人工氣道氣囊壓力監測及影響因素的研究進展

通耀威，謝志毅，蔣曉芳，王于強，陳軍仿，宋云林

(1.新疆醫科大學第一附屬醫院重癥醫學科，烏魯木齊 830054；2.清華大學附屬北京清華長庚醫院重癥醫學科，北京 102218)

需要保護氣道的患者，其使用帶氣囊的氣管導管非常有必要，尤其是對于需經氣管插管接呼吸機輔助呼吸的危重患者，氣囊可允許正壓通氣，避免漏氣和誤吸，降低呼吸機相關性肺炎(ventilator associated pneumonia，VAP)發生率等[1]。在人工氣道的管理過程中，必須重視對氣囊壓力的監測，如果氣囊壓力高于氣管壁所能承受的范圍，會阻礙氣道黏膜血供，減少黏膜毛細血管血流，氣管黏膜較長時間處于壓迫狀態，將造成氣管黏膜缺血、潰瘍、炎癥、壞死、氣管損傷處狹窄，甚至造成氣管食管瘺等，但如果充氣量不足以將氣囊撐起，會造成氣道漏氣和口咽部內容物吸入肺，導致VAP，而這些并發癥可通過保持最佳氣囊壓力來避免[2]。眾多因素都可使氣囊壓力發生變化，在臨床實踐中氣囊壓力在非正常范圍內的情況較為常見。因此，如何將氣囊壓力持續控制在目標水平范圍，減少并發癥是如今探究的熱點。本文就近幾年國內外有關人工氣道氣囊壓力監測及影響因素的研究現狀進行總結，為優化氣囊的管理方法帶來新思路。

1 氣囊概述

1.1 氣囊作用

在ICU或手術室內的許多患者需要氣管插管或氣管切開進行機械通氣，氣囊被設計用于密閉氣道，允許施加正壓通氣，避免誤吸等[3]。

1.2 氣囊類型

根據氣囊充氣后的容積及充氣后產生的壓力大小將人工氣道氣囊分為低容量高壓力氣囊(low volume high pressure cuff，LVHP)和高容量低壓力氣囊(high volume low pressure cuff，HVLP)。LVHP為球形氣囊，與氣管壁接觸面很小，且內部壓力高，可減少因氣囊壁發生褶皺而造成的漏氣和誤吸；但因氣管壁單位面積承受的壓力過高，大大增加了氣管壁損傷的風險，故目前臨床中已不再應用LVHP。HVLP充氣后呈圓柱形，與氣管壁接觸面積大，加之內部壓力較低，導致氣囊與氣管接觸處易形成褶皺，造成口咽部內容物順著褶皺縫隙向下流，造成誤吸；但因其對氣管壁的壓力較小，不容易造成氣管黏膜水腫、出血、壞死、潰瘍等，極大地提高了氣囊的安全性，故目前HVLP為臨床及實驗研究中較多采用的類型[4]。

1.3 氣囊壓力范圍

中華醫學會重癥醫學分會制訂的“機械通氣臨床應用指南(2006)”[5]推薦HVLP壓力應維持在25～30 cmH2O(2.45～2.94 kPa)，在此范圍內，氣囊既能有效密封氣道，起到防漏氣、誤吸等作用，又不高于氣管黏膜毛細血管灌注壓，避免氣管黏膜長時間受壓而引起的一系列并發癥。最新成人VAP預防策略中，推薦氣囊壓力在25 cmH2O(2.45 kPa)或更高水平可有效預防VAP[6]。因此，為使各種并發癥發生率降至最低，氣囊壓力應維持在推薦范圍內較高水平。

2 氣囊壓力監測

2.1 氣囊壓力

人工氣道氣囊壓力是由外部的連接導管向氣囊充氣所形成的壓力，通過壓力傳感器傳導至外部的壓力監測儀器而顯示壓力值，壓力監測值是由氣囊本身的彈性回縮力、氣管壁對氣囊的擠壓力及氣道壓產生的沖擊力組成，其大小主要由充入氣囊氣體量決定[7]。氣囊充氣后其內在壓力的高低與氣道密閉性和氣管黏膜局部壓迫缺血損傷的程度關系密切，故對氣囊壓力的監測極為重要?，F有技術并不能在臨床上對氣管黏膜所受壓力直接進行測量，而監測氣囊壓力可間接反映相應的黏膜壓力。

