氧疗装置主要是氧气供应设备，一般根据其设计分为3种类型，即低流量装置、储存装置和高流量装置。密闭装置通常被视为第四种氧气供应设备，是围住患者的头和身体的一种储存装置。每一设计类型拥有共同的特点、功能和局限性。

虽然设备类型在其选择中起重要作用，但患者病情需要是最终确定如何选择氧疗装置的依据。使用者判断一个氧疗装置的性能需回答两个关键的问题：这种装置有多少氧气可以提供（氧浓度或氧浓度范围）？氧浓度保持不变还是不断变化来满足不同的患者需求？

根据氧浓度的范围，所有装置可大致分为提供一个低（<35%）、中（35%～60%）或高（>60%）氧浓度这几类。一些氧疗装置可以提供全范围浓度的氧气（21%～100%）。

氧疗设备提供固定的还是可变的氧浓度，取决于该装置提供给患者多少吸入气体。如果装置提供患者所有的吸入气，即使患者的需求在不断变化，氧浓度也保持稳定。如果装置仅提供一部分气体，剩余部分需要患者从周围空气中吸取，当呼吸次数多，更多的空气稀释提供氧气，氧浓度就会越低。用这种类型的装置时，如果呼吸次数少，较少的空气稀释氧气，氧浓度增加。提供一部分吸入气的氧供应装置往往提供一个可变的氧浓度，其氧浓度在每一分钟和每一次呼吸之间都可以有较大的变化。表7-1列出了目前常用氧疗装置的一般规格。

典型的低流量装置以8L/min或更小的流量直接传输氧气到气道。因为健康成人的吸气流量>8L/min，通过一个低流量设备传输的氧气总是经过空气稀释后提供，其结果是低的和可变的氧浓度。低流量氧气传输系统包括鼻套管、鼻导管和气管导管。

鼻套管是一次性塑料设备，有两个尖端或约1cm长的叉子连接到1～2m的小口径的氧气供气管。用户将尖端直接放入鼻前庭，同时将所述供应管道直接连接一个流量计或气泡加湿器。在大多数情况下，加湿器仅使用在输入流量大于4L/min时。即使有额外的湿度，流量大于6～8L/min仍可造成患者有不适感，包括鼻腔干燥出血。如果新生儿或婴儿的鼻腔堵塞，则不能使用鼻套管，且流量一般应小于2L/min。

一般限于短期氧疗，如支气管镜检时。软塑料管尖端处有数个小孔。沿鼻通道轻轻地推进，可见其位于腭垂的后上方。一旦到达该位置即可将其固定在鼻背上。如果不能直接看到导管的位置，则可以进行盲插，插入的深度大约等于从鼻子到耳垂的距离。当导管放置过深，会增加引起呕吐反射或吞咽气体的可能性。当患者有颌面部外伤、颅底骨折、鼻塞和凝血问题时应尽量避免使用鼻导管。鼻导管不适用于新生儿患者。

在第二三气管环之间经手术由导丝引导插入一根小的聚四氟乙烯导管，项链固定，可直接连接流量计和氧气。因为流量很低，所以不需要加湿器。

对经鼻低流量装置的研究表明，氧浓度范围从1L/min时的22%到15L/min时的60%。由于低流量装置传输的氧是经过空气稀释的，所以氧浓度在一个范围内波动。空气稀释的量取决于患者和设备的变量。表7-2总结了这些关键变量，以及它们如何影响低流量装置提供的氧浓度。

低流量装置的常见问题包括流量不准确、系统漏气和阻塞、装置的移位和皮肤刺激。当使用低流量表（≤3L/min）时，最容易出现流量不准确的问题。鉴于更倾向于评估氧疗的效果，通常不必要确保氧气输入流量的绝对精确。对于所有呼吸治疗设备，流量计应进行定期预防性维护和测试来保证准确性。不合格设备应按标准从使用设备清单中移除，送修理或更换。

储存装置在患者呼吸时收集和存储氧气。当患者吸气流量超过氧气供应设备的流量时，可以使用此装置。因为空气稀释降低，储存装置通常可以比低流量装置提供更高的氧浓度。储存装置可以通过较低的氧流量达到和低流量装置相同的氧浓度来减少氧气的使用。目前使用的储存系统包括储存套管、面罩和非重复呼吸回路。原则上，密闭装置，如帐篷和头罩，作为包绕头部和身体的储存装置来工作。

