呼吸器是怎麼運作的？

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十六世紀時，安德雷亞斯·維薩里醫生描述過一種讓窒息動物不死的方式，是透過插入一根管子到動物是透過將管子插進牠的氣管。維薩里醫生的論文被視為是第一份有關呼吸器的記載。現代醫學中，呼吸器是非常重要的醫療方式。現代的呼吸器是怎麼運作的呢？讓亞力·詹德勒為我們解說這個救人一命的技術。

課程：亞力克斯·詹德勒
導演：Artracke 工作室

十六世紀時，一位在法蘭德斯
名叫安德雷亞斯·維薩里的醫生

描述過一種讓窒息動物不死的方式，

是透過將管子插進牠的氣管，

然後灌入空氣讓牠的肺部膨脹。

在 1555 年時，
這個醫療手段沒得到太多讚賞。

但如今維薩里的論文

被視為呼吸器的第一份記載，

而呼吸器是現代醫學的重要醫療方式。

要懂得呼吸器的價值，

我們必須先了解呼吸系統怎麼運作。

我們透過收縮橫膈膜來呼吸，

橫膈膜會擴張我們的胸腔。

這樣能讓空氣吸進來，讓肺泡充氣，

肺泡是肺裡的上百萬顆小泡囊。

每個小氣球四周
都被充滿血液的微血管網包圍。

血液從膨脹的肺泡吸進氧氣，

留下二氧化碳。

一旦橫隔膜放鬆，

二氧化碳就會隨著
氧氣和其它氣體被吸入。

我們的呼吸系統運作正常的話，

這個過程就會自動發生。

但是呼吸系統也可能
因為各種情況受阻。

睡眠呼吸中止症
會讓橫隔膜的肌肉無法收縮。

氣喘可能會造成氣道發炎，
進而阻隔氧氣。

通常因細菌或病毒感染而引起的肺炎

會攻擊肺泡。

病原體侵入殺死肺細胞，

引起的免疫反應可能造成嚴重發炎

和肺部積水。

這些情況都讓肺無法正常運作。

但呼吸器接管這個程序，

在呼吸系統失靈的時候，
將氧氣帶入身體。

這些機器可以繞過受阻的氣道，

傳送含氧量高的空氣，

協助散布更多氧氣到受損的肺中。

呼吸器主要有兩種運作方式：

用正壓呼吸器把空氣打進病人肺部，

或用負壓呼吸器讓空氣被動吸入。

在 19 世紀末，

呼吸器技術大部分都著重在負壓，

因為這個方式較像自然呼吸，

也讓空氣在肺部能分布得較為平均。

為了做到負壓，醫生
會用裝置密封病人身體，

可能是把病人放在
木盒或特製的密封室。

然後將空氣抽出，

減少氣壓，讓病人的胸腔

能更輕易的擴張。

1928 年，醫生製造了
可攜式金屬裝置，

裡面有用電動馬達驅動的幫浦。

這個機器也就是俗稱的鐵肺，

在 20 世紀中成為醫院的固定裝置。

然而，即使最完善的負壓設計，

都大大限制病人的行動，

也妨礙醫護人員服務。

這讓 1960 年代的醫院
轉而使用正壓呼吸器。

對病情較輕的患者而言，
不需侵入他們的身體就能做到。

一般會有面罩蓋住口鼻，

加壓的空氣會送進病人的氣道。

但較嚴重的病人

需要能完全代替病人呼吸的儀器。

插入病人氣管的管子

會把空氣直接打進他的肺部，

一連串的氣閥和支管

形成吸氣和呼氣的迴路。

大部分新型呼吸器會內建電腦系統，

能夠監控病人呼吸、調整氣流。

這些機器不是用在一般標準治療上，

而是不得已時的最後手段。

要病人忍受這種加壓空氣，
需要施以高劑量鎮靜藥物，

而且重覆換氣可能
造成肺部長期損傷。

但是在危急的情況下，

呼吸器能攸關生死。

像新型冠狀病毒肺炎大流行的情況，

可以看到呼吸器
比我們想像中還要不可或缺。

因為目前的樣式都很笨重、昂貴，

而且需要大量訓練才能操作，

大部分的醫院只有少數幾臺可用。

也許在一般情況下還夠，

但是在緊急時刻，
這些儲糧僧多粥少。

世界亟需更多低成本的
可攜式呼吸器，

以及能夠快速製造、
傳播這種救命技術的方法。