2.2 氣囊壓力監測技術

2.2.1 最小閉合容量技術

氣管導管插入后，先把聽診器放于氣囊在氣管的投影位置，可聽到漏氣聲，然后向氣囊內緩慢注入空氣，當漏氣聲剛好消失時，此時停止充氣，抽出0.5 mL空氣，又可聽到微弱的漏氣聲，再向氣囊內以每次0.1 mL的量注入空氣，直到患者吸氣時漏氣聲也剛好消失。有研究顯示，采用最小閉合容量技術，氣囊壓力大部分都不在標準范圍內[8]，故臨床工作中不建議使用此技術給氣囊充氣，除非在特殊情況下臨時采用，如無法對氣囊壓力進行測量時。

2.2.2 最小漏氣技術

與最小閉合容量技術相似，區別在于當漏氣聲剛好消失時，即以每次0.1 mL的量抽出空氣，直到患者吸氣時可聽到微弱漏氣聲。SELMAN等[9]為測定最小漏氣技術的準確性，對122例氣管插管患者共進行722次試驗，結果顯示，有170次(24%)氣囊壓力不在目標范圍，其中66%的氣囊過度充氣，34%氣囊充氣不足。由于此方法準確性欠佳，導致患者面臨并發癥的風險大大增加，故臨床工作中也不建議使用此技術給氣囊充氣。

2.2.3 觸摸判斷法

當向氣囊內充氣時，用手按捏與氣囊連通的外接小氣囊，當手指觸到“比鼻尖軟，比口唇硬”的程度時停止充氣，小氣囊的充盈程度可反映氣囊的充盈狀態，此法操作較為簡單且時間較其他方法更短，但氣囊壓力明顯高于標準范圍，且多種因素使得單純通過觸覺難以準確判斷壓力，故臨床工作中也不建議使用，以避免氣囊壓力異常造成不良后果[10]。

2.2.4 氣囊壓力表測量

氣囊測壓表可將壓力信號轉換為數字信號，使氣囊壓力更直觀、精確地顯示在表盤上，較其他方法能夠使氣囊更好地發揮其作用，降低VAP等并發癥的發生率[11]。臨床工作中常用到測壓表有2種，一種是傳統的彈簧管機械指針式壓力表，另一種是近年來研制的新型電子氣囊壓力表。目前臨床上用到的大多是機械指針式測壓表，可對氣囊壓力定時監測，當測量值不在目標范圍內時，應充氣或放氣再次進行測量，使得氣囊壓力控制在目標水平，目前推薦每6～8 h對氣囊壓力重新進行測量并校準。氣囊壓力因易受許多內外因素影響是呈動態變化的，定時測量并不能準確地反映其變化過程，也不能及時監測到壓力發生變化的時刻，使之難以持續維持在目標范圍，而且常規手動氣囊壓力測量和校準的操作會導致氣囊壓力下降[12]。AKDOGAN等[13]研究顯示，使用間歇式手動氣囊測壓表每4 h進行1次測壓并校準，壓力在20～30 cmH2O(1.96～2.94 kPa)范圍僅占50.1%，而且第1次測量值往往都低于20 cmH2O(1.96 kPa)。說明需要持續地對氣囊壓力進行監測，以及時發現偏差并迅速校準[14]。NAZARI等[15]研究發現，對ICU患者進行人工間歇測量氣囊壓力，此操作過程會導致氣囊壓力下降，為減少因手動測壓帶來的不良影響，應采用連續氣囊壓力監測裝置進行測壓。電子氣囊壓力表則用于持續氣囊壓力監測，近些年來有許多學者自主研制壓力監測裝置進行氣囊壓力監測，王書鵬等[16]發明了一種新型的電子氣囊壓力表[國家實用新型專利(201621033928.0)，國家發明專利(201610800041.8)]可對氣囊壓力進行持續監測，其采用高精度氣壓傳感器，可將氣囊內壓力信號轉換為電信號，應用低功耗嵌入式處理器又把電信號轉換成數字信號，氣囊壓力具體數值即可在屏幕上顯示，并配有延長管，可將壓力表放置在床旁，方便醫護人員查看，當氣囊壓力超出設定值上限或低于下限一定時間時，電子壓力表即啟動聲光報警，提醒醫護人員及時對氣囊進行放氣或補氣，此裝置大大提升了氣囊壓力監測效率。為實現對氣囊壓力智能化調控，優化氣囊管理，陸銀春等[17]研制出人工氣道氣囊壓力持續監測控制儀(國家實用新型專利，專利號：ZL 201220191762.0)，該儀器配備有液晶顯示器和微型氣泵及微型放氣電磁閥，可對氣囊壓力進行持續監測并控制氣囊壓力始終在設定目標范圍，汪明燈等[18]將該裝置用于臨床中發現，將報警值下、上限分別設置為25 cmH2O(2.45 kPa)和30 cmH2O(2.94 kPa)，24 h內對48例患者共288次氣囊壓力測量記錄值，結果顯示所有壓力值均在目標范圍內，而采用常規每6 h測壓并校準1次，達標率僅為59.5%。LORENTE等[19]研究發現在ICU使用氣囊壓力持續控制系統(n=150)時間超過48 h，對比常規間歇氣囊壓力監測(n=134)，VAP發生率分別為11.2%和22.0%，顯著降低。因此，在有條件的情況下，為了減少人工氣道相關并發癥，應采用新型電子氣囊測壓裝置對氣囊壓力進行持續監測。