储存套管是一种节约氧气的设备，有鼻储存套管和吊坠储存套管。储氧式鼻套管利用一个小的能在呼气期存储大约20ml氧气的储存腔工作，患者在吸气早期可利用这部分储存氧。对于一个给定的氧浓度，每次呼吸氧气可用量增加，所需的流量减少。虽然该设备戴起来是舒适的，但许多患者不喜欢它的外观。

吊坠储氧装置通过将储存腔隐藏于前胸壁下患者的衣物内来解决美观问题。虽然设备是不太明显，但挂件的额外的重量可以引起耳和面部不适。在低流量，储存套管可降低50%～75%的氧气使用量。患者在休息时需要通过标准套管来获得2L/min的氧流量以实现SaO₂大于90%，储存式套管只需0.5L/min的氧流量即可达到同样的血液氧合。在运动过程中，储存套管可减少约66%的流量需求；在高流量时，节约约50%。

低流量储存套管不需要加温加湿。多余的水分会阻碍储存套管的效能，甚至定期加湿可引起套管磨损。应大约每3周更换储存套管。

储氧面罩是储存装置中最常用的。包括简单面罩、部分重复呼吸面罩、非重复呼吸储氧面罩。

简单面罩是一个包绕嘴和鼻的一次性塑料装置，该面罩在患者呼吸时搜集和储存氧气。患者呼出气直接通过面罩上开放的孔或端口排出。如果氧气输入停止，患者可以通过这些孔和端口呼吸面罩周围的空气。成人简单面罩的输入流量范围为5～10L/min。一般来说，如果流量大于10L/min才可以达到满意的氧疗效果，那就要考虑使用高的氧浓度。流量小于5L/min时，面罩体积相当于无效腔且会造成重复二氧化碳再吸入。由于吸气时容易通过它的端口进入周围的空气而稀释氧气，简单面罩提供的是可变的氧浓度。氧浓度大小取决于氧气输入流量、面罩体积、空气泄漏的程度、患者的呼吸模式。

部分重复呼吸面罩和非重复呼吸面罩类似，都有附着在氧气输入端的1L容量的柔性储存袋。因为袋子增加储存容量，两种面罩都可以提供比简单面罩更高的氧浓度。这些设计之间的主要区别是使用的阀门。部分重复呼吸面罩没有阀门，在吸气时，氧气流入面罩直接传递给患者，呼气时，氧气进入囊中。因为没有阀门分离面罩和储存袋，患者的呼出气体会进入储存袋（约前1/3）。这部分气体来自解剖无效腔，早期呼出的部分气体中含有大量氧气和少量二氧化碳。由于储氧袋中充满了氮气和无效腔气，最后的2/3呼出气（高二氧化碳）由呼气面罩的端口溢出。只要输入的氧气流量能保持吸气期储氧袋超过约1/3的容量而不要塌陷，二氧化碳重复吸入是微不足道的。虽然它可以比简单面罩提供更高的氧浓度，但部分重复呼吸面罩还是受到相当多的空气稀释，仅能提供中等吸入氧浓度，决定吸氧浓度的因素与简单面罩相同。

非重复呼吸面罩用单向阀来防止重复呼吸，吸气阀门在袋子的顶部，呼气阀盖在面罩的呼气端口。在吸气时，面罩中产生轻微负压，关闭呼气阀，防止空气稀释。吸气阀在袋的顶部打开，提供氧气给患者。在呼气过程中，整个流程与吸气过程相反。轻微正压关闭吸气阀，从而防止呼出气体进入储氧袋中。同时，单向呼气阀打开，并将呼出气排入空气中。

非重复呼吸带阀储氧面罩回路是一个封闭的装置，面罩的单向阀和足够大的流量，可以防止吸气时超过1/3容量的储存袋塌陷，所以本装置无泄漏，无重复呼吸，理论上可以提供100%的气源，实际应用中通常不能提供超过70%的氧气，空气泄漏是主要的问题。气体通过面罩主体的周围部分，也通过呼气端口（无阀门的气孔）泄漏。这种开放呼气端口是一个常见的可以在氧源出问题时呼吸空气的 安全设计。端口还允许吸气流量或浓度过高时，用空气来进行稀释。虽然一次性非重复呼吸面罩能够提供中到高的氧浓度，其传送的氧浓度仍随空气泄漏的量和患者的呼吸模式而改变。

非重复呼吸储存回路的设计原理与非重复呼吸储氧面罩的工作原理一样，但能够提供了一个全方位的吸入氧浓度（21%～100%），并且可以同时用于插管和非插管患者。气体混合装置，预混合空气和氧气，经过加热和加湿，用伺服阀对加热加湿器进行控制。气流经大口径管路进入具有安全阀的吸气储存装置中。患者通过封闭的气道装置进行呼吸，且面罩具有单向阀。带阀的T管也可以使用在气管内给氧或气管切开患者的护理中。

