高频通气概述

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高频通气概述
江西省特力麻醉呼吸设备公司 李宗翼莫 钊

    从本世纪六十年代后期瑞典工作者Sjostrand等在进行动脉血调节的实验中，为了减 少 传统的正压人工通气对动脉血压的影响，减少血压波动，他试将略高于死腔量的潮气量的通 气方式，同时将呼吸频率100次/分，在这种情况下保证了良好的通气，在这种与常规经典通 气潮气量要远远大于死腔量相违背的通气方式，产生了意外通气效果有趣现象引起了各国学 者的系统研究。1970年Jonzon等陆续报道了他们的研究结果，高频通气由此开始运应而生。
    在瑞典学者早期报告中，把这种通气方式称谓为高频率低潮气量的正压通气(HFPPV)，学者 们注意到在采用HFPPV通气时对中心静脉压较低且变化小，平均为10mmHg，气道峰值压仅为8 ～12cmH?2O，通气时胸内压仍为负压，动脉压、中心静脉压和肺动脉压均无明显波动，肺 动脉楔嵌压变化甚小，这是在传统的正压通气时不可能的。
    另一瑞典学者Sanders首先发明了高频喷射通气，该技术是：将高压氧流经一细小的喷针喷 入气道并借其文丘里效应的原理将喷针口的空气卷吸一道喷入气道内。
    美国Klia和Smith将喷射通气和高频通气技术紧密地组合到一起并且设计出一种新型的呼吸 机进行高频率间歇性的喷射通气(HFJV)，他们所用的高频喷射呼吸机是采用射流技术，每分 钟频率0.5～5Hz甚至更高，并将其通气方法大量开展动物实验研究，对高频通气的研究 引起了许多学者的兴趣并产生了很大推动作用。
    1978年曹勇采用电焊喷枪的方法对高频喷射通气进行了试验，获得了良好的效果。80年开始 曹勇、李宗翼等研制了第一代的高频喷射呼吸机，从此为高频通气技术在我国的广泛应用 创造了良好的条件。
    除上述工作外，国内郑志雄将进口的Bird呼吸机改装成可供高频喷射通气用的装置，刘怀琼 等也将上海产SC-2国产呼吸机改为60次/分的高频喷射呼吸机，临床上使用也取得了良好的 效果，曹勇在第一届全国麻醉学术会议上将此作了介绍，并交流了临床使用经验还陆续 进行过报道，为高频通气技术在全国范围内的研究起了推波助澜的作用。
    随着高频喷射呼吸机的研制，全国在大范围开展对高频通气的研究以及对其技术原理的探讨 ，首先高频喷射通气技术较大范围内应用在麻醉期间的呼吸管理和呼吸支持，并且成功地在 一些特殊手术中采用高频喷射通气的技术，取得了成功的经验，与此同时高频通气的学术研 究广泛开展，从1983年始江西省麻醉学会、呼吸学会、儿科学会相继举办过三届高频通气学 术讨论会并且收集了大量的研究论文，全面地从高频通气方法、机制、临床应用以及器械的 设计进行了交流，为广泛普及高频通气技术奠定了良好的基础。
    1985年高频通气技术获得了国家科技发明三等奖，此后曹勇、李宗翼等又获得了国家该项技 术的推广奖。高频通气技术的应用及高频呼吸设备已遍布全国三十多个省、市、自治区，大 多数省地市县一级医院，有的基本普及公社卫生院、厂矿、部队医院。
    一、高频喷射通气技术的特点：
    1、高频通气时气道开放、适宜采用小的无气囊的通气导管，同时呼气阻力小有利于 二氧化碳的排出。
    2、通气时气道内压低(8～12cmH?2O)，对回心血流的干扰小有利于心排血量的增加。
    3、气道开放通气时有利降低脑压、降低胸内压，减少肺的波动，有利于肺、脑手术的精细 操作。
    4、可在通气时进行气道灌洗、吸引，有利于清除气道分泌物，增加通气效果，并可在通气 同时进行气道抗菌治疗。
