Hengitys on spontaani kehon toiminto, joka vaihtaa hiilidioksidin hapeksi. Happi tulee verenkiertoon ja siirtyy kaikkiin kehon osiin. Kun spontaani hengitys keskeytyy vamman tai sairauden vuoksi, prosessi voidaan palauttaa mekaanisella ilmanvaihdolla.
Mekaanista ilmanvaihtoa on kahta muotoa: ylipaine ja alipaine. Positiivinen paine pakottaa ilman keuhkoihin, joka poistuu tai hengitetään luonnollisesti ilmanpaineen sammuttua. Negatiivinen paine luo tyhjiön, joka pakottaa ilman keuhkoihin. Kun tyhjiö pysäytetään, tapahtuu uloshengitys.
Positiivinen paine on yleisin ilmanvaihto. Ilma keuhkoihin työnnetään intubaatiolla. Intubaatio on prosessi, jossa steriili putki syötetään nenän tai suun kautta ruokatorveen.
Kun potilas intuboidaan, rauhoittava lääke annetaan laskimoon (IV). Rauhoittavia lääkkeitä käytetään estämään potilaita taistelemasta hengityslaitteeseen, mikä voi vahingoittaa keuhkoja. Sedaatio voi myös vähentää intubaatioon liittyvää kurkun tai nenän kautta tulevan kipua ja ärsytystä.
Negatiivinen paine on vanhin mekaanisen ilmanvaihdon muoto. Rauta -keuhko, valtava kone, joka ulottuu kaulasta alavatskaan, käytettiin ensimmäisen kerran vuonna 1929 hengitysongelmien hoitoon. Hengityksen stimuloimiseen käytetty alipaine laajentaa vatsaa, mikä voi katkaista verenkierron alavartaloon. Jalkojen säännöllinen liike on välttämätön, jotta veri ei kerry raajoihin.
Rautaisia keuhkoja käytetään nykyään harvoin koneen koon ja potilaan kyvyttömyyden vuoksi. Negatiivinen paine voi kuitenkin olla hengenpelastava ilmanvaihto. Bifhasic Cuirass on rautakeuhkojen moderni muoto, jota käytetään potilailla, joita ei voida tai ei saa intuboida. Cuirass -kone toimii samalla alipaineella kuin rauta -keuhko, mutta on paljon pienempi ja kevyempi.
Koneellinen ilmanvaihto on tarkoitettu lyhytaikaiseksi hoitoksi. Hengitystiet, keuhkot ja keuhkokuume ovat pakotetun hengityksen riskejä. Potilaat vieroitetaan usein keinotekoisesta hengityksestä hitaasti käyttämällä spontaaneja hengitystutkimuksia sen arvioimiseksi, toimivatko keuhkot kunnolla ilman tuuletusta.
Tarvittaessa koneellinen ilmanvaihto voi jatkua vuosia asianmukaisella lääkärinhoidolla. Potilaat, jotka käyttivät rauta -keuhkoja 1940 -luvulla, pysyivät yleensä koneessa yhden tai useamman vuoden ajan. Mitä kauemmin potilas käyttää keinotekoista hengitystä, sitä vaikeampaa on kuitenkin elimistön saada takaisin spontaania hengitystä.