储存装置常见的问题包括设备移位、装置漏气和阻塞、不适当的气流调整以及皮肤刺激。表7-3提供了对储存装置临床上常见问题的解决方法。

高流量设备需要提供至少60L/min的流量。该标准是基于普通成人在正常潮气呼吸时，吸气峰流量大约为分钟通气量的3倍。因为20L/min接近患者分钟通气量的上限，故60L/min的流量在大多数情况下是足够的。在极少数情况下，流量必须达到或超过100L/min。

所有的高流量氧疗装置都需将空气和氧气进行混合来达到预设的氧浓度，气体通过空气卷吸设备或混合装置来进行混合。涉及空气和氧气混合物的计算基于公式：

式中，V₁和V₂是两种气体的体积，C₁与C₂是气体氧气的浓度，V _F和C _F是最终体积和所得混合物的浓度。

空气卷吸装置通过空气进入口的小管或喷嘴提供高压氧气源。该空气卷吸端口的数量直接与该端口的尺寸和氧的喷射速度有关。进气口越大，气体射流速度越高，吸入的空气越多。由于用空气对氧气进行稀释，空气卷吸设备通常提供低于100%浓度的氧。引入的空气越多，总输出流量越高，FiO₂越低，只有在低浓度氧时才能传送高流量气体，故该装置仅在低的FiO₂才是真正的高流量系统。如果空气卷吸设备的输出流量减小到小于患者的吸气流量，则发生空气稀释，并且FiO₂变成一个变量。改变空气卷吸装置的输入流量会改变总的输出流量，但对输送的FiO₂影响不大。喷嘴和吸入端口的尺寸确定空—氧比例和传送的FiO₂。

氧疗装置的总流量输出决定了其是否作为高流量装置在运作，临床上常常需要计算空—氧比例（表7-4），可以采用简单的数学辅助图或者公式来进行快速计算。决定空气卷吸装置氧浓度的另一重要因素是远端阻力。在远端阻力的存在下，吸入的空气体积总是减小，总输出流量减少，氧浓度增加。

虽然输送的氧浓度增加，但患者接收的实际FiO₂可能降低，特别是在传送30%～50%的氧气的设备中，如果进气口周围的喷嘴被堵塞，类似的事件也会发生。如此高流量系统表现为低流量的设备。

高流量氧疗装置中采用空气卷入原理的两种最常用供氧设备为空气卷吸面罩（AEM）和空气卷吸雾化器。

利用空气卷吸原理提供固定氧浓度的吸氧面罩最早是在1941年由Barach和Eckman报道的。该装置提供的相对高的FiO₂（>40%），通过使用可调节的空气吸入端口来控制空气与氧气混合的量。20多年后，Campbell发明出一种提供可控制的低FiO₂的空气卷吸面罩，称为文丘里面罩。由于它的名字叫文丘里面罩，这一装置的操作原理经常被归因于文丘里原理，但这种假设是不正确的。不像实际的文丘里管，文丘里面罩有一个简单的小孔或喷嘴，氧高速流动并吸入空气，空气是被喷嘴边缘的剪切力带入的。小孔越小，氧流速越大，引入空气流速越快。

在高流量时要控制FiO₂，防止空气稀释，AEM的总输出流量必须大于患者的吸气峰值。随着混合比超过5∶1，AEM设置在达到或超过60L/min高流量的标准时提供小于35%的氧有一定困难，在设置氧浓度大于35%时，总的AEM流量显著降低，FiO₂变成变量。如设置50%氧浓度只能提供0.39的FiO₂。

气动的空气卷吸雾化器具有大部分AEM的特点，但增加了加湿和温度控制等功能。通过产生气溶胶的喷射式雾化器实现湿化，温度控制则通过可调节的加热装置执行。新增功能允许递送颗粒形式的水，超过身体的温度和压力，达到饱和的需求，输送至气道。

与AEM相似，只有当输出流量达到或超过了患者的吸气需求时，空气卷吸雾化器才能发挥特定性能。与AEM相反，空气卷吸雾化器不能通过增加氧气输入量的方式达到增加雾化器输出流量的目的。对于大多数雾化装置，气溶胶发生器最小的喷嘴在50psig时仅允许氧气最大输入流量达到12～15L/min，当空气卷吸雾化器的总输出流量设定为48～60L/min时仅提供40%浓度的氧，虽然可以满足大多数患者需要，但不能满足有非常高的吸气流量或分钟通气量的患者氧疗。患者实际接受的FiO₂可能受到所选择的气道设备的影响。氧帐的FiO₂总是比设定的雾化器浓度小，尤其是在FiO₂为较高的水平时。

