关于呼吸机,你该知道这9个问题
2020-04-15 20:56

关于呼吸机,你该知道这9个问题

本文来自微信公众号:放大灯(ID:guokr233),作者:放大灯团队,文章原标题:《关于呼吸机,你该知道的9个问题》,题图来自:视觉中国


新冠肺炎疫情仍未见拐点。截至4月15日16:00,全球患者总数共计1982939人,死亡人数达到126812人。[1]


上周,全英国的媒体都在医院门口关注英国首相的病情走势。当这位金发男人从ICU走出时,也没有用上重症肺炎病人必需、也是欧美医院最为紧缺的医疗器械:呼吸机。但此前他与远隔重洋的特朗普通电话时,开口就说:“我们需要呼吸机。”


一、谁缺呼吸机?


时间回到2020年2月26日,在国务院联防联控机制的发布会上,《支持复工复产十条举措》正式出台,国内疫情发展正趋于平缓。同日,美国卫生与公众服务部长Alex Azar在参议院小组听证会上指出,美国没有足够的呼吸机等物资的库存来对抗冠状病毒[2],此时,美国的新冠病毒肺炎确诊病例还不足100例。


这位部长多虑了吗?


仅一个月之后,疫情走向已是翻天覆地。自3月中旬起,呼吸机逐渐成了美国乃至全球的热门话题。




美国呼吸机相关事件时间轴

整理制图 | 放大灯团队(ID:guokr233)


直到上周,美国各州现有的呼吸机仍供不应求,以下是美国因新冠肺炎死亡人数最多的三个州(纽约州、新泽西州和密歇根州)呼吸机现有量和需求量的条形图。



美国三个州的呼吸机现有量和需求量条形图

资料来源:路透社[3],制图 | 放大灯团队


Q1: 呼吸机是干嘛的?


被上面这些呼吸机新闻轰炸了半个月,但你可能还不知道什么是呼吸机——


用呼吸机,医学上也称之为机械通气(Ventilation)。自然呼吸过程,是通过扩张胸腔形成负压,使气体入肺;机械通气则是把大于大气压的气体强行压入肺内,说是“呼吸”,更不如说“打气”。




往肺里“打气”

制图 | 放大灯团队


根据不同的连接通气方式,机械通气又能细分为无创机械通气(Non-Invasive Ventilation,NIV)和有创机械通气(Invasive Mechanical Ventilation,IMV)两种,所用设备即无创呼吸机和有创呼吸机。


其中,无创呼吸机一般通过密闭式的面罩通气,而有创呼吸机则要把通气的管道插进气管了。



一种典型的呼吸机示意图

资料来源:江苏省奥莱医疗设备有限公司产品页、瑞典Genting公司官网[4][5],制图 | 放大灯团队


听起来有创与无创呼吸机好像区别没那么大?的确,现在很多呼吸机型号兼容“有创”与“无创”两种模式。


在呼吸机中,用于加压的核心装置,可能是涡轮(低端)或者空压机(中高端),根据技术的不同,价格在15万~50万元不等。


Q2: 需要多少台呼吸机,是怎么算出来的?



治疗中进行呼吸支持的流程

资料来源:《重症新型冠状病毒感染肺炎诊疗与管理共识》[6],制图 | 放大灯团队


一个医院需要配备多少台呼吸机,有指导意见可循。


在中国,根据国家卫健委指导、武汉同济医院联合北京协和医院、中日友好医院等各家医院共同发布的《重症新型冠状病毒感染肺炎诊疗与管理共识》,重症与危重症病房应按这个比例配备呼吸机:



资料来源:《重症新型冠状病毒感染肺炎诊疗与管理共识》[6]

制图 | 放大灯团队


而在美国,呼吸机不足的问题早有警告。2015年,纽约州曾发布过一份长达272页的呼吸机分配指导文件[7],其中估算了流感疫情爆发时的呼吸机需求。


资料来源:Ventilator Allocation Guidelines, New York State Department of Health[7]


