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全身麻醉的发展史(八)

全身麻醉:麻醉器械的发展

01 早期的通气系统

为了第一次公开乙醚麻醉演示,Morton用了一个特殊构造的玻璃瓶,衔接一个面罩。在英国,John Snow开发了一种新型的乙醚吸入器,并全力进行乙醚麻醉实践。他的装置用了活瓣避免重复呼吸。尽管他也就二氧化碳吸收的方法进行了实验,但是他没能最终使其成为临床上有用的技术。

John Snow的乙醚吸入器(图片来源于网络)

随着氯仿的应用,几种吸入器被开发来使用这种麻醉药。Ferdinand Junker研制了一种简单的吸入器,由一个连接有进气管的装有液态氯仿的瓶子,麻醉医生可通过手泵挤压空气进入,和一个接向面罩的出气管组成。通过几次改良,Junker提高了吸入器的安全性,但在美国它极少被使用。

在John Snow后英国最有影响力的麻醉医生Joseph T. Clover研制了几种实施氧化亚氮、乙醚和氯仿麻醉等装置。这种Clover囊可储有超过6升的空气,氯仿蒸发的浓度大约是4%。通过调节面罩上的真空管允许空气稀释氯仿来获得更低的浓度。

1912年,Augustus Vernon Harcourt聪明的应用了一种装置避免了高浓度氯仿的吸入问题。此装置是几种可使吸入空气通过一个由小蜡烛加热的蒸发器的吸入系统之一。氯仿双颈瓶装有液态氯仿,两个珠子依赖于液体的温度在瓶中上下移动。

1914年,Dudley Buxton在他的书中描述了几种氯仿吸入装置。这种早期通气装置长期应用的问题是潜在的缺氧和部分呼出二氧化碳的复吸。

其他类型的麻醉机是通过吹入法提供麻醉。通过顶端位于气管隆突附近的一个小的导管传送空气、乙醚或氯仿。这些不依赖呼吸运动氧合的持续流量机的出现,是基于Samuel Melzer和John Auer的工作,他们证实在动物上使用这种机器是安全的。这种机器解决了胸科手术期间气胸和呼吸困难的问题。1911年C. A. Elsberg记述了他的持续流量机,并经过了几次改良。流行的Shipway机型是Francis E. Shipway给英国乔治五世国王进行肋骨切除和脓胸引流术麻醉时使用的。现在回顾起来,很明显这些持续流量机不能去除呼吸过程中产生的二氧化碳,最终麻醉机应发展成为来回呼吸气体的进出都通过一个气管内导管来进行的。

不同时期的麻醉机(图片来源于网络)

02 压缩气体和减压阀门

在现代麻醉机的设计里,气体在金属气罐里的压缩是一个重要的因素。费城的S.S. White和伦敦的Messrs. Coxeter两位制造商早在1885年即生产了压缩氧气和氧化亚氮。压缩机的开发使得可以不需要笨重的低压罐来进行长时间的麻醉通气。Frederick Hewitt设计的使用氧气和氧化亚氮混合气的第一台麻醉机有两个氧化亚氮罐和一个氧气罐,一起通过一双关轭流入大的呼吸囊。在面罩附近的活塞可调节氧浓度,他通常将氧浓度调至5%-8%。他尝试用增加氧供的办法治疗发绀、呼吸急促和不规则呼吸、鼾症等。

减压阀的发明归功于明尼阿波利斯的麻醉医生Jay Albion Heidbrink。他观察到当气体从开放的高压罐释放时,高压常常使罐口关闭。他设计了一种阀,能将高压罐的压力减低成工作压力,并将这种阀安装到他的Heidbrink麻醉机上。

