人工肺réngōngfèi

〈名〉 用来代替人肺功能的医疗器械，包括脱氧设备、模拟心脏、压力泵、模拟肺（曲管）、气体流量计、液体流量计和分析仪等装置。

人工肺réngōngfèi

〈名〉用来代替人肺的医疗器械，包括脱氧设备、模拟心脏、压力泵、模拟肺（曲管）、气体流量计、液体流量计和分析仪等装置。
　◇ 台湾试造“人工肺”。(人民日报.1983.3.13)
　◇ 据英国《星期日泰晤士报》报道，美国西北大学莫克罗斯教授领导的研究小组在近日举行的一个人造器官国际会议上展示新型塑料人工肺，引起关注。(人民日报.1998.4.30)

人工肺rénɡōnɡfèi

〈名〉用来代替人肺的医疗器械，包括脱氧设备、模拟心脏、压力泵、模拟肺（曲管）、气体流量计、液体流量计和分析仪等装置。

人工肺artificial lung

系人工脏器之一。通过体外循环的方法进行气体交换，在一定时期内发挥维持生命的功能。适用于可逆性病变的一些成人的呼吸功能不全及小儿一过性呼吸功能不全，如婴儿呼吸窘迫综合征、透明膜病、新生儿肺炎等。使用人工肺对某些危重症抢救有较大意义。

人工肺artificial lung

亦称氧合器。是人工心肺机的重要部件，用以代替肺的气体交换功能，使静脉血氧合，同时排出二氧化碳。根据氧合器氧合原理可分为三种类型：
❶表面暴露式氧合器（薄膜式氧合器）;
❷鼓泡式氧合袋；
❸弥散式氧合器（膜式肺）。

人工肺

人工肺系指用于血气交换，调节血内O₂和CO₂含量，取代人体肺的装置。该装置亦称氧合器、血气交换器。人工肺和血泵配合构成人工心肺机，以往主要用于心血管手术时的体外循环。膜式人工肺除用于心血管手术的体外循环外，还可用于急性呼吸衰竭的支持，即体外膜氧合(extracorporeal membrane oxygenator)，简称ECMO。随着生物医学工程的发展，植入性人工肺也进入了实验阶段。
1882年Schroder首次提出在体外静脉血内通入O₂，使血液氧合的设想，并在以后由VomFrey和Sacobi进行了实验。1928年Bayliss提出用转碟方式使血液形成薄膜氧合血液。1950年Clark提出用微孔玻璃做发泡装置，此为鼓泡式人工肺的先驱。1953年Gibbon首次采用静立垂屏式人工肺进行体外循环，从而建立了现代人工心肺和体外循环的概念。以后如鼓泡式人工肺、转碟式人工肺等相继问世。1955年Kolff用聚氯乙烯膜研制出雏型膜式人工肺。Clowes自1955年开始研究采用乙基纤维膜。六十年代不少学者又研制甲基多硫聚合物、硅胶薄膜和微孔薄膜，消除了气体和血液交换的膜阻力，提高了膜式人工肺的气体转输功能。七十年代，随着国内外鼓泡式人工肺的蓬勃发展，国内上海、天津、广州、长春、西安相继试制成功鼓泡式人工肺，并均已成功地应用于临床，并自八十年代初，对膜式人工肺也已开展了研究。
静立垂屏式人工肺 系1953年由Gibbon首创，国内于1960年开始生产应用。它由上方储血室、氧合室、下方储血室构成。氧合室内垂挂3～14片不锈钢片，每片长、宽为40×30cm。血液由上方储血室进入氧合室，在钢片上形成血膜。氧合室内通入O2，使血膜在高氧的情况下进行血气交换，氧合后的血液进入下方储血室。操作需用两个血泵，一个血泵把血液注入上方储血室，另一个血泵把氧合后的血液由下方储血室注入体内。氧合血量每分钟500～3,500ml，氧饱和度为95～100%。基本上能满足婴儿、幼儿、成人的需要。但由于组装困难，不易清洗消毒，血幕形成困难，血幕形成后不能中断和予充量大等缺点，目前已很少应用。
