◎金凤
即使在病中，英国首相约翰逊依然为呼吸机牵肠挂肚。此前，当美国总统特朗普向他致电慰问时，约翰逊说的第一句话就是“我们需要呼吸机”。
好在，约翰逊不是一个人在战斗。近日，英国广播公司报道，霍金家人向剑医院捐赠了霍金生前使用的呼吸机。报道称，这台呼吸机目前已经通过检测，确认适用于新冠感染者。
但不是所有的捐赠都能所向披靡。有外媒报道，此前，马斯克捐赠的由美国瑞思迈公司生产的“双水平气道正压通气呼吸机”(BiPAP)，通常用于治疗睡眠呼吸暂停，不用于重症监护室。而马斯克也曾发“推特”回击：“呼吸机交付前，医院都收到瑞思迈和飞利浦呼吸机的精确说明，而且所有（医院）都确认它们至关重要。”
正在肆虐的疫情的新冠疫情，已经让人类有些慌不择路。据外媒报道，英国公共卫生部门已经开始向兽医从业者紧急求援，并征调兽用呼吸机。还有医疗设备制造商称，日本政府已联系其公司大量生产动物呼吸器，以便用于治疗新冠病毒患者。
呼吸机是一款什么样的救命神器，为何马斯克捐赠的呼吸机引起争议，兽用呼吸机又是否可以用于人类的新冠肺炎治疗？
最早的呼吸机被称为“铁肺”
人类通过呼吸为全身及各个脏器供氧，进行细胞的氧化代谢，并排出二氧化碳，维持人体的正常运转。通常情况下，健康人通过自主呼吸即可满足器官组织氧化代谢的需要。如果肺部严重受损，呼吸功能丧失，就需开通气道，提高通气，改善气体交换。
“人类最初设计呼吸机时，是希望以尽量接近于自然呼吸的方式，来给肺部通气。自然情况下，吸气动作是由肋间外肌和膈肌收缩造成的胸膜腔内负压的结果，设计者们于是设计出了能产生这种效果的呼吸机，这种呼吸机被称为负压呼吸机。”医院临床医学工程处工程师、江苏援鄂医疗队队员李洋告诉科技日报记者，最早的呼吸机被称为“铁肺”，是将病人置于金属容器中，头露出于外。
现代呼吸机的发展，最早起始于年哥本哈根的Mol-gaard和Lund。年斯德哥尔摩外科医师Giertz。Giertz的动物实验证明：有节奏的吹入法，其效果远超过压差室呼吸机。
年Frenkner研制出第一台气动限压型呼吸机，它的气源来自钢筒，气体经两只减压阀，产生50cm水柱的压力，吸气时通过平衡器取得足够的气流，吸气时间由开关来控制，气流经吸入管入肺，当肺内压力升至预计要求时，阀门关闭，吸气停止。
年，美国工程师Bennett发明一种采用按需阀的供氧装置，供高空飞行使用，以后又加以改进，于年研制成功间歇正压呼吸机TV-2P，以治疗急、慢性呼吸衰竭。年瑞典的EngstromMedical公司生产出第一台定容呼吸机Engstrom取代了当时的“铁肺”，救治了大量的由流行性小儿麻痹引起的呼吸衰竭病人。
“20世纪50年代开始，由于心脏外科的发展，越来越多的医师认识到机械呼吸的优点。”李洋说，进入20世纪60年代，呼吸机的应用更为广泛，年艾默生的术后电动呼吸机，呼吸时间能随意调节，还配备有压缩泵，各种功能均由电子调节，自此，呼吸机跨入精密的电子时代。
20世纪80年代以来，计算机技术的迅猛发展，新一代多功能电脑呼吸机又增添了监测、报警、记录等功能。进入90年代，呼吸机不断向智能化发展。
2月3日，在河北三河市燕郊开发区，工人在生产车间工作。新华社发（孙明旭摄）
家用无创呼吸机虽无力救助重症，但特殊情况可救急
“现代呼吸机按创伤性分类，分为有创和无创两种，它们能把合适浓度、恰当流量和容量的空气、氧气混合气体，随患者的呼吸同步送入肺中，并将患者的二氧化碳同步排出，协助完成血气交换。”李洋介绍，患者使用无创呼吸机治疗时，需用口鼻面罩或鼻罩吸气。无创呼吸机只能用于有自主呼吸的病人，多用于阻塞性睡眠呼吸暂停、早期急性呼吸窘迫综合征、慢性阻塞性肺病等疾病的患者。
新冠肺炎患者的呼吸支持是如何进行的呢？《新型冠状病毒肺炎诊疗方案（试行第七版）》显示，重症患者应当接受鼻导管或面罩吸氧，并及时评估呼吸窘迫和/或低氧血症是否缓解；当患者接受标准氧疗后呼吸窘迫和/或低氧血症无法缓解时，可考虑使用高流量鼻导管氧疗或无创通气。
