G8341-實驗室模擬臨床潮濕環(huán)境下呼吸過濾器性能比較-譯文

1、BJABritish Journal of Anaesthesia 94 (5): 675-82 (2005)英國麻醉學雜志94 (5): 675-82 (2005)DOI識別碼：10.1093/bja/aei091 2005年2月25日提前出版版本潮濕環(huán)境下呼吸過濾器的性能：實驗室評定D. Turnbull1*、P. C. Fishei2、G. H. Mills1 和 N. J. Morgan-Hughes3謝菲爾德大學麻醉學研究部（英國南約克郡謝菲爾德2皇家海萊姆郡醫(yī)院麻 醉科（英國南約克郡謝菲爾德）3北區(qū)綜合醫(yī)院麻醉株英國南約克郡謝菲爾德）*聯(lián)系人： 電子郵箱： HYPERLINK ma

2、ilto:.uk .uk簡介：當前，熱濕交換器結合病毒與細菌過濾器（熱濕交換過濾器）廣泛應用于全身麻醉 中?；颊叻置谖镞^量造成熱濕交換過濾器堵塞是過去案例中氣道阻塞的主要原因。先前的 研究表明，熱濕交換過濾器設計上的差異可能造成過濾器在潮濕環(huán)境下堵塞。研究方法：我們在潮濕環(huán)境下對14種熱濕交換過濾器進行測試，確定造成熱濕交換過濾器 堵塞的設計特點。測試中，我們向每臺過濾器添加增量生理鹽水。同時，測量60 litre min-1 氣流量下過濾器的壓力。研究結果：經研究我們發(fā)現，若不留心，觀察者很難

3、發(fā)現向過濾器添加的生理鹽水。不同 過濾器生理鹽水添加量均不相同。此外，陶瓷疏水褶膜式過濾器不吸收生理鹽水且阻力無 變化。復合過濾器（水分交換部件為聚氨酯泡沫體或纖維素）可吸收生理鹽水，吸收后阻 力上升70-480%，與其他纖維素紙熱濕交換過濾器相比，上升幅度較明顯。結論：全身麻醉中熱濕交換過濾器的理想狀態(tài)為能夠阻斷病毒、細菌和阮病毒的傳播，即 使在潮濕環(huán)境下也具有良好的過濾性能，能夠增加吸入空氣和麻醉氣體濕度同時不增加呼吸 功。我們的研究表明，在潮濕環(huán)境下熱濕交換過濾器的性能發(fā)生了較大變化。用戶應深入 了解熱濕交換過濾器的性能變化，在預期使用條件下正確使用過濾器。Br J Anaesth 20

4、05; 94: 675-82關鍵詞：設備；呼吸過濾器；安全設備；通氣接受出版日期：2004年12月20日當前，熱濕交換器結合病毒與細菌過濾器（熱濕交換過濾器）廣泛應用于全身麻醉中。水 分交換部件可回收百分之一患者呼出水分，從而被動增加吸氣的濕度。熱濕交換過濾器中 的過濾部件可降低患者之間2 3細菌1和病毒交叉感染的風險。盡管熱濕交換過濾器已廣泛應 用于全身麻醉4中，但還是存在著嚴重的問題，包括呼吸功增加5、氣道阻塞6-8和鋰中毒9。 水分（尤其是患者分泌物、噴灑的藥物10或循環(huán)回路中的水分）阻塞熱濕交換過濾器的氣 孔時會引起氣道阻塞，造成阻力大幅度上升。值得慶幸的是，在日常使用條件下水分含量

5、不足以造成阻塞11 %但是，熱濕交換過濾器中水分過量時，用戶不易發(fā)現，因此易造成通 氣困難時臨床管理不當。之前的一項研究13表明，設計上的差異會造成熱濕交換過濾器在潮濕環(huán)境下的性能差異。在 本項試驗中，我們采用英國現有的14款熱濕交換過濾器作為研究對象。我們的研究目標是 評估潮濕環(huán)境下熱濕交換過濾器的阻塞風險，同時調查熱濕交換過濾器的特定結構特點是否 是造成阻塞的因素。f 2003年5月提交歐洲麻醉協(xié)會（格拉斯哥）圖1（A）： 一分為二的復合過濾器，左邊為聚氨酯泡沫熱濕交換器，右邊為聚丙烯病毒/細菌過濾器。（B）： 螺旋形波紋纖維素紙熱濕交換器（無熱濕交換過濾器殼）。（C）：摺狀陶瓷過濾器示例

