呼吸過濾器在臨床中的應(yīng)用進展

【摘 要】呼吸過濾器（breathing filter，BF）也稱生物過濾器、熱濕交換過濾器、人工鼻等，是一人類在呼吸回路中使用的過濾器，具有不同程度的生物濾過功能和加溫保濕作用。近年BF在臨床廣泛推廣使用，作為機械通氣（mechanical ventilation，MV）期間保護氣道、降低呼吸回路微生物污染，以及在肺功能等的臨床檢測時的應(yīng)用以避免交叉感染是控制院內(nèi)交叉感染的措施之一。

【關(guān)鍵詞】呼吸過濾器；機械通氣

【中圖分類號】R614 【文獻標識碼】A 【文章編號】1004-7484（2014）01-0049-02

呼吸過濾器（breathing filter，BF）也稱生物過濾器、熱濕交換過濾器、人工鼻等，是一大類在呼吸回路中使用的過濾器，具有不同程度的生物濾過功能和加溫保濕作用。近年BF已在臨床廣泛推廣使用，作為機械通氣（mechanical ventilation，MV）期間保護氣道、降低呼吸回路微生物污染和控制院內(nèi)感染的措施之一以及在臨床檢測中的應(yīng)用以避免交叉感染。

1機械通氣的問題

1.1 正常人自主呼吸時因鼻腔、口、咽部及氣管粘膜表面積很大，血液循環(huán)豐富，能使吸入空氣加溫、加濕，使肺泡氣接近體溫（37℃）、相對濕度為100%。氣管插管或氣管切開后，病人呼吸道自然加溫加濕調(diào)節(jié)功能喪失，吸入的氣體會變得極為干燥，無法補償呼出氣中喪失的熱量和水分；而且手術(shù)病人麻醉時體溫調(diào)節(jié)中樞受到抑制，反應(yīng)閾值增大；非寒戰(zhàn)發(fā)熱及寒戰(zhàn)反應(yīng)也受到抑制；外周血管擴張致散熱增加室內(nèi)溫度較體溫低；輸血輸液、胸腹腔沖洗等均可導(dǎo)致體溫下降。低體溫可引起基礎(chǔ)代謝率降低、肝腎功能降低，藥物代謝減慢，神經(jīng)肌肉阻滯時間和強度增加，全麻蘇醒時間延長，肺泡的氧合能力降低等，甚至嚴重影響患者的呼吸、循環(huán)功能。

1.2 氣管插管全身麻醉術(shù)后，患者并發(fā)下呼吸道感染是外科術(shù)后院內(nèi)感染的主要類型之一[1]，其發(fā)生率可高達36.5%[2]。術(shù)前呼吸道已有感染的患者，在使用麻醉呼吸機時常污染呼吸機回路管道系統(tǒng)，而麻醉機因其拆卸、安裝及麻醉用品消毒管理中受材料與條件所限，殘存的細菌和分泌物可以通過呼吸回路交叉感染給其他患者，使麻醉呼吸機成為院內(nèi)感染源之一，術(shù)后患者發(fā)生呼吸道感染的機會明顯增加[3]。麻醉機的呼吸回路與患者氣管插管后的上呼吸道直接接觸，不可避免地被呼吸道分泌物中的微生物所污染，呼氣中的水分易在呼氣螺紋導(dǎo)管中積聚，有助于細菌的生長[2]。機械通氣在實施麻醉處理和救治危重病人方面有著不可替代的重要地位，但是大量文獻表明這一治療措施本身可以造成肺部感染發(fā)生率上升[4]，參與促進急性呼吸窘迫綜合征，全身炎癥反應(yīng)綜合征和多器官衰竭[5]，最終致使機械通氣病人的病死率增加、住院時間延長和醫(yī)療費用上升。氣管插管機械通氣已被公認為是導(dǎo)致呼吸道感染的重要因素，至少引發(fā)了11%的下呼吸道醫(yī)院內(nèi)獲得性感染[6]。機械通氣后導(dǎo)致的肺炎被稱為機械通氣相關(guān)性肺炎（VAP），在外科ICU行長期機械通氣VAP的發(fā)生率達5%-67%，死亡率可達24%-71%[4]。導(dǎo)致VAP的主要原因是MV期間通氣繞過了鼻咽部，人體失去了上呼吸道濾過凈化及加濕加溫功能的保護，以及外界的病原體直接進入下呼吸道。