3 影響氣囊壓力的因素

3.1 氣囊材質和形狀

氣囊最初的材料是由厚乳膠制成的橡膠，需壓力達200～400 cmH2O(19.6～39.2 kPa)才能將氣道密封嚴密，極易導致氣管黏膜嚴重損傷，在20世紀60年代末，人們開始采用聚氯乙烯(polyvinyl chloride，PVC)制成的HVLP，壓力達30 cmH2O(2.94 kPa)時氣囊即可緊貼氣管壁達到密封作用，防止了因氣囊壓力過高造成的嚴重并發癥，但因PVC氣囊囊壁較厚(50 μm)充氣后在氣管內易形成皺褶，不能很好地起到防滲漏等作用。近年來許多學者致力于研究新型材料，PINCIROLI等[20]研究發現采用聚氨酯(polyurethane，PU)制成的氣囊其囊壁厚度為7 μm，是PVC氣囊的1/7，當氣囊壓力稍下降時PU氣囊不易形成皺褶，仍能緊貼氣管壁，提升氣囊的密封性。BLOT等[21]研究綜合了8項體外研究和2項臨床研究及1個活體動物實驗，結果顯示PU氣囊比PVC氣囊能更好的防止滲漏，尤其是對機械通氣周期較短的外科高危患者，可能更受益于密封效果更好的PU氣囊，可有效預防VAP的發生。傳統HVLP充氣后為圓柱形，近幾年又新研制出錐形氣囊，充氣后上端直徑略大于氣管內徑，直徑由上至下(由氣管至肺方向)逐漸減小，這樣設計的氣囊在氣管內能更有效地保證緊密貼合。CHENELLE等[4]對比了圓柱形PVC氣囊、錐形PVC氣囊、圓柱形PU氣囊和錐形PU氣囊的防滲漏作用，結果顯示同種材質，錐形氣囊防滲漏作用更好，PU氣囊無論形狀如何，防滲漏作用都優于PVC氣囊。但也有研究[22]顯示，錐形氣囊與圓柱形氣囊在預防VAP及ICU死亡率均無明顯差異。還有學者[23]設計了一種雙氣囊氣管導管，該氣囊是由2個PVC氣囊上下排列組成，兩氣囊間有一個輔助端口開口，通過該開口可提供5 cmH2O(0.49 kPa)的持續正壓，可有效預防氣囊在使用過程中壓力降低，并與4種不同類型氣囊(圓柱形PVC、錐形PVC、圓柱形PU和錐形PU)進行了體外模型比較，結果顯示雙氣囊氣管導管防止液體流入下呼吸道的作用明顯優于其他氣囊。總之，新型氣囊雖可有效防滲漏，但最主要還是對氣囊壓力的管理。