6、（Airsafety Maxipleat）。 x所示液面為過濾器殼內可見過量液體。此外，我們還希望將閉塞風險與其他性能指標相結合，確定現有的最理想的熱濕交換過濾器， 即無效區(qū)小，過濾效果良好，水分輸出量高且阻塞風險低或增加呼吸功的可能性低的過濾器。方法接受測試的過濾器類型接受測試的10臺過濾器由英國主要的熱濕交換過濾器（HMEF）供應商提供。復合型過濾 器 Intersurgical 1941、Airsafety Comfortfit、Airsafety Slimline、Siemens Servofilter、Datex Ohmeda 1000和Vital Signs F2的熱濕交換元件為氯

7、化鈣浸漬過的聚氨酯泡沫材質，過濾元 件為聚丙烯纖維材質（圖1A）。此外，復合型過濾器The Draeger Hygrovent S、Dar Hydrobac S、Gibeck 19402和Rusch Arios的熱濕交換元件為氯化鈣浸漬過的波紋纖維素纖維（棉或木 漿）材質（圖1B），過濾元件為聚丙烯纖維材質。Pall BB2、Pall BB100、Airsafety Maxipleat （圖1C）和Intersurgical 1741則為褶狀陶瓷膜疏水過濾器。過濾器壓力s當HMEF受液體污染時，其所受氣流阻力會增加。在此次研究中，我們測量了鹽水含量 上升時的HMEF的壓力變化。一.為此，我們采

8、用醫(yī)療用氣缸（氣缸內連續(xù)氣流速度為60 L/min）、測量過濾器壓差的校準分析儀（RT-200, Allied 5米手并在安裝在患者端的HMEF中注入0.9%鹽水，每隔一段時間加注5ml，輕 醫(yī)療保健產品，已獲認證），輕搖動后，將過濾器垂直放置在實驗裝置上。過濾器中的氣流應朝患者端流動，模擬人體 吸氣過程；患者端位置最高，過濾器倒置，從而依靠患者模擬人體呼氣的過程。鹽水從過 濾器中噴出時即停止實驗。每個實驗各采用一臺新的HMEF，每個實驗進行10次；因此， 共使用20臺HMEF測量每次鹽水增量時過濾器的吸氣壓力和呼氣壓力。藏積量HMEF殼內藏積的分泌物可能顯而易見，也可能難以發(fā)現。滯留或隱藏在

9、HMEF 中的水分足以堵塞呼吸道、加大診治難度。藏積量是測量過濾器藏積患者分泌物的潛在趨 勢的一種主觀測量標準。往患者的過濾器添加5 ml的0.9%鹽水，通過觀察（DT和PCF）認 為，過濾器中的自由液體不可見時，容易引起鹽水積留。根據過濾器殼內鹽水可見之前的 鹽水量記錄藏積量。潴留量往患者端的過濾器添加5 ml的0.9%鹽水，輕輕搖動并倒置。過濾器倒置后未流失的鹽水 量即為潴留量。患者死腔容積產口簡介中經常引用的“死腔容積”為過濾器殼體的總容積。本研究出現的“死腔容積” 指的是過濾層的患者一側的HMEF內部容積，可用于測量潴留量和死腔的關系。將過濾 器垂直放置，并以1ml的增量將0.9%鹽水

10、滴注入患者端。死腔容積即為溢出前的鹽水量。 每臺過濾器模型共進行五次死腔、潴留量和藏積量的測試。每臺過濾器僅允許使用一次， 用后立即處理掉。數據借助社會科學統(tǒng)計軟件包（SPSS）進行圖形演示、計算平均值和標準差、進行t檢驗（SPSS 10，SPSS公司，芝加哥州）。結果過濾器壓力對過濾器進行測試，直到觀察員可清晰地觀測到過濾器殼內出現過量的鹽水。鹽水過量表現 為鹽水從過濾器內噴流而出。臨床應用中，若無法在過濾器內觀察到明顯可見的液體，極 有可能需要更換過濾器。測試中，褶狀陶瓷膜疏水過濾器的性能最佳。該過濾器可容納所 有滴注入的鹽水，且最大壓力與干燥狀態(tài)下的壓力相同（表格1）。纖維素纖維和泡沫型

