使用呼吸机的意外后果

突破性研究解决了肺部医学中一个长期存在的问题，即现代呼吸机是否会过度拉伸肺组织。他们确实如此。

加州大学河滨分校研究人员的这些前沿发现最近发表在《美国呼吸与重症监护医学杂志》上。它们证明了我们自然呼吸方式与呼吸机让我们呼吸方式之间的重大差异。这些结果至关重要，尤其是在 大流行和急于制造呼吸机的背景下。

“使用新技术，我们观察到呼吸机可以过度伸展肺部的某些区域，”领导这项研究的UCR机械工程和医学院BREATHE中心助理教授Mona Eskandari说。这些结果解释了患者在机器上花费的时间越长，肺部健康状况就会下降，尤其是在疾病的情况下。

Eskandari的bMECH实验室开创了一种研究肺部呼吸的技术。研究人员在实验室设计的定制呼吸机上模仿了自然和人工呼吸。然后，他们使用多个摄像头观察参与两种呼吸的孤立肺，收集快速，高分辨率的图像，这种方法称为数字图像相关。

“我们的设置使我们能够通过按钮开关在同一条肺上模仿生理和人工呼吸，”Eskandari说。“我们的呼吸机与数字图像相关性的独特组合使我们对肺部特定区域与整体协同工作的方式有了前所未有的了解。

UCR研究人员使用他们的创新方法连接这两个系统，收集了证据表明，自然呼吸在呼吸机上将肺部的某些部位拉伸至25%，而这些相同的区域在呼吸机上伸展至60%。

学者们传统上将肺部建模为气球，或者他们称之为薄壁压力容器，其中将空气推入和拉出空气被理解为机械等效。

为了解释他们在这项研究中观察到的情况，研究人员建议远离薄壁压力容器模型，转而使用厚壁模型。与薄壁压力容器理论不同，厚壁模型解释了呼吸机将空气推入与自然呼吸(吸入空气)引起的气道压力水平的不同。这有助于解释在生理呼吸过程中气道如何更参与，空气在肺部分布更均匀。

铁肺是1940年代后期脊髓灰质炎爆发期间使用的巨大呼吸机，其作用更像是人类的胸腔，自然地扩张了肺。这会产生真空效应，将空气吸入肺部。虽然这个动作对肺部更温和，但这些笨重的系统阻碍了在医院护理中监测其他器官的容易。

相比之下，现代呼吸机更便携，更易于护理人员使用。然而，它们将空气推入分布不均匀的肺部，使某些部位过度拉伸，并随着时间的推移导致肺部健康状况下降。

虽然医院不太可能恢复铁肺模式，但可以改变现代机器以减少伤害。

“现在我们知道空气输送到肺部时过度紧张，我们的问题变成了我们如何通过模拟自然呼吸来改善通气策略，”Eskandari说。

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