    5、高频通气可以配合进行气管手术，钳取异物时的供氧，既不影响操作又能提供较大的视 野而且安全可靠。
    6、高频通气其适宜支气管胸膜瘘、食道瘘的病人，长时间进行高频通气既能有效的给氧又 能帮助瘘口的修复。
    7、可经鼻塞通气导管进行射流给氧(即经鼻高频通气)，这种方法对中期的呼吸衰竭治疗有 着明显的效果，有利于病人早期使用易于耐受，早期射流给氧能避免重症呼吸衰竭 的产生，为人工呼吸机的早期应用创造了良好条件。
    8、高频通气无需与自主呼吸同步便能产生较好的氧合，并可作为一种较好的呼吸方式。
    9、高频通气对无自主呼吸的病人能进行控制呼吸，当病人自主呼吸恢复以后只需适当地减 少通气量便能进行辅助通气，高频通气能够有效地帮助病人机械通气后呼吸后脱离呼吸机。
    10、部分设计功能较全面的高频呼吸机还具备多种呼吸方式，适宜专业临床科室的使用。
    11、高频通气安全，适应性强，只要注意湿化，不形成痰痂阻塞就不容易形成气道高压不易 造成气压伤。
    12、新型的高频呼吸机配有国产、国际两种标准接头，易于与国产和国际标准的气管插管、 气管切开导管连接。
    13、新型的高频呼吸机还配置有与加压湿化器、恒温湿化器连接的雾化衔接头，可以方便地 和各种雾化器、湿化器连接，还提高了湿化能力。
    二、高频通气技术临床应用
    (一)高频通气技术在临床麻醉的应用
    高频通气作为术中呼吸管理配合应用适宜所有的外科手术，包括颅脑、颌面、耳鼻喉 、颈 部、胸腹部、四肢手术等。高频通气在手术过程中能保持良好的气体交换，在开胸手术时肺 叶中度膨胀并轻微的震动，纵膈稳定，手术视野安静能为手术操作者提供一个良好的条件。 高频通气可在开放状态下插管无需打套囊，故在开胸手术可分别对健肺和病肺进行单侧肺通 气 ，可避免交叉感染。在支气管、胸膜瘘和肺瘘的手术中高频通气可保证有效地交换且由于气 道压力低有利于瘘口的修复；脑外科手术时脑压波动小便于精细手术的操作，通气过程中有 利于减少脑水肿的形成；五官科和喉显微外科手术可经皮行环甲膜穿刺和插小管进行高频通 气，能保证良好的通气效果更有利于手术的彻底进行，又由于通气时气道压力大于大气压力 不 易造成分泌物返流。术中血压、脉博稳定，末梢循环好，心电图显示未见心律紊乱。可配合 纤维支气管镜检查，能有效地改善病员缺氧的状况。 开放式喷射通气由于气道压力低对回心血流干扰小有利于心排血量的增加。高频通气易于和 自主呼吸同步亦有利于术后呼吸机的撤离。高频通气具有刺激性小适宜浅麻醉，自主呼吸恢 复较好，病人呛咳挣扎反应轻等优点。
    (二)高频通气技术在临床呼吸内科的应用
    因外伤、大手术、严重感染、骨折、药物中毒等引起的成人呼吸窘迫综合症(ARDS)以 及各 种原因引起的感染性肺炎所致的呼吸衰竭以进行性低氧血症为特征，由于该通气方式具有较 低的平均气道压、较高的功能残气量、较好的通气/血流匹配，故对该类病员有较好的治 疗效果，可在缺氧期及早期进行高频射流供氧以防止重症呼 吸衰竭的形成，对中、重度的呼衰病人进行通气可通过鼻前庭射流给氧，可避免进行气管切 开，高频射流给氧是一种具有多种气流机制并存的新型供氧方式，它具有操作简便，病 人易于耐受，供氧时具有压力支持和低氧浓度供氧等特点，血氧分压提高较快，且不易造成 氧中毒。
    高频通气对支气管胸膜瘘能提供较低的气道压和气道峰压，提供充足的气体达到有效的肺泡 通气而减少瘘口的漏气，有利于瘘口的修复，由于高频率小潮气量的通气方式有利于更多的 气体吹胀肺而减少瘘口的排气，高频通气对气道阻力和肺顺应性干扰甚小，临床上对负压不 能复张的气胸一般多由于脏层胸膜有较大的破损与支气管相通形成瘘口或因病变粘连牵拉不 适造成瘘口愈合所致，高频通气有效的通气方式可以避免此类病人免除破胸手术，为内科 治疗慢性交通性气胸打下良好的基础。
