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 על מנת להזין את הגוף, מצב הקרוי אי-ספיקה נשימתית.

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. בהתייחסות למכונת הנשמה אין להתבלבל עם המכשיר רספירטור (respirator או בתרגום מילולי מנשם) אשר מתייחס כיום למסכת סינון אוויר.

היסטוריה 

ראשית מכונות ההנשמה בגרסאות ופיתוחים שונים שהתגבשו לריאת הברזל, מכשיר הנשמה לא פולשני בלחץ שלילי ששימש לריפוי חולי פוליו ובהם מכשיר "Drinker respirator" שפותח ב-1928 וב-1931 שיפר ג׳ון הייוון אמרסון ומנשם בות' שהמציא אדווארד בות' ב-1937.

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

בבריטניה, המודלים "East Radcliffe" ו-"Beaver" השתמשו בחלקי אופניים: המודל הראשון הורכב מגלגלי תמסורת ואיפשר טווח מהירויות, והשני הכיל מנועי מגבים שניפחו את הריאות. מנועים אלו היוו סכנה שכן הניצוצות מהם יכלו להצית את חומרי ההרדמה ובהם ציקלופרופאן ואתר.

ב-1952, רוג'ר מנלי מבית החולים בוסטמינסטר בלונדון המציא מנשם שהונע בגז בלבד והיה המודל הנפוץ ביותר באירופה. המודל עוצב באופן אלגנטי ונשאר בשימוש כמעט 4 עשורים עד להמצאת המנשמים האלקטרוניים.
ב-1955, הממציא  המציא את "Bird Universal Medical Respirator", שנודעה בזכות עיצובה בצורת קופסה ירוקה. המודל פעל בלחץ פנאומטי ללא חיבור לחשמל.

ב-1965, פיתוח בידי מעבדה (שנרכשה לימים בידי צבא ארצות הברית) הוביל לצמצום משמעותי בגודל המכונה. המכונה לא כללה חלקים זזים וגודל המסכה היה כגודל חפיסת קלפים, דבר שהוביל לתחזוקה קלה יותר, עמידות גבוהה ומחיר מופחת.

פריצת הדרך המשמעותית הבאה הייתה בשנת 1971 כשפותח דגם "SERVO 900" שהיה שקט, קטן ואפקטיבי. בשנת 1979 הוצג מודל 500A שהותאם לשימוש ברפואה היפרברית.

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

אופן הפעולה 

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. 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. 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 

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 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.
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 

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

הערות שוליים 

ערכים שבהם תבנית בריטניקה אינה מתאימה
טכנולוגיה רפואית
רפואת ריאות
נשימה
מכשירי חשמל רפואיים