只有当提供低氧浓度（≤35%）时空气卷吸雾化器才能被视为固定性能设备。当雾化器被用来传送较高浓度的氧时，必须确定流量是否满足患者的需要。有两种方法来评估一个空气卷吸雾化器的流量是否满足患者的需要。第一种方法为T管法，设置成提供在规定范围内的最高FiO₂的状态，连接到患者，观察在T管的呼出端的薄雾输出，看到水雾在吸气期溢出，流量即能满足患者的需求，传输的FiO₂是稳定可靠的。第二种方法是将其与患者的吸气流量峰值进行比较。在潮式呼吸的患者，吸气峰流量大约为3倍的分钟通气量。只要雾化器流量超过了这个值，传输的FiO₂是充足的。如果患者的峰流量超过通过雾化器设置的流量，该装置即作为低流量装置提供可变的FiO₂。

空气卷吸装置的主要问题是需确保设置的FiO₂与实际上被传至患者的氧浓度是相同的。当设备被用于传送低的FiO₂（<0.35）时，一般不会产生这个问题。然而，这些装置的设计使其甚至在高流量时也不能提供稳定的中等吸氧浓度。所有空气卷吸装置的性能都受反冲压的影响，其结果可能导致FiO₂不精确。

AEM 和空气卷吸雾化器在空—氧比例设置、输入和输出流量的能力方面有所不同。大多数AEM 不能提供超过50%的氧。当根据制造商的说明来设置35%O₂时，AEM根本就不能产生足够的流量来确保所设置的FiO₂，解决的办法是提高总输出流量。对于AEM，总输出流量可以通过输入流量的稍微增加来提高。对于设置了35%氧浓度的AEM（5∶1的空—氧比），输入流量为8L/min的，总输出流量是48L/min。这种流量不足以确保传送35%的氧给患者。若稍微地增加输入流量到12L/min，可以使AEM的输出流量提高50%，达到72L/min。后一种流量设置基本可以保证传送给所有患者设置的氧浓度。这种解决方案对于大部分空气卷吸雾化器是不可行的。因为大部分这些装置的射流管都限制了12～15L/min的氧气流量，输入流量不能增加到超过这些水平。在T管呼气端添加储存腔、提供带有单向呼气阀的吸气储存腔、两个或两个以上雾化器并联在一起、雾化器设置为低浓度再混入氧、使用双流量系统等方法能增加吸氧浓度。

任何远端阻力的增加都会影响空气卷吸装置的性能。远端增加的流动阻力称为反冲压。反冲压会减少氧疗装置引入的空气的体积和总的输出流量。较高的远端阻力通常使空气卷吸装置从高流量（固定）氧传送系统变成低流量（可变）氧传送系统，无法提供一个确切的持续的吸入氧浓度。通常使用1.5～1.8m的气溶胶管道会产生足够的阻力减少空气的引入，并防止FiO₂过低。

当空气卷吸设备不能提供足够高的氧浓度或流量，应考虑使用气体混合装置。在混合装置中，输入的是独立的加压空气和氧气，被手动或用精密阀（搅拌机）混合，可以同时准 确控制FiO₂和总输出流量。大多数混合装置可以提供的流量远远大于60L/min，证明他们是真正的固定性能氧疗装置。使用带加热加湿功能的高流量混合装置，相对于加热气溶胶来说，大多数患者有很好的耐受性，包括气管切开的患者。

当气体被手动混合，分开的空气和氧流量表必须调整为所需的FiO₂和流量，使用时需要校准高流量的流量表（至少60L/min）并且监测输送的FiO₂。

相比于手动混合空气和氧，空气和氧气进入混合器并通过双重压力稳压器，两个压力达到平衡，气体流至精确的比例阀。因为这两种气体的压力在此点是相等的，不同的空气和氧气入口的大小提供精确的相关浓度控制。

将患者置于一个可控制氧气压力的封闭装置内是一种最古老的氧疗方法。密闭式设备一般只用于婴儿和儿童。用于婴儿和儿童的密闭式设备的主要类型包括氧帐、孵箱和氧罩。

氧帐是既往成人和儿童最常见的氧疗方式。现在氧帐在成人和儿童中的使用很罕见。然而，当他们使用时，经常用空调或冰块进行冷却，以提供塑料帐篷里舒适的温度。氧帐的主要问题是频繁的开关造成氧浓度的不稳定，气体泄漏使FiO₂不可能很高。目前氧帐主要用于喉炎或者囊性纤维化的患儿雾化治疗。