2呼吸過濾器

2.1 呼吸過濾器過濾機制：目前，根據(jù)呼吸過濾器濾過膜的結(jié)構(gòu)和材料不同分為三種類型：單純親水型、單純疏水型和復(fù)合型。生物過濾器是折疊式帶褶的小孔徑疏水膜，通過直接攔截、慣性沖撞、擴散攔截三種過濾機制， 復(fù)合型BF因具有較大的孔隙，在一般的臨床使用條件下（兩端的壓力差為10～14 cm H2O）即可允許水分通過，導(dǎo)致微生物的通過率增加。疏水皺褶型BF的濾過膜使用了樹脂和陶瓷，疏水性能好且孔徑小，兩端的壓力差>100 cmH2O才會通過水分[7]。疏水型PALL BB25S呼吸過濾器的濾孔直徑為0.02μm，濾菌效能均>99.999%[8]，可防止水生的和空氣中懸浮的細菌及病毒通過。

2.2 呼吸過濾器的濾菌作用：呼吸過濾器由獨特的疏水性濾膜構(gòu)成，具有防止患者體液、分泌物、血液及飛沫通過，有效濾除細菌及病毒，從而防止體液傳播病源交叉感染等特點[9，10]。同時具有濾除環(huán)路內(nèi)顆粒性異物，尤其是鈉石灰粉塵等的功效，減少對呼吸道的有害刺激。目前，在臨床存在多種呼吸過濾器，各種過濾器也有成人和兒童型號之分。美國GE—Datex—OhmedaHMEF人工鼻應(yīng)用“疏水膜”技術(shù)將含有大量微小有機物收集于兩側(cè)（冷凝水直徑1～40μm>細菌體直徑0.2～10μm>病毒體直徑0.07～0.3μm>水蒸汽直徑0.0001μm，“疏水膜”并不能阻擋水蒸汽），從而有效地控制了“醫(yī)源性感染”。該產(chǎn)品實驗室數(shù)據(jù)表明，氣體相對濕度可達97%以上，過濾率為：細菌99.999999%，病毒99.99%[11]。雖然在實驗室內(nèi)得到了令人鼓舞的結(jié)果，但是BF在臨床中的實際使用效果仍然未能得到充分確證。在使用機械通氣的過程中，氣流的方向為雙向，氣道壓力可由于咳嗽和某些病理情況而急劇升高，氣流速度可因新鮮氣流量、潮氣量的變化而改變，呼吸回路中的水分體積的改變也會對濾過器的實際效能有影響，而且實際面臨的病原微生物種類繁多，因此呼吸過濾器在臨床使用的效能難以達到實驗室數(shù)值。

2.3 呼吸過濾器的保溫保濕作用：人在正常呼吸時吸入氣體吸收上呼吸道的水分、熱量，溫度和濕度逐漸升高。在生理狀態(tài)下，主氣管中的溫度為35.3℃，相對濕度90%到達隆突后，溫度即可達到37.0℃，相對濕度為100%。這種氣道內(nèi)環(huán)境使氣道粘膜的粘液纖毛運輸系統(tǒng)發(fā)揮最大作用，可以包裹、中和、清除外來污物，并將其運出氣道[12]。在全身麻醉機械通氣時，氣管插管使患者失去了人體正常上呼吸道的保護作用，吸入的干燥冷空氣直接進入氣管下部、支氣管、肺內(nèi)。引起氣道粘膜粘液—纖毛運輸系統(tǒng)損傷，使粘液阻塞支氣管，嚴重可導(dǎo)致肺炎、肺不張等術(shù)后并發(fā)癥，影響患者術(shù)后的恢復(fù)[13]