转碟式人工肺 于1948年由Bj⍥rk设计，以后被不断改进。国内于1961年开始生产应用。在人工心肺机上有一横卧半圆形血槽，上方为半圆形有机玻璃，血槽中心有轴，轴上装有碟片，轴的不断旋转带动碟片旋转，使血液在碟片上形成薄膜，从而与血槽中的O₂进行血气交换。血气交换取决于下列因素：血液与气体的流速；碟片旋转的速度；血槽内血平面的高低；碟片的大小和形状； 温度及血液粘稠度等。这种装置有良好的血气交换功能，血液损伤相对较小；但由于予充量大、安装费时、不易清洗消毒等原因，目前已较少使用。
鼓泡式人工肺 鼓泡式人工肺是目前临床应用最广泛的一种类型。于1956年由Dewell首创，经改进后有多种商品供应。其基本原理是，气体经发泡装置形成微小气泡，经和血液混合而进行血气交换，氧合后的血液经祛泡过滤、变温后注入体内。该型人工肺的气体交换功能与下述因素有关：
❶气泡大小：气泡大则数目少，血气接触面积也小，气体交换功能差；反之，气体交换功能好，但消泡困难；
❷氧合柱的长度：氧合柱长，血液气体接触时间长，气体交换功能好，但氧气流量要加大，会导致血液涡流增加，血液破坏增加；氧合柱短则与上述相反。目前此种氧合器的消泡过滤装置多采用2～3级消泡过滤装置，即涂有硅油的120～180μm孔径的聚脂网及60～80μm和20～40μm孔径的海绵状聚氨酯，尽力减少循环中的微栓，包括气泡、血细胞聚集物、硅油、纤维素等。
膜式人工肺 是依据仿生学原理，按照肺泡气体弥散生理功能而设计的，血液和气体由薄膜隔开。当静脉血进入人工肺时，其PO2为40mmHg左右。气侧由于通入100%的O2，其PO2为700mmHg，故膜两侧存在压力梯度。O2经膜弥散到血液，使血液氧合。气侧的PCO2为0～5mmHg，血液侧为40mmHg,CO₂经膜由血侧向气侧弥散，使CO₂逸出。由于膜式人工肺的特点是由薄膜将血液与气体分开，避免了由血气直接接触引起的血细胞破坏和蛋白变性，亦减少了气栓和微栓产生的机会，可安全地应用于长期体外循环，更适用于进行长期呼吸衰竭的支持。
(1) 人工肺的薄膜：是构成人工肺的主要材料。常用的膜材料有以下三种类型(见表1)。
❶无孔薄膜：以硅胶膜为代表，已广泛地应用于膜式人工肺，如Lande-Edwar-ds、G-E Peirce、SciMed Kolobow卷筒式人工肺、毛细管式人工肺等都采用硅胶作为膜材料。无孔薄膜的优点为气体弥散性能好。由于无微孔，不会造成水蒸汽渗出形成 “湿肺” 而影响功能，故可长期用于体外循环膜氧合(ECMO)对呼吸衰竭的支持；
❷微孔薄膜： 由于有微孔，气体分子与血液直接接触，血气交换功能良好，如Trave-nal膜式人工肺系采用聚丙烯微孔薄膜，膜厚51μm，孔径约1000Å。 Capiox中空纤维人工肺采用聚丙烯中空纤维，膜厚25μm，内径200μm，微孔孔径为700Å。 缺点为长期应用可有水分产生及血清渗出，影响气体交换功能；
❸复合膜：为两种膜材料组成，如法国Hospal膜式人工肺的薄膜即由滤纸两面涂上硅胶构成； 微孔聚丙烯薄膜涂以硅胶。复合膜可克服微孔薄膜的水分渗出和硅胶薄膜机械强度不高的缺点，发挥两者的优点。表1 膜式人工肺使用的薄膜