如果用1918年大流感的模型模拟严重疫情,纽约州将有80.4万流感患者就医,每周就医病人峰值为12.8万人,呼吸机需求峰值为1.8万台,与此对应的呼吸机缺口为1.5万台。


但出于各种原因,美国卫生及公共服务部早在2006年提出的呼吸机生产采购计划一直没有完成,呼吸机缺口仍然存在[21]


而在新冠肺炎流行时,纽约州长公开声明的呼吸机的缺口,是1918年大流感的估算模型的两倍。截至15日16:00,纽约州的病例已经超过20万例[1]


Q3: 为什么中国没显得“那么缺”呼吸机?


如上所述,呼吸机的需求与在院重症、危重症患者数量正相关。以湖北为例,官方数据显示,湖北地区同时在院治疗的重症、危重症患者数量总数,最高值为2月18日的11246人。


资料来源:湖北省卫生健康委员会[8]

整理制图 | 放大灯团队


另外,呼吸机作为比较容易搬运的医疗物资,从疫情较轻的地区支援重灾区也相对轻松。


工信部数据显示,全国不断向湖北地区调运呼吸机,在重症、危重症患者总数最多的2月18日,湖北省重症及危重症患者共计11246人,但2月19日时,已有9473台国产呼吸机运抵湖北;而到了2月24日,重症、危重症患者总数为8675人,而当天累计运抵湖北的呼吸机数量则达到15000台。



资料来源:工信部披露数据

整理制图 | 放大灯团队


也就是说,湖北用了不到一周时间解决了呼吸机缺口。这也可能是中国呼吸机短缺较少见报的原因之一。


4月8日,在国务院联防联控机制就医疗物资保障举行的发布会上,工信部相关人员透露的呼吸机供应量如下图。



资料来源:国务院联防联控新闻发布会披露数据[9]

整理制图 | 放大灯团队


二、 谁来造呼吸机?


随着呼吸机供需越来越紧张,很多名企开始琢磨怎么造呼吸机。比如3月23日,马斯克声称将在接下来的一周为美国提供1200台呼吸机。但遗憾的是,这1200台呼吸机并非在特斯拉或SpaceX车间生产。他从中国购买的1200余台呼吸机,也正运往洛杉矶以解燃眉之急。



Q4: 跨界造呼吸机的人那么多,靠谱吗?


但除了采购外,马斯克也试图用特斯拉的汽车零件组装出呼吸机,其中用于汽车减震悬挂的压缩气体装置成了“特斯拉呼吸机”的核心——


除了特斯拉,三月下旬,美国的通用、福特、德国的大众、英国的戴森等纷纷声明转产呼吸机。这还不够,首相也病倒的英国还集合了横跨航空航天、汽车、医疗、工程等领域的28家企业组成“呼吸机挑战联盟”,加快本国的呼吸机生产。


你一定会问:为什么是汽车企业来造?


那大概是因为车企的制造技能已经点满了:一辆汽车由几千个(3000个)零件组成,制造过程既需要高精度的加工,也需要高洁净度的无尘车间。总之,单纯讨论制造环节,造车可能比造呼吸机难多了。


不过,呼吸机的问题不止是制造,还有调试、维修等诸多问题。根据国内迈瑞医疗的说法,车企即便能生产出来也不一定能用。呼吸机不仅仅是一台机器,因为涉及到医学领域,所以必须有专业人员进行安装、校对和调试,如果出现误差,可能影响到使用效果[13]


能力不是问题,问题是经验,但经验可以找“前辈”学习一下。


Q5: 正常的呼吸机是谁造的?产能几何?