吸入氣經(jīng)過喉、氣管和支氣管粘膜時，吸收熱和水，同時冷卻和干燥氣道粘膜，并逐漸達到核心體溫37℃和100%相對濕度（絕對濕度44mg/L）。在氣管插管的病人，氣道粘膜的粘液纖毛運輸系統(tǒng)是機體唯一保留的機械防御系統(tǒng)，具有包裹、中和、清除外來污物，并將其運出氣道的功能。氣道內(nèi)環(huán)境達到核心溫度和100%相對濕度時，粘液纖毛運輸功能達到最佳狀態(tài)，偏離此條件越大，對粘液纖毛運輸功能影響越大。

氣管插管后患者吸入的是低溫干燥、相對濕度低于5%的醫(yī)用混合氣體。這些氣體不經(jīng)過鼻咽部而直接進入支氣管，導(dǎo)致氣道內(nèi)溫度和濕度的異常降低，引起氣道粘膜損傷，損害粘液—纖毛運輸系統(tǒng)，支氣管粘膜表面分泌量減少，粘液粘彈性改變，粘膜表面滲透壓增加，氣道阻力增大。臨床表現(xiàn)為粘液阻塞支氣管，導(dǎo)致肺炎、肺不張等麻醉后呼吸系統(tǒng)并發(fā)癥。低流量麻醉技術(shù)及麻醉環(huán)路應(yīng)用人工鼻，具有減少機體熱量和水份的丟失，增加氣道內(nèi)吸人氣溫度和濕度，保護氣道粘膜的粘液纖毛運輸功能的作用。

早期研究推薦絕對濕度低限在20mg/L，在長時間通氣時，可以接受的低限是30mg/L，目前國際標準是33mg/L，而臨床常規(guī)流量設(shè)置不能達到這個標準[14]。除CO2吸收器外，麻醉環(huán)路內(nèi)的濕化措施有低流量技術(shù)以及用單軸螺紋管替代常規(guī)的雙軸螺紋管，主動濕化和被動濕化方法有各種濕化器、人工鼻等。

2.4 呼吸過濾器對呼吸參數(shù)的影響：呼吸過濾器的使用對呼吸機各參數(shù)值有一定的影響，臨床使用可作為考慮因素之一進行調(diào)整，以使呼吸機的工作更為準確穩(wěn)定，但其影響不會嚴重妨害臨床治療[15]。鑒于使用呼吸過濾器后VT可能有所下降，PETCO2、Ppeak有所升高，在使用呼吸過濾器時最好監(jiān)測PETCO2，并酌情加大VT（約36 ml），以保證患者安全。從生理學(xué)角度來看，兒童的呼吸道阻力比成人小。因此，為保持兒童較低的呼吸道阻力，在臨床應(yīng)用呼吸過濾器時，應(yīng)選擇兒童專用的呼吸過濾器。但有研究發(fā)現(xiàn)，與成人型號呼吸過濾器相比，應(yīng)用Tyco兒童型號呼吸過濾器時其對呼吸力學(xué)的影響僅表現(xiàn)為Pmean顯著升高，而Ppeak并未如臨床麻醉學(xué)雜志[8]所述的顯著升高。其結(jié)果提示我們，在機械通氣條件下和潮氣量變化范圍在100-800ml時，鑒于兒童呼吸過濾器死腔小和質(zhì)量輕的特點，如需應(yīng)用呼吸過濾器時，也可考慮用Tyco兒童呼吸過濾器代替其成人型號。侯藝威等[15]的研究表明帶與不帶呼吸過濾器的條件下，相對誤差的差異很小，趨于零，也就是說呼吸過濾器的使用未嚴重影響實際呼吸參數(shù)的穩(wěn)定性，偏離在允許可控范圍內(nèi)。

3呼吸過濾器在臨床的應(yīng)用

3.1 全麻機械通氣時人工鼻的應(yīng)用，降低術(shù)后肺部感染及避免交叉感染等。重癥患者呼吸機治療時人工鼻的使用也可降低肺部并發(fā)癥的發(fā)生率。術(shù)后氣管切開的患者也應(yīng)使用人工鼻，對吸入氣體加溫加濕減少肺部并發(fā)癥。