    对支气管食管瘘和伴有支气管炎、肺炎的病人进行高频通气可以低气道压的通气减少瘘口的 漏气而高频通气具有一定的PEEP效应，该效应有效地复张了肺泡；增加了功能残气量；改善 了弥散功能和通气/灌注比例；保证了氧合和二氧化碳的排出。
    在慢性阻塞性肺疾病(COPD)如采用常规CMV通气由于潮气量大气道平均压和峰值压、胸腔内 压较高对循环不利妨碍心排血量也容易诱发气胸，如采用高频喷射通气由于气道开放、压 力 低、潮气量小不干扰自主呼吸有易于心排血量的增加能改善低氧血症且通气安全可靠对Ⅰ型 呼吸衰竭的治疗效果是肯定的，如频率选择适当并适量减少吸气时间选择好合适的驱动压力 对ⅡI型呼衰也能达到改善低氧血症减少或避免二氧化碳的潴留。
    (三)高频通气临床在儿科的应用
    高频通气适宜以下常见疾病的治疗：
    1、呼吸系统：新生儿肺透明膜、胎粪吸入性肺炎以及各种感染性肺炎所致的呼吸衰 竭、呼吸窘迫综合症、肺水肿、肺出血、各种原因的窒息、心跳呼吸骤停、重症哮喘等。
    2、中枢神经系统：早产儿原发性或继发性的呼吸暂停、颅内感染所致的中枢性呼吸衰竭、 合并颅内高压；新生儿破伤风以及由于使用大量镇静剂所致呼吸抑制；药物中毒所致呼吸 抑制等。
    3、呼吸肌疲劳：各种原因所致的呼吸做功增加，呼吸肌疲劳，临床表现为呼吸变浅、快甚 至出现矛盾呼吸以及周期性的呼吸暂停。
    4、循环系统：循环衰竭需过度通气治疗时。
    5、神经肌肉疾患：感染性、多发性的神经根炎、脊髓灰质炎、重症肌无力及呼吸肌麻痹。
    6、预防性应用：心脏、胸部、先天性隔疝，巨大脊膜膨出手术后的高频通气以减轻呼吸循 环负担以及对术中的呼吸管理胸部手术创伤影响呼吸能力的辅助通气、肺部原有病变不能适 应术后的呼吸负担及心脏手术过程中呼吸管理等等。
    目前共认的适合新生儿、婴幼儿的呼吸机应为定时、限压、持续恒流型，而高频通气正适合 这种通气原理的要求，可以成为目前临床小儿一种常规呼吸的有效设备。高频通气是一种开 放式结构的呼吸器，通气时可插小管呼气时呼出气从气道两侧口溢出，减少了呼气阻力吻合 了小儿呼吸道狭长、生理死腔大的特点。它采用时间循环压力调节制式设计而成，由于该 类呼吸机的特定设计要求其喷射针及空氧混合针座均设计在气道口端，故呼吸机在给病员 送气时具有较高的流速且流量易调，是一种具有压力支持的理想的恒流式的呼吸设备，甚适 宜肺无动力学改变的婴幼儿及儿童的呼吸生理的要求，随着市场上新型的具备多种功能的高频婴幼儿呼吸机的推广，高频通气技术也越来越广泛地应用于新生儿、婴幼儿的呼吸管理、 治疗和麻醉复苏。
    高频通气在儿科的临床应用与常规的CMV相比有其独特的优点：
    1、高频通气的潮气量接近或者低于解剖死腔量，通气期间平均和最大气道压较低因而有益于循环系统，有益于心排血量的增加，也有益于氧合。
    2、常规CMV通气则以低频率大潮气量的通气且气道紧闭常常有较高的扩张压、气道峰值压， 易引起上皮细胞的蛋白渗出形成气压伤，而高频通气扩张压较低能达到良好的气体交换，减 少防止肺泡的破裂从而减少气压伤的发生，适宜肺顺应性较差的患儿。
    3、高频通气期间胸内压仍为负压，肺内气体的分布类似于自主呼吸，这种小小的压力改变 抑制了呼吸中枢的传导冲动从而抑制了自主呼吸，使患儿以机械通气易于协调，并减少了呼 吸对抗。由此也减少了镇静剂的使用有益于呼吸机的撤离。
    4、中心静脉压CVP颅内压的波动常易造成小早产儿的颅内出血，采用高频通气可以降低 CVP和颅内压，从而避免早产儿的颅内出血也有利于降低减少脑压，为脑手术操作创造了“ 安静”的条件。
