מכונת הנשמה

מכונת הנשמה (באנגלית: Medical ventilator) היא מכשיר המבצע הנשמה מלאכותית כחלק מטיפול רפואי. מכשיר זה מכניס ומוציא אוויר לריאות מטופל, אשר אינו מסוגל לנשום בכוחות עצמו, או שמידת יכולתו לנשום לא מספקת די חמצן כנדרש לכל רקמות ואיברי הגוף, מצב הקרוי אי-ספיקה נשימתית.

מכונת הנשמה המשמשת להנשמת ילודים בשם VIP Bird2

ניתן לבצע הנשמה גם באמצעות מכונת הנשמה ידנית כדוגמת מפוח הנשמה, אך רוב מכונות ההנשמה המודרניות הן אוטומטיות. לרוב מכונות ההנשמה משמשות ביחידות טיפול נמרץ, בטיפול ביתי, ברפואה דחופה וכחלק ממכונת הרדמה בהרדמה רפואית.

דגם "East-Radcliffe" מאמצע המאה ה-20

היסטוריה

מכונת הנשמה מודרנית שפותחה בנאס"א ואושרה על ידי מנהל המזון והתרופות האמריקאי, אפריל 2020

ראשית פיתוח מכונות ההנשמה החל במכשירים שונים שהתגבשו לבסוף למכשיר שנודע כריאת ברזל, מכשיר הנשמה לא פולשני, בלחץ שלילי, לריפוי חולי פוליו; בין היתר היה מכשיר ה-"Drinker respirator" (שפותח ב-1928, וב-1931 שיפר אותו ג׳ון הייוון אמרסון)^[1] וכן המנשם המשופר "בות'" שהומצא על ידי אדווארד בות' ב-1937.

ב-1949 פיתח ג'וון אמרסון מכשיר מכני לסיוע בהחדרת הרדמה למטופל, בשיתוף פעולה עם מחלקת ההרדמה בבית החולים של אוניברסיטת הרווארד. בשנות ה-50 של המאה ה-20, היה נפוץ השימוש במכונות הנשמה במהלך ניתוחים בהרדמה מלאה ובטיפול נמרץ. המצאה זו שימשה במקביל לטיפול בפוליו ובמתן חומרי ההרדמה בניתוח.

בבריטניה, במודלים "East Radcliffe" ו-"Beaver" שולבו חלקי אופניים: המודל הראשון הורכב מגלגלי תמסורת ואיפשר טווח מהירויות, והשני הכיל מנועי מגבים שניפחו את הריאות.^[2] מנועים אלו היוו סכנה כי יצרו ניצוצות שיכלו להצית את חומרי ההרדמה ששימשו, בהם ציקלופרופאן ואתר.

ב-1952 רוג'ר מנלי מבית החולים בוסטמינסטר, לונדון, המציא מנשם המונע בגז בלבד, שהפך למודל הנפוץ ביותר באירופה. המודל עוצב באופן אלגנטי ונשאר בשימוש כארבעה עשורים, עד להמצאת המנשמים האלקטרוניים. ב-1955 הממציא פורסט בירד (אנ') המציא את ה- "Bird Universal Medical Respirator", שנודע בזכות עיצובו כקופסה ירוקה.^[3] המודל פעל בלחץ פנאומטי ללא חיבור לחשמל.

ב-1965 פיתוח במעבדה (שנרכשה לימים בידי צבא ארצות הברית) הוביל לצמצום משמעותי בגודל המכונה, שלא כללה יותר חלקים זזים, וגודל המסכה שלה היה כגודל חפיסת קלפים, מה שהוביל לתחזוקה קלה יותר, עמידות גבוהה ומחיר מופחת^[4].^{[5] [6]} פריצת הדרך המשמעותית הבאה הייתה ב-1971 כשפותח דגם ה-"SERVO 900" שהיה שקט, קטן ואפקטיבי. ב-1979 הוצג מודל 500A שהותאם לשימוש ברפואה היפרברית.