3.2 臨床檢測中加強交叉感染的預(yù)防與控制措施十分重要。肺功能檢查導(dǎo)致交叉感染的潛在危險性，1995年美國胸科學(xué)會（ATS）在肺活量測量標準及一口氣一氧化碳（CO）彌散量測定標準中闡述了肺功能檢查交叉感染的主要傳播途徑[16-17] 1）直接接觸：上呼吸道感染、腸道感染和血液感染可能會通過此途徑傳播。盡管乙型肝炎和獲得性免疫缺陷綜合征（AIDS）并非經(jīng)唾液傳播，但當口腔粘膜有開放性傷口、齒齦出血或咯血時就有傳染的可能性。2）間接接觸：肺結(jié)核、各種病毒感染、霧化微粒所致的機會性感染及醫(yī)院內(nèi)感染性肺炎可能會通過此途徑傳播。最有可能通過這兩種途徑污染的是接口器及最接近受檢者的閥門或管道表面。

常規(guī)肺功能檢查時，患者的呼吸道須與肺功能儀的呼吸測試管道相連接，并要求患者從復(fù)雜的呼吸回路與設(shè)備中進行最大努力的呼氣與吸氣，檢查過程常常引起患者咳嗽，故患者用力呼吸或咳嗽時的唾液、余痰、飛沫、口腔分泌物、食物殘渣等極易噴灑、粘附及沉積在檢查儀器的表面或呼吸回路中，造成污染，可能會導(dǎo)致交叉感染的發(fā)生。Rutala等和Burgos等[18-19]對患者的痰、咽拭子與患者接受檢查后肺功能儀的接口器、近端和遠端測試管道、活塞表面、傳感器表面及二氧化碳（CO2）吸收器進行細菌學(xué)培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)患者的口腔菌群和呼吸道病原菌會對儀器造成污染，在肺功能檢查的裝置、管道及媒材中有微生物的生長。已有報道可能通過肺功能檢查傳播的病原體包括結(jié)核菌、假單孢菌、耐甲氧西林金黃色葡萄球菌、軍團菌、曲霉菌、人類免疫缺陷（HIV）病毒、鼻病毒、真菌及其他上呼吸道菌叢[20-21]。Hazaleus等[22]報道：1例患者和7名醫(yī)護人員暴露于1個活動性肺結(jié)核病患者檢查用過的肺量計后7周內(nèi)，皮膚結(jié)核菌素試驗由陰性轉(zhuǎn)為陽性。Isles等[23]指出肺囊性纖維化患者洋蔥假單孢菌感染率的上升與肺功能檢查儀器的污染有關(guān)。

國外實驗室已廣泛應(yīng)用一次性呼吸過濾器。呼吸過濾器連接于受試者與呼吸儀器之間，呼出氣首先經(jīng)過過濾器，可有效阻隔受試者呼出的飛沫、呼吸道病原菌等，防止儀器的污染，避免交叉感染。臨床上，應(yīng)結(jié)合受試者的經(jīng)濟條件及病情考慮，在受試者經(jīng)濟許可的情況下，盡量使用呼吸過濾器；如果受試者患有明顯呼吸道傳染性疾病成為傳染源，如SARS、結(jié)核病等，或者免疫力低下易于受感染時，如AIDS、放化療、骨髓或器官移植術(shù)后等，則必須使用呼吸過濾器[24]。

目前國內(nèi)大多數(shù)醫(yī)院仍將一次性呼吸過濾器反復(fù)用于同一患者或多個受試者，甚至將使用后的一次性呼吸過濾器經(jīng)清洗、浸泡消毒等處理后重復(fù)使用。經(jīng)過反復(fù)清洗消毒后，一次性拋棄型呼吸過濾器的過濾介質(zhì)的結(jié)構(gòu)必然發(fā)生改變或破壞[25]，從而降低甚至失去呼吸過濾器阻隔唾沫、細菌、病毒等的作用，未能真正達到防止交叉感染的目的。因此，一次性過濾器使用后應(yīng)丟棄銷毀，絕不可清洗后再使用。

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