肺的彈性回縮排出氣體(ti) ,此為(wei) 呼。

  如此循環,從(cong) 而輔助患者呼吸。

   

  運行中的呼吸機。

  說是機械,但全程都由計算機精確控製,並配有可觸控顯示器,以便醫生能根據病人的身高、體(ti) 重、肺損傷(shang) 情況,進行吸氧濃度、呼吸頻率、壓力、潮氣量等各種參數調節。

  例如,正常空氣中氧氣濃度為(wei) 21%,根據患者病情的不同,醫生可以任意調節患者吸入空氣的氧氣濃度,而調節範圍在21%至100%之間。

  呼吸機的價(jia) 格在幾千美元到幾萬(wan) 美元不等。

   

  呼吸機的顯示器,圖片來自Taechit Taechamanodom/Getty Images。

  根據使用方式的不同,可分為(wei) “有創機械通氣”和“無創機械通氣”。

   

   

  氣管插管示意圖。

  所謂“有創”,通俗理解就是需要將一根管子經鼻或口插入患者氣管中,然後連接呼吸機進行輔助或控製通氣。

  早期中國疫情嚴(yan) 重時,新聞裏曾經報道過的,那些把病人從(cong) 死神手裏一個(ge) 個(ge) 奪回來的“插管小分隊”,他們(men) 幹的就是這事。

  先麻醉,後插管,插管時間每增加1秒,患者的生命就多一分危險。

  中國的“插管小分隊”,他們(men) 最快能在20秒,甚至15秒內(nei) 完成插管。對於(yu) 中國這些醫生來說,他們(men) 不但要在極其緊張的條件下完成插管,還要經受近距離與(yu) 患者接觸時被感染的風險。

   

  無創機械通氣,圖片來自維基iJames Heilman, MD

  無創機械通氣是通過麵罩、鼻罩或頭盔給予的呼吸支持,無須插管。

  一般來說,隻有危重症病人才需要插管有創機械通氣,而對於(yu) 其他意識還清醒的重症病人等,可使用無創呼吸機輔助通氣。

   呼吸機為(wei) 什麽(me) 緊缺

   

  截圖來自1point3acres。

  意大利死亡率已超11%,一大原因是早期呼吸機嚴(yan) 重不足導致的。一位72歲的意大利牧師感染新冠後,他主動把自己呼吸機讓給年輕人,最後因呼吸衰竭而死。

  可見,有沒有呼吸機對於(yu) 重症患者來說,有時候就是意味著生或者死。

    問題來了,為(wei) 何呼吸機緊缺?

  一個(ge) 原因是,患者數量短時間內(nei) 激增;二是,呼吸機不像“體(ti) 溫計”這樣的醫療器械。對於(yu) 體(ti) 溫計來說,每個(ge) 病人最多隻用5分鍾,一天可以給幾十個(ge) 患者來回使用。但呼吸機不行,正常操作是一個(ge) 病人隻能使用一台呼吸機,而且一用就是幾天甚至幾十天。這就注定了,一個(ge) 重症新冠肺炎患者得需要一台專(zhuan) 屬呼吸機。 前文說了,六分之一的患者會(hui) 出現呼吸困難。現在我們(men) 就假設,平均6個(ge) 患者中隻有1個(ge) 需要呼吸機支持。即使這樣計算,呼吸機需求量也是極大。

  截止2020年4月1日,美國現有感染者189800人。則需要的呼吸機數量就是:

  189800÷6=31633台

  以上計算隻是在理想情況下得出的。

  但新冠病毒已經一次又一次打臉各國,並告訴人們(men) ,它比我們(men) 想象的要厲害得多。上麵計算中,隻有重型、危重型才需要呼吸機。但麻煩的是,普通型的患者如果沒有得到及時醫療,他們(men) 是有可能發展成重症的。還有就是,普通型患者的比例很大很大。在這種情況下,需要的呼吸機就遠遠不止3萬(wan) 台了。現實情況是,把3萬(wan) 翻一倍,也就是6萬(wan) 台呼吸機都不夠美國用。這也是為(wei) 什麽(me) 僅(jin) 僅(jin) 一個(ge) 紐約州,州長科莫要提前向聯邦政府要好幾萬(wan) 台呼吸機的原因。

  重症監護室的必備

  不少人是因為(wei) 這次新冠疫情才了解呼吸機,更有一些人錯誤地認為(wei) ,呼吸機是專(zhuan) 門用來對付新冠肺炎的。但其實,呼吸機在每一家醫院裏都是必備的醫療器械,隻是因為(wei) 它通常放置在醫院的重症監護室裏麵,也就是ICU病房,這導致很多人對其不是太熟悉。普通人誰沒事去逛ICU病房?最後,除了醫用呼吸機,還有家用的,它通常用來幫助那些有嚴(yan) 重打鼾的人。打鼾嚴(yan) 重到一定程度時會(hui) 出現“睡眠呼吸暫停”。此現象很多人並不陌生,如果你曾經跟一個(ge) 打鼾嚴(yan) 重的人同屋睡過。這些人睡覺時通常會(hui) 出現頻繁而短暫的呼吸停止,有時“停止”的時間還挺長,弄得旁邊的你因為(wei) 總是擔心他而睡不著。

   

  動圖

  睡眠時,正常的呼吸是通過鼻腔或者嘴。

   

  動圖

  “睡眠呼吸暫停”如上圖所示,它產(chan) 生的其中一個(ge) 原因是上呼吸道受阻。而家用簡易型呼吸機能幫助這些打鼾嚴(yan) 重的人。對多數人來說,一呼一吸是一件太容易的事,容易到我們(men) 忽略掉了它。但對於(yu) 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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