פיתוח המיקרו-בקר סימן את תחילת הדור השלישי, כשהוצג הדגם "EV-A" של חברת Dräger^[7]. ב-1982 איפשר מכשיר גרמני את הצגת גרף הנשימה על גבי מסך LCD. המיקרו-בקרים מאפשרים התאמת הזרמת הגז בהתאם לנשימת המטופל^[8].^[9]

אופן הפעולה

איור המציג ארגון סטנדרטי למכונת הנשמה בחדר בית חולים. המכונה דוחפת לחולה אוויר חם ולח (או אוויר עם חמצן מוגבר) ואוויר שנשאף זורם מהמטופל.

השיטה הרווחת כיום להנשמה נעשית באמצעות החדרת אוויר בלחץ חיובי למערכת הנשימה. בצורתה הפשוטה ביותר מכונת הנשמה המשמשת לכך מכילה מכל דחיס או לחלופין טורבינה, מקור לאוויר וחמצן, מספר צינורות ושסתומים ורכיב המחבר את המכונה אל המטופל המונשם. במקרה של מכל דחיס, תערובת של אוויר וחמצן מועברים אל המכל הדחיס, אשר בעת הידחסותו מזרים בלחץ את האוויר באמצעות צינור אל המטופל. כאשר ישנו שימוש בטורבינה אזי הטורבינה משמשת על מנת לשנע את האוויר. הנשיפה מתבצעת בדרך כלל באופן סביל הודות לאלסטיות של הריאות. כאשר מועבר לחץ חיובי לריאות הרקמה עצמה נמתחת ובכך נאגרת אנרגיה פוטנציאלית אלסטית בריאות. כאשר נפסק הלחץ החיובי החיצוני המיוצר על ידי מכונת ההנשמה משתחררת האנרגיה הפוטנציאלית באמצעות הזרמת אוויר חוצה. לעיתים ישנו צורך גם לשאוב את האוויר החוצה, ומכונת ההנשמה יכולה לבצע גם זאת. במקרה זה צורת ההנשמה היא באמצעות לחץ חיובי ושלילי לסירוגין^[10]. הנשמה בלחץ חיובי גורמת לעלייה בלחץ בריאות שלא כמו בתנאים פיזיולוגיים רגילים, עליה זו עלולה לגרום להזרמה מופחתת של דם מהלב אל הרקמות. לכן כתלות במסוגלות החולה ישנו יתרון לשמור על לחץ נמוך בריאות ועל זמן הזרמת אוויר קצר ככל שמתאפשר הדבר^[10]. לרוב למערכת ההנשמה יתווסף מוניטור המנטר באופן אוטומטי בזמן אמת את מצבו של המטופל ואת תפקוד המכונה, וביכולתו להתריע לצוות המטפל כאשר חל שיבוש בפעולת ההנשמה.

חיבור המכונה

איור המציג פיום קנה.

כאשר ישנו צורך בזמן הנשמה ארוך לרוב יבוצע פיום קנה, זאת על מנת למנוע סיבוכים, כמו הזרמת אוויר לקיבה במקום לריאות, הנובעים מהזרמת האוויר דרך נתיב המתחיל בפה המכיל גם את הוושט ואת מכסה הגרון. לעיתים מבצעים צנרור על מנת למנוע מחסום בדרכי מעבר האוויר^[10] צורת הנשמה זו היא פולשנית. כאשר ישנו צורך בהנשמה לטווח קצר ובמקרים קלים יכול להתבצע שימוש בהנשמה לא חודרנית. בדרך זו מונחת מסכה על הפנים של המטופל אשר דרכה מועבר האוויר לאף ללא צנרור. דרך זו נפוצה בהנשמת חולים ברפואה ביתית כאשר החולה סובל מדום נשימה בשינה. במקרים אלו נהוג להשתמש במכונת הנשמה הנקראת CPAP.

תבניות הפעלה

למכונות ההנשמה קיימים שלושה סוגים עיקריים:

• מכונות המתבססות על קצב הנשמה קבוע — פעולתן נפסקת ומתחדשת בפרקי זמן שנקבעו מראש.
• מכונות המתבססות על נפח הנשמה קבוע — פעולת המכונה נפסקת לאחר סיפוק נפח אוויר שנקבע מראש, ומתחדשת לאחר זמן מוגדר.
• מכשירים מבוססי לחץ קבוע — לאחר שהושג לחץ שנקבע מראש בריאות מתחלף שלב השיאוף לנשיפה^[10].