    5、高频通气时采用无套囊和较细的气管导管，呼出气从气道两侧口溢出且阻力小，有利于二氧化碳的排出，而CMV通气时导管套囊充气容易形成粘膜压迫坏死且呼出气阻力较大妨碍 二氧化碳的排出影响氧合功能。
    6、高频通气时肺的充盈良好且波动小能有效的避免肺不张，为肺手术创造了安静的环境， 而CMV通气时正由于较大的潮气量使肺的波动加大影响术者的操作。
    7、CMV通气时由于具有较大的平均气道压和峰值压常易造成瘘口的扩大和低氧血症。而高 频通气时采用高频率小潮气量的通气方式，通气时气道内压低肺泡充盈良好且有益于瘘口的 修复。
    8、高频通气时较低的气道扩张压和较小的潮气量不易损害肺表面活性物质，而CMV通气时气 道压力间歇升高容易损害肺表面活性物质层降低氧合效果。
    9、高频通气时由于气道开放通气和气道内吸引可同时进行，相得益彰。而CMV通气时气道紧 闭，吸引与通气无法同时进行常易造成病人低氧血症甚至呼吸骤停。
    10、高频通气时在心肺复苏期间可象CMV常规通气一样使病员得到适当的气体交换，而高频 通气可以通过插小管或环甲膜穿刺以便尽早地建立人工呼吸通道--建立生命支持的最初步 骤，而CMV通气则难以达到。

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(三)近数年来高频通气技术以及通气设备的发展状况
    1、高频通气的频率选择，由盲区走向规范
    高频通气是一个抽象概括性的名词，它包括在高频率前提下(相对于人的呼吸频率而 言)可使机体气体交换有满意的通气形式。
    如按频率分类，高频率通气的范围尚不统一，Smith提出HFPPV的频率范围为60-110次/分 (1-1.8HZ)，HFJV为100-400次/分(1.8HZ)，HFOV为400-2400次/分(6.7-40HZ)。但这种 分类法有片面性，因其并不代表各种通气机制的转化。例如接近HFJV频率上限的气体交换机 制可能与接近HFOV频率下限相似，间歇正压通气IPPV机制是气体对流弥散的复合。国内在 使用高频喷射通气频率上在高频通气机发明的早期无具体的规范，在使用通气频率上争议较 大。如何结合病人的具体情况选择好各项通气频率参数是使用好高频喷射通气重要因素。早 期的市售高频呼吸机通气频率的选择没有具体的限制，高频呼吸机通气频率极限有300次/分 ，500次/分，甚至1000次/分以上。临床人员如盲目选择则有的容易造成二氧化碳潴溜，自1 983、1986、1989相继三次在江西九江、庐山召开的全国高频通气学术讲座会对此进行了全 面细致的研讨并在1989第三次高频通气学术讨论会后确认高频喷射通气频率一般不宜超过20 0次/分，在91年由国家麻醉呼吸设备技术委员会主持的YY0042-91高频呼吸机行业标准中亦 将高频通气频率的设计规定在150次/分左右。由于高频呼吸机的频率设计得到了相关权威部 门的共识，高频呼吸机在设计和临床使用上频率都有了遵循的依据，在此规范的频率下进行 高频通气只要相应地掌握好驱动压力和吸呼比例(即掌握好吸气时间)，二氧化碳的储留的比 例大幅度地下降。但在使用高频呼吸机时仍要根据病员的具体情况选择好相应的参数，不 应盲目追求过高频率通气，同时仍要注意由于采用非标生产的高频呼吸机在此方面招致的失 误。
    2、高频通气“湿化难”的问题有了新的突破
    高频通气应用与临床取得了显著的效果但湿化仍然是一个棘手的问题。临床经验证明 长时间使用高频通气由于其分钟通气量较大气道开放长时间，容易使气管粘膜干燥或生血， 如未能及时给予充分的湿化不仅会导致通气失败，甚至会发生严重的并发症和支气管损害。