全球呼吸机市场规模10亿美元。在2018年,中国低端医用呼吸机市场规模10.7亿元人民币,高端呼吸机市场13.6亿元。呼吸机行业是个“小圈子”,全球目前仅有数家企业有能力大规模生产呼吸机。根据《环球时报》的报道,在有创呼吸机领域,头部呼吸机企业如哈美顿(Hamilton)、德尔格(Drägerwerk)等头部呼吸机公司产能约1000台/月·公司。



资料来源:东兴证券研究中心[10]

整理制图 | 放大灯团队


有创呼吸机通常用来抢救危重症患者。在该领域,瑞士哈美顿是全球最大、占据四分之一市场份额的呼吸机企业,与德国德尔格、瑞典Getinge集团以及中国的北京谊安等头部企业瓜分了半数以上的有创呼吸机市场。



资料来源:21世纪经济报道[11]

整理制图 | 放大灯团队


据工信部介绍,我国拥有呼吸机注册证的企业共有31家,其中有创呼吸机生产企业共有21家,8家的主要产品(周产能约2200台)取得了欧盟强制性CE认证,约占全球有创呼吸机产能的五分之一。



资料来源:国务院联防联控机制3月30日发布会[12]

整理制图 | 放大灯团队


回头来看特斯拉、福特、戴森等公司跨界生产呼吸机,报出的动辄上万台产能,是非常夸张的数字。


Q6: 造呼吸机,难在哪?


与口罩可以“爆产能”不同,呼吸机生产、流通需要依赖复杂的产业供应链条。一台典型的有创呼吸机有超过1000个零部件,包括呼吸机组成部件(风机、传感器、阀门等)、外壳及软件芯片等多个部分。


制造呼吸机,准备材料、生产线、人员与审批过程的时间远长于口罩。对于专业医疗设备制造商而言,生产一台呼吸机需要花费40天时间,而跨界企业从零起步则可能需要花费540天。



资料来源:21世纪经济报道[11]

整理制图 | 放大灯团队


三、疫情过后,呼吸机怎么办?


Q7: 退役的呼吸机怎么处理?


4月6日,武汉雷神山医院宣布两个ICU病区合并,部分呼吸机“退休”并闲置封存[14]。这是一个振奋人心的好消息。4月15日,雷神山医院正式休舱,清理消毒后关闭备用[15]


使用过的呼吸机需要彻底消毒。在2020年2月发布的《新型冠状病毒肺炎患者呼吸机使用感控管理专家共识》[16]中,建议严格按照消毒和灭菌规范处理新冠肺炎患者用过的呼吸机:


  • 呼吸机外表面使用75%医用酒精或双氧水彻底消毒;


  • 对于呼吸管路等外部回路,建议使用一次性呼吸机回路,使用完毕后按医疗废物销毁处置;对可重复使用的回路,推荐使用含氯制剂浸泡消毒;


  • 更换入气端过滤器;可重复消毒的过滤器采用高温高压灭菌(132℃高压蒸汽20min)


  • 对流量传感器、呼气阀等特殊元件拆卸消毒并进行常规性能检测。


退休的呼吸机也许还能为全球疫情再做出一些贡献。3月28日,意大利疾控中心医生接受界面新闻采访时表示,由于医疗物资极度缺乏,意大利也接受二手呼吸机[17]


Q8: 仓库里的呼吸机会“过期”吗?


4月4日,美联社报道称,由美国国家储备运往洛杉矶的150台呼吸机存在故障,必须进行修理[18]。4月6日,雷神山医院呼吸机退休的同一天,洛杉矶收到的坏呼吸机增加到170台[19]


库存的呼吸机也是需要维护的——《纽约时报》报道,在美国的仓库里有2109部医疗设备因缺乏维护而无法继续使用,而缺乏维护的原因是由于上一份维修合同到期后,新的合同还没谈妥,这份维护合同高达3800万美元[20]


至于呼吸机损坏的原因,被提到比较多的,是由于设备外接的电池需要更换,或者软管等配件缺失等。


Q9: 公开的呼吸机图纸,以后还能卖吗?


3月31日,呼吸机生产厂商美敦力宣布公开了旗下一款呼吸机设计图纸,并宣布与特斯拉合作扩大呼吸机产能。


尽管公开资料的这款呼吸机只是“基础款”,可用于临床或者家庭的便携式呼吸机,但还是引出了一个问题——疫情让更多公司开始造呼吸机,原本的呼吸机厂商还有生意可做吗?