“普通医用无创呼吸机，通过氧气流量计连接面罩给氧，为了精确给氧浓度，需要使用有空氧混合功能的无创呼吸机；而为帮助新冠肺炎患者减少口咽干燥、排痰困难，还应使用带加温湿化器的无创呼吸机。”李洋说。
但是，如果高流量鼻导管氧疗或无创通气1-2小时内仍无效时，有创呼吸机便要接力拯救生命。李洋说，使用有创呼吸机时，需从患者的口腔或鼻腔进行气管插管、后期可气管切开建立人工气道，高压氧气、空气经减压混合后，以合适的浓度，将空氧混合新鲜气体输给病人，呼吸机的呼气模块会监测患者呼出气体的压力、流速、潮气量等。
根据媒体报道，马斯克捐赠的BiPAP，不能用于重症监护，这是为何？
“这是一种无创家用呼吸机。”医院呼吸与危重症医学科主治医师、江苏援鄂医疗队队员陈雪松告诉科技日报记者，腺样体肥大或者肥胖的人，睡眠时容易压迫口咽，导致呼吸阻塞、气流不通畅，从而打鼾，这种呼吸机可以帮助打开气道、改善睡眠，但其产生的气道压力、潮气量相对较小，模式参数也很少，无法满足重症病人的需求，所以一般不用于重症病人的救治。
“不过，特殊情况下，家用呼吸机也能派上用场，我们在医院中法新城院区救援时，曾给轻症患者用过。”陈雪松说。
江苏鱼跃医疗设备公司的呼吸机生产线，受访者供图
兽用改人用，需有智能监控系统并严格消毒
目前，全球新冠肺炎病例超万。世界卫生组织的数据显示，每6个新冠肺炎患者中，会有一人出现重症和呼吸困难，对于危重症患者来说，一台呼吸机往往决定他们的生死。
据外媒报道，一家名为Metran的医疗设备制造商称，日本政府已联系其公司大量生产动物呼吸器，以便用于治疗新冠病毒患者，而美国、英国和印度等国家也对此产生兴趣，报道称，Metran公司也在为人类制造呼吸机。该公司首席执行官表示，兽医设备更简单，生产成本较低，且更容易操作。
人用呼吸机不够，兽用呼吸机来凑，是否能帮人类缓解“一机难求”？
南京农业大学动物医学院教授周振雷介绍，目前国内兽医临床使用的兽用呼吸机多来自国外，国产也有，也会用到麻醉呼吸机。
“麻醉呼吸机是在麻醉机的呼吸回路上串联了呼吸机，关闭麻醉机的挥发罐后可以当呼吸机使用。呼吸机根据其功能不同、潮气量控制精度不同价格差异较大，便宜的数万，贵的十数万甚至几十万，动物临床使用的大多为数万元。”他说，动物手术时，会根据动物的状态和主人的要求，给动物气管插管、连接麻醉机进行麻醉。一般给动物做手术时，会佩戴面罩使用。
“动物呼吸、循环功能异常或开胸手术时，会打开呼吸机，进行正压通气麻醉。机控呼吸时，根据动物的体重、年龄、状态，调整氧流量、潮气量、呼吸频率、吸呼比、气道压力等参数，机器会根据设定的参数，辅助动物呼吸。”周振雷说。
医院现在有六七台呼吸机，用来给狗、猫等动物做手术时使用。
该院院长姚海峰博士告诉科技日报记者，“我们用的兽用呼吸机，多来自美国、日本，或者国产的人用的功能单一的呼吸机。给动物做手术时，我们会在动物不能自主呼吸时用呼吸机，通过动物的口腔插管到气管里，按照一定的时间间隔，控制旋钮，给动物输送氧气。这类呼吸机短时间用问题不大，但作为人用的呼吸机长期治疗使用的话，由于精度不高、模式较粗放，有一定风险，需要做改装。”
姚海峰说，兽用呼吸机一般根据动物的体重设置送气量、吸气时间、换气回数或气道压力输送气体，参数设置不合适时，动物在使用时会咳嗽，而且部分兽用呼吸机内部器件难以进行高温高压灭菌消毒。
“如果改装为人用的，呼吸机的空氧混合气体的浓度、潮气量、呼吸频率、呼吸道内的压力、呼末二氧化碳、气道湿化的参数，都需要设计专门的器件做智能调节，并能根据人的个体差异实时监控，而且，所有的呼吸机管路都要高温灭菌消毒，达到人用的医疗器械使用标准后才能使用。”姚海峰建议。
来源：科技日报文中图片由作者提供
编辑：陈可轩
审核：管晶晶
终审：冷文生