3.2 患者體位

氣囊壓力的大小也受患者體位的影響，OKGUN等[24]研究發現，在入選的25例行機械通氣患者中，在常規位置(半臥位，床頭高30°，頭中立位)將氣囊壓力設置為25 cmH2O(2.45 kPa)，隨后將患者移動至16種不同的體位(頭部前屈；頭部過度伸展；頭部左側屈曲；頭部右側屈曲；頭部向左旋轉；頭部向右旋轉；床頭高45°半臥位；床頭高10°臥位；仰臥位；頭低臀高10°位；左側臥位30°、45°、90°；右側臥位30°、45°、90°)，每次換位后測量并記錄壓力值，結果發現在400例(25例×16)壓力測量值中，有10例(2.5%)<20 cmH2O(1.96 kPa)，201例(50.3%)介于20～30 cmH2O(1.96～2.94 kPa)，189例(47.3%)>30 cmH2O(2.94 kPa)，改變體位后，平均氣囊壓力由25 cmH2O(2.45 kPa)上升至(32.59±4.08)cmH2O[(3.19±0.40)kPa]。因此，建議患者體位改變后重新測量并校準氣囊壓力。

3.3 機械通氣

機械通氣時的模式和參數可影響氣囊壓力及氣囊密閉性。呼吸末正壓通氣(positive end-expiratory pressure，PEEP)模式時，根據設置參數不同，在呼吸末期使氣道處于一定的正壓狀態。CHENELLE等[4]在對HVLP滲漏的影響因素的研究中發現，應用PEEP組的氣囊滲漏量較無PEEP組明顯降低。CHAIR等[25]在研究不同PEEP水平[0、5和10 cmH2O(0、0.49和0.98 kPa)]對氣囊滲漏的影響中發現，高PEEP[10 cmH2O(0.98 kPa)]相比于低PEEP[5或0 cmH2O(0.49或0 kPa)]在減少液體滲漏方面有更加顯著的效果，表明在PEEP模式下，高的氣道壓力使氣囊壓力增加，減緩了氣囊周邊液體向下流，從而減少了液體滲漏。BLOT等[26]也認為在一定范圍內PEEP值越高，滲漏量越少，PEEP水平至少要≥5 cmH2O(0.49 kPa)以降低VAP發生率。因此，應在調整呼吸機參數或更改機械通氣模式后對氣囊壓力重新進行測量和校準。

3.4 氣囊在氣管內的位置

氣囊壓力測量值是氣管黏膜所受壓力的間接反映，當氣囊未在氣管內正確位置時，氣囊壓力監測值不能很好地反映氣管黏膜受壓情況。成人經口氣管插管深度常用20/22或21/23原則，即女性為20/21 cm，男性為22/23 cm[27]，但平均插管深度只是粗略估算，還需根據患者種族、身高、體重等調整。氣道的密閉性與氣囊在氣管內的位置密切相關，若插入太淺，氣囊可能卡在“V”字形聲門處，若插入過深，氣囊可能進入支氣管內，均不能起到氣囊的作用。故在確認氣囊壓力充足后還有漏氣或誤吸發生，應考慮氣囊位置不正確。因此，在建立人工氣道的準備階段，應根據患者自身情況，準確評估導管插入深度，插管完成后，應通過聽診、胸壁運動、胸部X線、超聲、氣管鏡等確認導管是否在正確位置，同時還應定期復查。

3.5 導管型號

建立人工氣道時氣管導管直徑能否很好地與患者氣管直徑相匹配是氣囊密閉性的重要影響因素。有研究[28-29]發現，當插入的氣管導管型號比與患者氣道相匹配的型號較大時，在氣囊尚未完全充氣就已經和氣管壁緊密貼合，即使氣囊壓力在正常范圍，氣囊壁也會折疊形成褶皺，造成漏氣和誤吸。當氣管導管型號較小時，就算氣囊完全充氣狀態也會因橫截面積較小而很難完全封閉氣道，也會導致滲漏發生。JIANG等[30]研究顯示，氣管導管外徑與氣管內徑比值<0.51，是造成滲漏的預測因子。有學者[31]認為在選擇氣管導管型號時，男性應根據身高進行選擇，身高越高，型號越大，女性應選擇在合適范圍內較小的，更有利于預防各種并發癥。因此，在建立人工氣道前要綜合評估患者自身情況，選擇合適型號的氣管導管，當確定氣囊壓力在正常范圍，氣囊在氣管內正確位置時，仍有滲漏發生，可能是導管型號不合適，應給予更換其他型號氣管導管。