11、的 過濾器容易吸水，所受壓力受藏積量影響（圖2）。藏積量一般情況下，除非經過嚴格檢查，否則患者很難發(fā)現到過濾器內潴留的鹽水。藏積量正是測 量過濾器滯存的鹽水量的一種主觀測量標準，如褶狀陶瓷膜疏水過濾器（表格1）。該類 型的過濾器不吸收鹽水，因此患者能輕易觀察到滴注入患者端的鹽水。（圖1C）。復合泡沫 過濾器（圖1A）容易吸收鹽水，并使過濾器內的壓力增加（圖3A）。此外，復合泡沫過 濾器吸收的鹽水無法輕易被患者發(fā)現，如：藏積的鹽水。聚氨酯泡沫的物理特性不同，泡 沫過濾器的性能也會隨之不同。凡熱濕交換元件為纖維素纖維（圖1B）的過濾器，需經氯 化鈣浸漬，從而加強吸水性。該類型的過濾器容易吸水，不僅

12、導致壓力增強（圖3B），同 時還會帶來較大的藏積量。潴留量潴留量反應藏積量（圖2）。褶狀陶瓷膜疏水過濾器不會滯存鹽水，泡沫和纖維素型的過濾 器的潴留量各不相同，其中Datex Ohmeda過濾器的鹽水潴留量為45 ml。但在絕大數臨床 條件下，過濾器不會達到如此高的污染液體潴留量。過濾器的吸氣壓力和呼氣壓力在患者端滴注可比量的鹽水時，吸氣壓力和呼氣壓力之間經常出現壓力差。對比相同鹽水 量下獲得的最大呼氣壓力和吸氣壓力會發(fā)現，14個測試用過濾器中，有9個過濾器的呼氣 壓力大于吸氣壓力。從數據上看，呼氣壓力與吸氣壓力的差異并不顯著（P=0.35），但在臨 床應用中卻可能會造成嚴重的后果（圖4）。自

13、主呼吸或控制呼吸時，個別過濾器的呼氣壓 力和吸氣壓力的壓力差可能會導致充氣過度的情況發(fā)生。討論雖然在臨床應用中出現過濾器污染物一一鹽水的可能性極低，但在標準溶液中已經存在，類 似于循環(huán)系統(tǒng)中的凝結作用。如果要推廣該測試的應用，則應將類似肺水腫或氣管支氣管液 體的溶液標準化。該研究的目的在于客觀地對比潮濕環(huán)境下HMEF的性能、找出可能導致 過濾器堵塞的設計特征。與以往采用呼吸器和肺模型來產生氣流的研究不同，本研究使用醫(yī) 療氣缸來產生60 L/min的氣流。用醫(yī)氣缸做氣流模型更易于復制。空氣單向流動使我們可 以單獨對進入和呼氣阻力進行估算。潮濕環(huán)境下HMEF阻力的測量差異在“研究設計8 14” 中

14、已做詳細說明。氣流一進入過濾器便立即測量過濾器阻力。經觀察發(fā)現，過濾器阻力與通 氣時間成反比，推斷為過濾介質中的通道擴張所致。表格1包含實驗得到的藏積量、最大吸氣壓力和最大呼氣壓力，以及從醫(yī)療器械管理局數據和發(fā)布的商業(yè)情才 示因產品停用或無法獲得過濾器數據，表中某些測試過濾器未給出鹽滲透性能；NA，表示因自本研究完成之時 器中未給出水分輸出量。以下數據為平均值(標準差SD)模型HMEF設計藏積量：(ml)呼氣測試中注 入的最大鹽水量(ml)氣流速度60 litre min -1 時 的最大呼氣壓 力(cm H2O)吸氣測試中注 入的最大鹽水量(ml)氣流速度60 litre min-1 時 的