在美敦力公开呼吸机的协议里,对“仿制”呼吸机做出了严苛的限制,比如包括这些:


  • 授权协议从下载时生效,到WHO宣布COVID-19不再是国际关注的突发公共卫生事件,或到2024年10月1日终止。


  • 仿制者自行承担费用和风险,生产的呼吸机仅能用于治疗COVID-19,仿制产品中必须明确指出此用途限制。美敦力不提供维修等服务,对仿制机器造成的问题不负责任。


在严格的限制和官方出面的多方合作下,我们应该不用为呼吸机厂商以后的生计发愁。而且,由于疫情,呼吸机可能会在一段时间内成为战略储备的目标之一,或许呼吸机厂商还能再热闹一阵。


References:

[1] 约翰·霍普金斯大学发布的新冠肺炎疫情实时统计数据 https://coronavirus.jhu.edu/map.html

[2] HHS部长:美国没有足够的口罩和呼吸机来应对冠状病毒大流行https://www.foxbusiness.com/markets/facemask-coronavirus-transmission-respirator-azar

[3] Reuters: Outbid and left hanging, U.S. states scramble for ventilators

https://www.reuters.com/article/us-health-coronavirus-usa-ventilators/outbid-and-left-hanging-u-s-states-scramble-for-ventilators-idUSKCN21S20D

[4] 呼吸部件名称 http://www.akylsb.com/product/18.html

[5] Getinge: Support throughout the treatment https://www.getinge.com/int/product-catalog/nava/

[6] 《重症新型冠状病毒感染肺炎诊疗与管理共识》https://www.tjh.com.cn/plmnhytf12f3/1/1111/2020/fyzl/%E6%8C%87%E5%8D%97.PDF

[7] VENTILATOR ALLOCATION GUIDELINES, New York State Department of Health

https://www.health.ny.gov/regulations/task_force/reports_publications/docs/ventilator_guidelines.pdf

[8] 湖北省卫生健康委员会每日披露新冠疫情数据,http://wjw.hubei.gov.cn/fbjd/tzgg/202002/t20200219_2129955.shtml

[9] 4月8日国务院联防联控机制新闻发布会http://www.gov.cn/xinwen/gwylflkjz85/index.htm

[10] 东兴证券研究中心研究报告,http://pdf.dfcfw.com/pdf/H3_AP202004011377367755_1.pdf

[11] 国产呼吸机“翻身仗”:海外需求爆发,核心零部件仍是关键,21世纪经济报道 http://www.21jingji.com/2020/4-2/zMMDEzODFfMTU0ODkzMQ.html

[12] 3月30日国务院联防联控机制发布会 http://www.gov.cn/xinwen/gwylflkjz74/index.htm 

[13] 【备考】呼吸机变色,从救命机器到投资神器:加价倒卖,一小时涨几万 http://www.ishijie.com.cn/category/detail/4984/

[14] 人民日报微信公众号 https://mp.weixin.qq.com/s/do5fINSvYQEGBer0h9GgrQ

[15] 雷神山医院今日休舱 https://www.thepaper.cn/newsDetail_forward_6943549

[16] 《新型冠状病毒肺炎患者呼吸机使用感控管理专家共识》,《中国呼吸与危重监护杂志》 2020年02期

[17] 意大利疾控中心医生专访:没有防护服,二手呼吸机我们也要https://www.jiemian.com/video/AGQCOAhmB28BPVVl.html

[18] Some states receive masks with dry rot, broken ventilators, AP https://apnews.com/f43781b64bacd6aa094d9404f4ab91a4

[19] California lends 500 ventilators to 4 states, 2 territories, AP https://apnews.com/f43781b64bacd6aa094d9404f4ab91a4

[20] https://www.nytimes.com/2020/04/01/us/politics/coronavirus-ventilators.html

本文来自微信公众号放大灯(ID:guokr233),作者:放大灯团队,文章原标题:《关于呼吸机,你该知道的9个问题》,题图来自:视觉中国

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