מכונות ההנשמה המודרניות נשלטות לרוב על ידי מערכת משובצת מחשב קטנה. מערכת זו מבצעת התאמות ללחץ, הזרמת האוויר ומשך ההזרמה בהתאמה לצורכי המטופל. לעיתים יתבצע כוונון המכונה בצורה ידנית על ידי איש צוות המוסמך לכך.

מערכת חיים חיונית

ערך מורחב – מערכת חיים חיונית

מכיוון שתקלה בהן עלולה לגרום למוות, מערכות אוורור מכניות מסווגות כמערכת חיים חיונית, ויש לנקוט באמצעי זהירות כדי להבטיח שאמינותן תהיה גבוהה, כולל אספקת החשמל שלהן. מכונות הנשמה מכניות מעוצבות אפוא בקפידה כך ששום נקודת כשל בודדת לא תסכן את המטופל. ייתכן ויהיו להם מנגנוני גיבוי ידניים המאפשרים הפעלה ידנית בהיעדר חשמל (כמו המאוורר המכני המשולב במכונת הרדמה). ייתכן ויהיו להם שסתומי בטיחות, הנפתחים לאוויר בהיעדר חשמל ומתפקדים כשסתום נגד חנק לנשימה ספונטנית של המטופל. מערכות מסוימות מצוידות גם במכלי גז דחוס, מדחסי אוויר או סוללות גיבוי כדי לספק אוורור במקרה של הפסקת חשמל או אספקת גז לקויה, ושיטות להפעלה או להזעקת עזרה אם המנגנונים או התוכנה שלהם נכשלים.

ראו גם

• מנשם ידני
• דום נשימה בשינה
• מכונת לב-ריאה

קישורים חיצוניים

מדיה וקבצים בנושא מכונת הנשמה בוויקישיתוף

הערות שוליים

1. Geddes, LA (2007). "The history of artificial respiration". IEEE Engineering in Medicine and Biology Magazine. 26 (6): 38–41. doi:10.1109/EMB.2007.907081. PMID 18189086.
2. Russell WR, Schuster E, Smith AC, Spalding JM (באפריל 1956). "Radcliffe respiration pumps". The Lancet. 270 (6922): 539–41. doi:10.1016/s0140-6736(56)90597-9. PMID 13320798. {{cite journal}}: (עזרה)
3. Bellis, Mary. "Forrest Bird invented a fluid control device, respirator & pediatric ventilator". About.com. נבדק ב-2009-06-04.
4. Army R, D & A. Development and Engineering Directorate, HQ, U.S. Army Materiel Development and Readiness Command. 1965.
5. Mon, George; Woodward, Kenneth E.; Straub, Henrik; Joyce, James; Meyer, James (1966). "Fluid Amplifier-Controlled Medical Devices". SAE Transactions. 74: 217–222. ISSN 0096-736X. JSTOR 44554326.
6. "Army Research and Development Monthly Magazine" (PDF).
7. "Dräger - die Geschichte des Unternehmens" (PDF). Dräger. Dräger. נבדק ב-22 במרץ 2020. {{cite web}}: (עזרה)
8. Kacmarek, Robert M. (באוגוסט 2011). "The Mechanical Ventilator: Past, Present, and Future". Respiratory Care. 56 (8): 1170–1180. doi:10.4187/respcare.01420. ISSN 0020-1324. PMID 21801579. {{cite journal}}: (עזרה)
9. "SAVe II The Smallest and Easiest to Use Pre-hospital Ventilator". Automedx. Automedx. אורכב מ-המקור ב-2019-03-31. נבדק ב-31 במרץ 2019. {{cite web}}: (עזרה)
10. י. רותם (1987), אנציקלופדיה רפואית למשפחה, הוצאת רביבים, תל אביב, כרך ב' עמוד 335–366.

הבהרה: המידע בוויקיפדיה נועד להעשרה בלבד ואינו מהווה ייעוץ רפואי.