新冠病人为什么需要呼吸机?
来源:科普中国
发布时间:2020-04-08
浏览次数:2550

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 | 图虫


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?


Part.1

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。


Part.2

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。

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。

根据使用方式的不同,可分为“有创机械通气”“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。


Part.3

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肺炎后,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。
 

Part.4

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。

睡眠时,正常的呼吸是通过鼻腔或者嘴。

“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:

① https://www.who.int/zh/news-room/q-a-detail/q-a-coronaviruses

② https://coronavirus.1point3acres.com/zh

③ https://wenku.baidu.com/view/a00b070c32687e21af45b307e87101f69e31fbc1.html

 

出品:科普中国

制作:寒木钓萌

监制:中国科学院计算机网络信息中心

(本文中标明来源的图片已获得授权)

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