3.6 護理操作

臨床護理對氣管插管的患者非常重要，可減少相關并發癥的發生。臨床常規的護理操作都會影響氣囊壓力[32]。周丹等[33]在統計各種護理操作對氣囊壓力的影響中發現，氣囊壓力在負壓吸痰過程中明顯升高，吸痰結束后10 min恢復至吸痰前水平，之后持續下降；霧化吸入10 min內無明顯變化，10 min 后開始逐漸下降；口腔護理過程中明顯升高，護理后逐漸下降，較護理前明顯降低；患者翻身時明顯升高，翻身后10 min低于翻身前，之后持續下降；吞咽時明顯升高，吞咽后5 min降至吞咽前水平，之后無明顯變化；更換管道時無明顯變化，之后略微下降。故在臨床護理操作前、中、后都應根據各項操作對氣囊壓力影響規律進行氣囊壓力監測和校準。

3.7 使用時間

DANIELIS等[14]在對72例ICU住院患者進行12 h的氣囊壓力監測中發現，前4 h內觀察到4例(5.6%)壓力不足，5例(6.9%)過度充氣，第5至8小時有7例(9.7%)壓力不足，3例(4.2%)過度充氣，最后4 h內有22例(30.5%)壓力不足，4例(5.6%)過度充氣，隨著時間推移，越來越多患者出現非正常范圍氣囊壓力。付優等[34]在觀察機械通氣患者造成低氣囊壓力[氣囊壓力<20 cmH2O(1.96 kPa)]的影響因素中發現，在低氣囊壓力發生較多的患者中，其氣管導管使用時間明顯延長，表明氣管導管使用時間越長，低氣囊壓力發生越頻繁。因此，隨著同一氣管導管使用時間延長，應加強對氣囊的管理或給予更換新的氣管導管。

3.8 其他因素

海拔高度變化會影響氣囊壓力，隨著海拔升高，大氣壓力降低，氣囊內空氣膨脹，氣囊壓力升高，但氣囊壓力與海拔高度并無線性關系[35]。建立人工氣道是直升機緊急醫療服務(helicopter emergency medical service，HEMS)運送危重病人的常用干預措施，有研究[36]顯示，在轉診機構插管后存在HEMS的患者，平均氣囊壓力升高到70 cmH2O(6.86 kPa)，高出推薦最高值40 cmH2O(3.92 kPa)。故應在建立人工氣道時配備氣囊壓力監測儀器，確保在HEMS過程中氣囊壓力在正確范圍。溫度變化也影響氣囊壓力，RUBES等[37]研究顯示，在手術中深低溫過程，氣囊壓力明顯下降，且溫度越低，氣囊壓力越低。臨床經驗對氣囊壓力沒有顯著影響，但每隔一段時間舉辦1次訓練研討會可以使氣囊壓力更好的維持在正確范圍，防止并發癥發生[38]。另外，氣囊壓力還與患者自身因素有關，如氣道順應性、氣道壓力、自主呼吸強弱等。

4 結語

人工氣道氣囊壓力的監測在人工氣道管理中至關重要，如何讓氣囊更好地起到密封氣道、防止滲漏等作用，減少并發癥，最主要還是氣囊壓力的管理。近年來眾多學者研制出新型儀器，可持續監測并控制氣囊壓力，新材質、新形狀的新型氣囊，也可提高氣道密閉性。另外，氣囊壓力受多種因素影響呈動態變化，醫護人員需充分認識氣囊壓力變化的規律，更好地管理氣囊壓力。如何優化氣囊壓力管理，改善患者預后，仍需大量臨床實踐探究。