人工肺

人體呼吸系統從外界空氣中吸入氧，使氧氣進入肺部血液，再運輸到身體各部分使用。另一方面，肺部血液里的二氧化碳則滲透到氣泡里，再排出體外。吸入的氣體，順著支氣管在肺葉里的各級分支，到達支氣管最細的分支末端形成的肺泡。肺泡是細支氣管末端的球狀小囊，每個肺約有三億個肺泡，其總面積約等於一個網球場的大小，它們在把氧氣供應給血液以及排出無用的二氧化碳的過程中起著關鍵作用。肺泡外麵包繞著豐富的毛細血管。

70年代初，已將人工肺作為一個單獨的人工器官進行研究。因它可以不用血泵而進行部分呼吸支持，並且有植入性人工肺的實驗報告。因此，美國人工臟器學會(ASAIO)每年均有專門小組討論人工肺的進展。

目前用於心臟手術的人工肺大部採用一次使用的附有熱交換裝置的鼓泡式人工肺。該式人工肺己趨成熟在國內外得到廣泛應用。隨著工業化的發展，肺部疾患愈來愈多，人工肺在肺部疾病中的應用亦愈顯重要。人工肺的研製成功，特別是近十餘年來膜式人工肺的問世，為解決呼吸功能衰竭又開闢了一條新的途徑。

20世紀40至50年代，脊髓灰質炎在世界各地流行，導致許多患者全身癱瘓，因此必須依賴機械呼吸器維持生命。在此之前，已有了筒形呼吸器，這種呼吸器被稱為鐵肺（如圖2所示），它是由美國工程師德林克在1929年發明。鐵肺能把病人的軀幹密封起來，箱內的壓力變化可把空氣輸入和排出病人的肺部。鐵肺曾救了許多人的命，但20世紀50年代後期，正壓呼吸器製成后，鐵肺便被淘汰了。正壓呼吸器用一根管子插入患者的氣管，把空氣輸入肺部，而且可以模仿人的呼吸的正常節奏；經過改良后，正壓呼吸器還能讓肺在每兩次呼吸之間休息，並預先把空氣增溫加濕，能維持患者的生命達數月之久。

目前使用的人工肺有兩種類型：

（1）鼓泡式氧合器（如圖3A所示），血液被氧氣（或氧與二氧合碳混合氣）吹散過程中進行氣體交換，血液中形成的氣泡用硅類除泡劑消除，根據形態有筒式和袋式，是目前應用最廣的，第四軍醫大學西京醫院研製並生產的西京-87型氧合器，其主要部件性能達國際水平，為國內各醫院歡迎。

（2）膜式氧合器（如圖3B所示），用高分子滲透膜製成，血液和氣體通過半透膜進行氣體交換，血、氣互相不直接接觸，血液有形成分破壞少，其外形有平膜式和中空纖維式。

人工心肺機是利用特殊人工裝置將回心靜脈血引出體外，進行氣體交換、調節溫度和過濾后，輸回體內動脈的生命支持技術。由於這種特殊人工裝置取代了人體心肺功能，又稱為心肺轉流，這種人工裝置稱為人工心肺機，如圖4所示。

人工心肺機工作原理如圖5所示，基本裝置包括：

（1）血泵：為驅使體外氧合血單向流動，回輸體內動脈，代替心臟排血功能的主要部件。

（2）氧合血單向流動裝置。

（3）氧合器：氧合靜脈血，排出二氧化碳，代替肺進行氣體交換。

（4）變溫器：利用循環水溫與導熱薄金屬隔離板，降低或升高血液溫度的裝置。可作單獨部件存在，但多與氧合器組成一體。

（5）濾器：由20～40μm微孔的高分子材料濾網組成的裝置，放置於動脈供血管路，用於有效濾除血液成分或氣體等形成的微栓。

小型研發

大阪一家國立醫療機構日前成功研發出小型“人工肺”（ECMO），安全性更高，操作更簡單。“人工肺”的使用對於挽救新冠重症患者至關重要，相較與普通型、小型“人工肺”可有效減輕醫護人員的工作負擔，提高救治效率。

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