15、最大吸氣壓 力(cm H2O)IntersurgicalHydroguardMini 1744褶狀陶瓷膜過濾器0109.3 (2.4)04.5 (0.3)AirsafetyMaxipleat褶狀陶瓷膜過濾器003.3 (0.1)03.18 (0.1)Pall BB100褶狀陶瓷膜過濾器002 (0.1)01.9 (0.1)Pall BB25褶狀陶瓷膜過濾器003.7 (0.1)03.6 (0.1)Intersurgical Filtertherm 1941泡沫復合過濾器1054.1 (0.2)105.9 (0.4)AirsafetyComfortfit泡沫復合過濾器10103.7 (0.2)1

16、54.9 (0.3)AirsafetySlimline泡沫復合過濾器251010.1 (3.8)55.2 (1.7)Datex Ohmeda 1000泡沫復合過濾器453011.1 (3.3)256.3 (0.5)Vital Signs F2泡沫復合過濾器151012.5 (4.1)54.9 (0.7)Siemens Servo-filter 172泡沫復合過濾器20154.94 (0.8)209.8 (1.1)Gibeck19402纖維素紙芯過濾器1056.8 (0.8)1013.4 (1.6)Draeger纖維素紙芯過濾202016.9 (3.7)156.7 (0.3)Hygrovent

17、S器Rusch Arios纖維素紙芯過濾器25208.8 (0.8)2010.9 (2.6)Tyco Health Care Dar Hygrobac S纖維素紙芯過濾器20209.1 (2.6)208.2 (1.9)制造商和模型Concealment volume (ml)藏積量(ml)Retention volume (ml)潴留量(ml)Dead space (ml)死腔(ml)Volume (ml)容積(ml)Intersurgical Hydroguard mini 1744Intersurgical Hydroguard Mini 1744Airsafety MaxipleatAi

18、rsafety MaxipleatPall BB100Pall BB100Pall BB25Pall BB25Intersurgical Filtertherm 1941Intersurgical Filtertherm 1941Airsafety ComfortfitAirsafety ComfortfitAirsafety SlimlineAirsafety SlimlineDatex Ohmeda 1000Datex Ohmeda 1000Vital Signs F2Vital Signs F2Siemens Servo-filter 172Siemens Servo-filter 17

19、2Gibeck 19402Gibeck 19402Draeger Hygrovent SDraeger Hygrovent SRusch AriosRusch AriosTyco Health Care Dar Hygrobac STyco Health Care Dar Hygrobac SManufacturer and model制造商和模型表2患者死腔容積、藏積量和潴留量的圖表演示。無明顯壓力表示測量容積為零。除了少數幾份HMEF堵塞的報告外6 7 8 1 5，出于對麻醉呼吸系統(tǒng)1 16引起丙型肝炎交叉污染 的機率以及亞臨床創(chuàng)傷(由插入氣管導管17 18造成)引起材料受阮病毒污染的機率

20、的考慮， 全身麻醉手術中已普遍采用HMEF，以降低上述情況的發(fā)生。過濾器堵塞的機率取決于過 濾介質和引起過濾器堵塞的溶液的性質。當過濾器中的溶液清澈且具有隱蔽性時，過濾器 堵塞的機率最高。過濾器受患者的分泌物污染時，堵塞情況會進一步加劇。在早期的報告 中，我們展示了潮濕環(huán)境下HMEF的混合性能比較。此次研究，我們更加詳細地探討了導 致過濾器在潮濕環(huán)境下堵塞的特定的設計特征。并進一步發(fā)展“藏積量”這一概念，即潮濕環(huán)境下未被觀察到的過濾器堵塞的機率的主觀測量標準。HMEF主要有兩種類型。即褶 狀陶瓷膜疏水過濾器，由礦物纖維組成并在外層涂上合成樹脂。褶狀膜內的陶瓷纖維具有 疏水性。通過冷凝機理返回水