氧罩是婴儿进行控制性氧疗的最好方法。氧罩只罩住头，其余婴儿的身体是自由的，通过带加热的空气卷吸雾化器或带加热加湿器的混合装置递送到氧罩。为防止二氧化碳储留，应设置的最小流量为7L/min。根据头罩的大小，需设置10～15L/min的流量来保持稳定的高氧浓度。

孵箱因较高的院内感染风险，不再普遍使用。当需要使用时通常设置有外部加热加湿器或雾化器来补充湿度。氧气可以通过直接连接带有加热加湿功能的孵箱和流量计来控制。

经鼻高流量吸氧（详见第8章）。

使用自充气包和非重复吸入阀，提供高达100%的氧。球囊面罩设备通常在紧急情况下提供氧疗。

使用流量传感器和阀门达到与吸气气流同步流量需求或脉冲，能延长液氧瓶或氧气瓶的使用时间。

氧疗装置繁多，氧传送技术纷杂，最重要的是选择适当的初始装置并持续监测氧疗效果和进行调整。

三P法则：目的（purpose）、患者（patient）、性能（performance）——应在选择和建议改变氧疗装置时使用。氧疗的目标是设备性能特点和治疗目的以及患者的特殊需要相匹配。

所有氧疗的主要目标是增加FiO₂以纠正低氧血症。其他目标包括减少缺氧症状和减少增加的心肺做功。

急性状态下选择氧气设备要考虑的关键患者因素包括低氧血症的原因和严重性、患者年龄（幼儿、儿童、成人）、意识状态、有无气管导管、分钟通气量的稳定性、张口呼吸还是经鼻呼吸等。了解这些因素有助于选择合适的设备。如一个张口呼吸轻度低氧血症的患者，选择流量为5～6L/min的简单面罩，可能比4L/min流量的鼻套管更合适。中度低氧的婴儿通常需要密闭传送装置（头罩或封闭式暖箱）。

越危重患者越需要稳定的FiO₂。轻的患者一般需要较低的、较精确的FiO₂。表7-5列举了根据所需的氧浓度水平和稳定性要求来选择氧疗装置的一般原则。

在全面考虑了三P原则的基础上，可以为多种类型患者设置总体目标。在怀疑患者组织缺氧的紧急情况下，应尽可能地给予最高的FiO₂，理想状态为100%，可以用真正的高流量或封闭式储存装置来实现，以尽可能提高血氧含量。临床实例包括呼吸心脏骤停、严重创伤、休克、一氧化碳中毒和氰化物中毒。一氧化碳和氰化物中毒需要高压氧治疗（详见第10章高压氧疗）。

伴有中重度低氧血症的危重症成人患者需要使用至少能提供60%的氧贮存装置或高流量装置。改变FiO₂和设备应根据生理指标的评估结果。目标是使PaO₂超过60mmHg或SaO₂大于90%。

急性起病伴有轻到中度低氧血症的患者，应使用能传送低到中度氧浓度的装置。适用的设备包括有适度流量的鼻套管或一个简单面罩。常见的例子包括手术后、急性心肌梗死恢复期患者。但慢性肺疾病且存在急性发作等患者其低氧血症的氧疗是一个特例，其目标是要保证有足够的动脉氧合同时又不抑制通气，充分氧合意味着SaO₂在85%～92%，PaO₂为50～70mmHg，通过低流量的鼻给氧或低浓度（24%～28%）的AEM来实现。患者的病情越不稳定，AEM的流量需求越高。

因为尺寸、不适和外观原因，AEM比鼻套管的耐受性要差。相对于鼻套管，AEM在吃饭喝水时必须移除。即使是短时间的氧疗中断，患者的PaO₂可迅速降低。应指导患者如何在必须移除面罩时，换成鼻套管氧疗。

临床上有时需要更换氧气传送装置，以方便患者转运。如一位有自主呼吸的气管切开患者，通过混合装置或连接到气管切开面罩的空气卷吸雾化器来吸入中等FiO₂的气体，但用空气卷吸雾化器运送患者是不切实际的，在转运时临时连接一个文丘里面罩来提供适当的FiO₂可能更为合适。一定要记住，在转运之后，立即将患者连接回初始氧疗装置是非常重要的，这可以避免患者长期暴露于干燥气体下。