    高频通气与传统的机械通气不同，它包括两种气流一种是喷射气流一种是卷吸气流，要达到 良好的雾化效果，两种气流都必须考虑在内，用传统的办法将湿化器和雾化器连在喷射气流 的管道上，喷射气流的流速势必受影响限制了射流效果，早期的高频呼吸机采用螺旋管阀的 湿化方法即用加温生理盐水在喷嘴前端滴向喷射气流使液滴喷散(同喷雾器)这种方法比较简 单但喷射的液体颗粒较大不易进入气管末端或支气管，湿化效果仍不理想。EI-Iaz等提供 了一种容量泵控制的流量，经蛇形管加温，由一管道引入气管导管，输液管滴下的液滴借喷 射管喷出的高速气流雾化来提供气体的湿化，国内张志坚和金清尘采用氧气由喷射出产生的 空吸作用，将生理盐水经导管及针头吸入气道内，并吹散成雾状以便喷入的氧气湿化。以上 方法同时存在颗粒大牵带气道位置浅等缺点。近期特力麻醉呼吸设备公司采用一获得国家专 利雾化衔接装置可任意配合多种不同湿化形式的湿化器和雾化器，可对吸入气产生良好的湿 化效果，湿化颗粒的大小密度及加温与否可由匹配的湿化器和雾化器解决，这种雾化衔接 头 的原理是通过吸入的喷射氧流将雾化气体二次牵带随同空氧混合气体一起喷入气道达到气道 湿化的效果，这种雾化牵带方式的深度和广度均有显著的差异，是目前高频呼吸机吸入气湿 化的一种较为理想的办法，临床上取得了良好的效果。
    3、高频呼吸机技术趋向成熟通气功能趋向全面发展
    高频通气是近二十年来发明的一种新的通气方法，随着全国范围风起云涌的研究、讨 论以及广泛的临床应用，高频呼吸机的设计趋向标准化、规范化发展。与常规的CMV通气机 一样高频呼吸机的呼吸方式的设计亦越来越趋向广泛，继八十年代初第一批高频呼吸机的设 计 后以特力麻醉呼吸设备公司为代表的新一代高频呼吸设备，在呼吸方式上有了长足的改进和 发展，在TK R系列高频呼吸机中设制了两种程序通气功能，这种程序通气功能是将高频喷射通气与常频 喷射通气按不同时间比值由电脑程序控制组合在一起，以便针对严重低氧血症病人，迅速提 高其血氧分压和同时又保证在提高血氧分压的同时维持其一定时间的低频率大潮气量的通气 方式，保证胸廓运动幅度以利于二氧化碳的排出，在另一程序中与前一程序恰恰相反时间比 值以常频大潮气量通气为主辅以一定比值的高频通气，以维持病人二氧化碳分压和氧分压均 在一定的正常范围，该程序更适宜于长时间机械通气的病员的呼吸管理；新一代的TKR系列 高频呼 吸机设制了呼气末正压通气与控制呼吸叠加，以保证在呼气末在气道内维持一定氧压以利于 改善通气血流比；在该公司系列产品中设制了持续正压通气方式(CPAP)以利于保证自主呼吸 的同时增加病员的功能残气量。与常规CMV通气一样高频喷射控制通气亦可和叹息通气(SIMV )叠加同时使用以利于长时间机械通气部分塌陷的肺泡在叹息能气时重新得以充盈，以其增 加氧合效果。在TKR系列呼吸机中采用了先进的环流控制系统，驱动压的调整精细、气流稳 定并附有锁定装置以免造成误操作，在该系列呼吸机中应用了优质的压力传感器，在驱动 压、气道压力得以数字显示，提高了呼吸机的控制精度，TKR系列呼吸机中有的采用了吸入 气氧浓度监测以增加机器对吸入气氧浓度的调节，和常规的CMV通气一样新一代的高频呼吸 机设计了吸气压力停顿和吸气坪台的功能，以便对复杂的呼吸疾病增加其治疗功能。吸入压 力支 持是高频呼吸机一大主要特点，这种功能能减少病人对吸气的呼吸功的消耗以提高病员的整体机制。
    4、高频呼吸机的工艺性及参数复现性明显提高