James T. Gwathmey和H. Edmund G. Boyle对早期的麻醉机进行了进一步的改良,主要是通过通气泡的加热水槽来评估气流量。Boyle机用一个流量仪监测通过乙醚的氧气所产生气泡的多少来评估挥发器的流量。Heibrink进一步改良了流量计,用一颠倒的浮子放在一边带有刻度的锥形管里。这种转动的浮子,又叫做转子流量计,在边上有倾斜的沟,可引起旋转。它们能比球形或不转动的浮子更准确。1908年Karl Kuppers介绍了转子流量计,并在1910年首次用于麻醉机。

03 二氧化碳的吸收

20世纪上半叶麻醉医生一天不仅能去一家医院工作,可能一天得随身带着通气系统和药品去几家医院。因此,可以理解可携带性和废气的排放是需要优先考虑的因素。这一时期的一项改良是使通气系统能吸收呼出的二氧化碳

19世纪曾进行过几次二氧化碳吸收方法的尝试,但未收到预期效果。John Snow和Alfred Coleman尝试着保存通过非呼吸活瓣逸出到大气的麻醉气体。Coleman发明了将呼出气通过熟石灰来吸收二氧化碳的装置,回收后的气可继续用于麻醉。

1905年,Franz Kuhn记述了吸收呼出二氧化碳的碱石灰,但是他的报道没有引起关注。Dennis Jackson报道了以碱石灰吸收方法可用最少的乙醚消耗来维持动物几小时的稳定麻醉。在实验过程中,给予动物额外的氧气来满足代谢需要,而麻醉气体被重复吸入,这样可以使体温和气道湿度得到更好的维持。

1923年,爱荷华州Sioux市的一位麻醉医生Ralph Waters与Jackson建立了联系,他设计制造了一种用于临床的碱石灰罐。这种罐与一根呼吸用的软管连接,这种装置用起来很不方便,但还是得到了广泛的应用。这种碱石灰罐也开启了Waters的学术生涯。他后来成为20世纪上半叶麻醉学领域最著名的人物之一。

1930年,Brian C. Sword对这种罐进行了改进,他把它固定在一个可移动小车的底盘上,有两根软管直接与气相连,分别用于气体的进出。

04 可控的挥发器

由于更多有效的挥发性麻醉药的使用,仔细地控制吸入气体浓度变得十分重要。为了解决这个问题,Lulen Morris发明了铜质的挥发罐来蒸发液体麻醉药。它的优点在于当麻醉药蒸发时,液态麻醉药温度几乎没有变化。目前的蒸发器可用于所有吸入麻醉药,包括氟烷、异氟烷、恩氟烷、地氟烷及七氟烷。现代麻醉设备还具有净化系统,可将手术室中外漏的麻醉蒸汽及氧化亚氮降至最低。尽管仍有争议,但已有研究证实,每天暴露于低浓度的麻醉药蒸汽中,会产生一些有害的副作用。

05 ICU的通气机

Fell-O Dwyer装置是最早的通气机,诞生于1892年。早在1896年它被用于阿片中毒患者的呼吸支持。Rudolph Matas是新奥尔良的一名外科医生,他对美国早期局麻的发展起到了关键的推动作用。他也是最早在胸外科手术中使用Fell-O Dwyer通气机的医生之一。

在脊髓灰质炎流行期间,数千名患者因为使用Drinker呼吸机而存活下来,这种呼吸机被称为“铁肺”,是一种包绕患者整个躯体,头颈部在机外,促使气体进出肺部的负压装置。

1934年一种叫做Spiropulsator的瑞典通气机面世,1947年E. Trier Moerch对其进行了改进。这种通气机使用一个活塞泵传送固定体积的气体。如今通气机已成为麻醉机的一个组成部分,通过直接将气体压入坚固的含有风箱的容器中将肺膨胀。20世纪50年代早期丹麦麻醉学家Bjorn Ibsen提出了ICU的概念,以治疗脊髓灰质炎的患者,并引导“铁肺”到现代通气机的转变。从此,ICU成为现代医院的重要部分,麻醉医生也积极参与了其日常工作。

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