21、分。加上孔隙小，褶狀陶瓷膜疏水過濾器是絕佳的細菌病毒 過濾器和熱濕交換器。過濾器殼體的材料表面為褶狀，擴大了材料的表面積，抵消了由孔隙 產生的阻力。另一種HMEF為復合熱濕交換過濾器。病毒過濾器的材質為聚丙烯無紡布， 熱濕交換元件的材質為聚氨酯網狀開孔泡沫或纖維素纖維（棉或木漿）。為增強吸水性和增 加水分輸出量，聚氨酯泡沫和纖維素紙通常用氯化鈣浸漬。本研究旨在于證明，不同類型的 過濾器的熱濕交換元件的過濾介質會給潮濕環(huán)境下的過濾器的性能帶來差異。根據制造商 的說明，陶瓷HMEF的疏水纖維在潮濕環(huán)境下能有效地阻止水分的滲透。然而，藥物霧化 會破壞過濾器的纖維，導致過濾器無法正常工作，因此應始終避

22、免藥物霧化。在本研究中， 陶瓷HMEF既不會滯存水分，也不會增加阻力。狀陶瓷膜疏水過濾器同樣具有極佳的病毒 過濾性能3 19 21，即使存在過量的水分也一樣。遺憾的是，該過濾器的水分輸出量較高，不4 Dateji HMIEF 1000Vital Signs F2Interupgical 1941 f- Airsafety Camfortfit Ai rsafety S-limline Si&ne-ns Medisise1C152D253035Volume -saline addd ml)符合美國試驗與材料協(xié)會19建議。Datex HMEF 1000Datex HMEF 1000Intersur

23、gical 1941Intersurgical 1941Airsafety ComfortfitAirsafety ComfortfitAirsafety SlimlineAirsafety SlimlineSiemens MedisizeSiemens MedisizeVital Signs F2Vital Signs F2Pressure across filter (cm H2O)過濾器壓力（cm H2O）Volume saline added (ml)注入鹽水量（ml）一Pressure across filter (cm H2O)過濾器壓力(cm H2O)Gibeck 19402Gi

24、beck 19402Tyco Dar Hydrobac STyco Dar Hydrobac SDraeger Hygrovent SDraeger Hygrovent SRusch AriosRusch AriosVolume of saline added (ml)注入鹽水量(ml)圖3：復合泡沫過濾器和纖維素紙芯復合HMEF在固定加注鹽水時的壓力變化。氣流：60litre min-1。一二二三力壓器濾過1注入鹽水量(ml)邳泡沫過濾器的聚氨酯泡沫的物理特性主要為泡沫密度、每英寸氣孔數(ppi)和泡沫厚度這三個 方面。每英寸氣孔數的變化范圍為(ppi)為10110，泡沫厚度的變化范圍為26

25、kg m-332kg m-3。泡沫密度越大，每英寸氣孔數越大，水分輸出量也就越大。如：過濾器Air-safety Slimline 和ComfortFit的泡沫有90 ppi，過濾器Datex Ohmeda 1000僅55 ppi。過濾器的不同性能 表明，ppi最多的泡沫，水分藏積量更低、潮濕環(huán)境下阻力上升幅度更小。制造HMEF所 需用到的模殼中的聚氨酯泡沫的ppi雖高，但生產成本也比其它類型的泡沫高。Intersurgical Hydroguard Mini 1744Intersurgical Hydroguard Mini 1744Airsafety MaxipleatAirsafety

26、MaxipleatPall BB100Pall BB100Pall BB25Pall BB25Intersurgical Filtertherm 1941Intersurgical Filtertherm 1941Airsafety ComfortfitAirsafety ComfortfitAirsafety SlimlineAirsafety SlimlineDatex Ohmeda 1000Datex Ohmeda 1000Vital Signs F2Vital Signs F2Siemens Servo-filter 172Siemens Servo-filter 172Gibeck

27、19402Gibeck 19402Draeger Hygrovent SDraeger Hygrovent SRusch AriosRusch AriosTyco Health Care Dar Hygrobac STyco Health Care Dar Hygrobac SPressure (cm H2O)壓力(cm H2O)Maximum expiratory pressure (cm H2O) across filter when wet潮濕環(huán)境下過濾器的最大呼氣壓力(cm H2O)Maximum inspiratory pressure (cm H2O) across filter when wet潮濕環(huán)境下過濾器的最大吸氣壓力(cm H2O)Manufacturer and model制造商和模型圖4：鹽水容量最大時，HMEF的呼氣壓力和吸氣壓力。氣流：60litre min。纖維素紙芯過濾器的紙芯為木漿或棉所制。纖維素紙為波紋