    高频呼吸机在使用过程中虽然只要简单地通过调节驱动压力、吸呼比例、通气频率就 能有效 地对病人进行通气，但早期的高频呼吸机由于其原器件质量及工艺设计差往往的机器的复现 性较差，同一型号的高频呼吸机在其驱动压、吸呼比及通气频率相同的情况下所提供的 的潮气量往往相差甚远，给临床使用时的复现造成了困难影响了对病员的治疗，致使病员造 成一定的损害。新一代的高频呼吸机随着现代科技的发展及高新技术的使用，在对新型机的 设计原器件及工艺条件上均有较大的提高，加上临床具有统计意义的参数的参考以及配合现 代计算机CAD辅助设计新一代的高频呼吸机各项使用参数的复现性具有较大的提高，对呼吸 机基本及所需功能的设计更为全面，使高频呼吸机已成为临床各科呼吸管理、呼吸治疗、急救复苏过程中不可缺少的工具。
    5、高频呼吸机的产品趋向系列化和专业化
    高频通气由于其采用小潮气量的通气方式且气道开放对回心血流干扰小等显著的优点 对现在 或今后提供了一种良好的通气方式。高频呼吸机也由此向系列化和专业化方面发展，目前国 内医院已经在相当比例的范围内使用了该项技术和以该技术设计的高频呼吸机，随着对临床 各科的分化，各科鉴于病员状况的差异对呼吸设备的需求也有所不同，厂家应根据这种差异 设计出具有共性又有各自特点的系列化专业化的呼吸设备，以满足临床对呼吸设备的需求。 特力麻醉呼吸设备公司根据医院的实际情况将高频呼吸机的设计和生产初步形成了系列化和 专业化，该公司生产的产品有高频喷射呼吸机系列和同步呼吸机系列。
    在高频系列呼吸机中特力公司分别推出具有各科临床特点的专业呼吸机，其中有TKR-400A 电脑婴幼儿高频呼吸机、TKR-300J电脑急救呼吸机、TKR-400电脑多功能高频呼吸机、TKR -500电脑双侧肺高频呼吸机、TKR-300C、300CG电脑射流供氧器以及适合于基层医院使用 的TKR-200、TKR-300B高频喷射呼吸机、TKR-200A小动物呼吸机和TKR-300H兽用呼吸机 。
    TKR-400A是目前所共认的采用时间调节压力限制恒流型的开放式喷射呼吸机，其结构上适合婴幼儿通气的一种常规呼吸机。该机具有吸入潮气量调整精细(采用了日本SMC公司的调 整阀)、数字压力显示(采用了ABM压力传感器件)和气道压、驱动压光柱显示并具备婴幼和呼 吸的全面功能，是一台专业使用的优良的呼吸机。
    TKR-300J电脑急救呼吸机(俗称傻瓜呼吸机)该呼吸机分为台式和便携式两种，使用时操作 极为简单方便，安全性高不易形成气压伤，机器同时附有吸引装置可随时在通气同时进行吸 引，可以设置在急诊科室亦可以设置在急救车上，是目前国内新颖先进的呼吸设备。
    TKR-400电脑多功能高频呼吸机是目前高频呼吸机中功能较为全面的一种，可以专门设置在 呼吸科进行复杂的呼吸治疗，呼吸方式全面操作简单。
    TKR-500电脑双侧肺高频呼吸机是一种专门用于胸外科、麻醉科亦可用于呼吸科的专用呼吸 设备，它具有对双侧肺同时进行隔离通气，亦可同时对两人进行不同方式的通气，在使用上 可以进行病、健肺的分别通气，防止交叉感染，既可同相通气亦可反相通气，是目前国内仅 有的肺科的专业呼吸机。
    TKR-300C、CG电脑射流供氧器该供氧器具有供氧效果迅速，二氧化碳排出良好，同时具 备多种呼吸功能并自备电源，既适于临床各科急救、供氧和野外急救复苏。
    TKR-200、300B高频喷射呼吸机该两种机型性能价格比，适宜于基础医院使用且具备多种呼 吸功能，操作简便使用安全，价格适宜。
    TKR-200A、TKR-300H该两种型号机器广泛适用于小动物呼吸和兽用及大动物呼吸，使用方 便只需进行气管插管开放通气亦是国内首创的小动物及兽用通气设备。
    高频通气技术仍在不断地研究，高频喷射呼吸机仍不在断地发展，只有在临床应用上与工业 化的设计上相辅相承才能达到更高的水平。