无孔薄膜

硅胶

聚二甲基硅氧烷 二甲基硅氧烷 聚氟硅氧烷 聚二苯基硅氧烷 聚烷基砜 微孔薄膜 聚四氟乙烯 聚丙烯 聚砜 复合膜 微孔薄膜涂超薄膜(聚丙烯微孔薄膜+硅胶)

(2) 人工肺血膜：血膜即血液流经薄膜时，贴附于薄膜侧的一层血膜，其厚度为血膜厚度。血膜直接影响膜肺的氧运输。血膜越薄越有利于氧的交换。氧通过100μm厚的血膜，弥散力为每分钟100ml/m²。目前国内外膜肺的血液通道都在200～1000μm左右，其血膜厚度相应为100～500μm。人体肺的毛细血管直径为6～10μm，血膜厚度仅3～5μm，故人工肺的血膜厚度远远高于人体肺的毛细血管血膜厚度。O2在血膜内弥散时间随血膜厚度的二次幂而改变。据测定，内径分别为200、220、300、380μm的聚丙烯微孔中空纤维，血液全部氧合所需的时间分别为3.0、4.2、7.5和13.5秒。硅胶毛细血管内径为200μm时，血液全部氧合所需的时间为3秒。为降低血膜厚度可采用缩小血道直径的方法，如微孔中空纤维的直径都在200μm左右。可采用垫片加压的方法使血膜变薄，如Trarenal TMO人工肺。
在一般情况下，血液在管道内液流形式为层流。管道中心区血液流速快，氧合时间短，未充分氧合即离开膜式人工肺，从而影响了人工肺的气体交换功能。解决的方法是使血液流经膜肺时产生“二次流”，把层流减少到最低程度，将血道中心区未充分氧合的血液带到膜表面，有利于氧的交换。如在膜肺薄膜表面覆有“井”形的尼龙网，或在膜肺的薄膜间置入塑料网，从而达到产生二次流的目的。对于毛细管式人工肺，可将直行管改变为蛇形弯曲排列或编织，同样可产生二次流，能提高氧合功能两倍。此外，也可用外力方式破坏层流以产生二次流，如搏动性灌注，振荡，搅拌等，但结构复杂，操作不便，未能在临床广泛推广。
CO2在血浆中比O2易于扩散，是O2弥散力的20～25倍。故血膜厚度对CO2影响较小。使用膜肺时，很少发生CO₂蓄积现象。
(3) 膜式人工肺的类型：
❶平板型：其薄膜呈平板状。它又可分为折叠型和卷筒型二种。折叠型以Trarenal(TMO)膜式人工肺为代表，其薄膜由微孔聚丙烯组成，薄膜折叠成手风琴状，气侧有纸板分隔，以保证气体能均匀地分布，血侧有尼龙网分隔，避免薄膜相互贴附而影响血液分布不均匀。折叠膜间另有一长方型气囊，充分加压后可使血膜变薄，有助于提高气体交换功能；卷筒型以Sci-Med Kolobow膜式人工肺为代表，其薄膜由硅胶组成，厚约5mil，血面复有“井”形尼龙网。硅胶膜先密封成长方形的袋状，有数细管通出，以进气和排气。袋内有尼龙网支撑，避免薄膜相互贴附。将袋形薄膜卷缠在轴上。血液在袋外经过，气体由袋内进出。该型目前广泛用于临床的膜肺，尤对长期呼吸衰竭的支持，效果甚佳。
❷管型：可分为毛细管型和中空纤维型二类。毛细管型多采用硅胶制作，多用于人工肺的介质传递和植入性研究；中空纤维型以Capiox人工肺为代表，由聚丙烯中空纤维组成，微孔为650A，空孔率50%左右，纤维内径200μm，壁厚25μm，根数为1.6～3.0×104，同时附有热交换器，性能良好，已在临床广泛使用。
❸液膜型：原理是O2经氟碳化合物后，形成裹有氟碳化合物的小气泡，小气泡进入血液后，通过氟碳化合物薄膜进行气体交换。该型目前仍处于实验阶段。
❹透析型： 该型人工肺采用类似于人工肾的血液透析装置。透析液内置入H2O2，膜面涂有催化剂氧化铑等，从而达到摄取O₂和以碳酸氢根的形式排出CO2的目的。它尤其适合于高碳酸血症合并碱中毒的患者。
(4) 体外膜氧合(ECMO): 系指对肺具有可逆性病变而引起的急性呼吸功能不全，经膜式人工肺长期体外循环支持，以改善气体交换功能，维持患者生命的方法。局部意义为，降低患者吸入氧浓度，避免高浓度氧对患者肺泡上皮和毛细血管内皮细胞的损害； 改善患者血流动力学的影响；通过肺及气管吸引、灌洗、注药等方法，使病肺得到积极的治疗。从广义上来讲，ECMO不仅用于辅助呼吸功能不全，而且可辅助循环功能衰竭。八十年代初发展起来的低频呼吸和体外循环经膜式人工肺排CO₂的方法，已使ECMO治疗急性呼吸衰竭的成功率由10～20%提高到60～70%。
今后，在短期的心脏手术体外循环中，仍将以采用成本低、气体交换功能好、操作简便、一次性使用的鼓泡式人工肺为主。对复杂的需长期体外循环的手术，宜采用符合生理的膜式人工肺。此外，尚需注意冠吸引的改进，以减少血液的破坏。用于急性呼吸衰竭的支持的ECMO，应摆脱传统的全身体外循环概念的限制，对不同病人，采用不同的人工肺和不同的方法进行治疗。对植入性人工肺，要求血流阻力低，血气交换功能好，既能满足机体代谢需要，又不过大增加心脏负担；保证长期植入无血液成分沉着；血浓成分的损伤小到机体所能接受的程度；最好能保留一侧或一部分人体肺组织，因为人体肺有内分泌功能。植入性人工肺存在的主要问题是局部抗凝问题，需进一步开发不用肝素的血液相容性好的膜材料； 其次是保证血液在人工肺内均匀分布，最大程度获得良好的气体交换功能。

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人工肺

人工肺亦称“膜式氧合器 (membrane oxygenator)”，是一种新型人工心肺机。其功能是将静脉血动脉化，用以全部或部分取代肺脏的呼吸功能。它有体积小、换气效率高、循环血液破坏少、预充血量少、可连续长期使用等优点。人工肺选用氧和CO2通透性大的材料制成细管或薄膜，分隔血液和氧或空气，在两者不直接接触的条件下，依靠两者O2和CO2分压差，进行气体交换，使静脉血动脉化。利用细管分隔气血者称毛细管式氧合器，利用薄膜者称膜式氧合器。人工肺在胸外科及心脏外科手术、体外循环应用日趋普及，目前更致力于提高换气效率，已可完全取代旧型及鼓泡式氧合器。在急性呼吸衰竭抢救中，人工肺虽能支持换气功能，延长存活时间，但仍未能降低死亡率；而且技术要求高，化费人力、物力大，尚不能认为理想的措施。但它有赢得时间，以便有效地控制急性肺部病变或加速组织创伤的修补和功能恢复的作用。