臭氧應(yīng)用于消化內(nèi)鏡手術(shù)機(jī)器人消毒的可行性探究

林鈺翔 應(yīng)佳婷 李建華 孫麗萍

（上海健康醫(yī)學(xué)院醫(yī)療器械學(xué)院，上海，201318）

0 引言

近年來，國(guó)內(nèi)消化內(nèi)鏡手術(shù)機(jī)器人逐步成熟，即將走進(jìn)臨床應(yīng)用。該類手術(shù)機(jī)器人中直接與病人接觸的部分一般采用傳統(tǒng)的消化內(nèi)鏡。傳統(tǒng)的消化內(nèi)鏡屬于一種侵入性診療儀器，包括胃鏡、十二指腸鏡、結(jié)腸鏡、直腸鏡等，在醫(yī)院臨床手術(shù)中有著十分廣泛的應(yīng)用，如用于人體的腸胃道檢查以及微創(chuàng)手術(shù)[1]。該類手術(shù)機(jī)器人中的消化內(nèi)鏡部分屬于材料特殊、精密度高的醫(yī)療器械[2]，內(nèi)有多道細(xì)長(zhǎng)的管道，如用于注射的水汽管道、用于夾取活檢組織的活檢管道、用于吸引組織的吸引管道等。這些管道細(xì)長(zhǎng)，管道的兩端開口結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，不容易清洗，再加上材料特殊，管道內(nèi)壁、管道開口和內(nèi)鏡外側(cè)容易被腐蝕，高溫耐受性差。所以基于以上消化內(nèi)鏡的特征和用途，對(duì)消化內(nèi)鏡進(jìn)行徹底清洗消毒的難度非常大。若消化內(nèi)鏡消毒不徹底，則會(huì)導(dǎo)致醫(yī)院內(nèi)以內(nèi)鏡為媒介的交叉感染問題[3]，極大地增加了患者的病情控制難度，會(huì)對(duì)患者生命健康產(chǎn)生不可估量的負(fù)面影響。因此嚴(yán)格做好消化內(nèi)鏡的消毒工作具有重要意義?；诖耍腥A人民共和國(guó)衛(wèi)生部于2004年發(fā)布了《內(nèi)鏡清洗消毒技術(shù)操作規(guī)范》，這是我國(guó)首個(gè)專門針對(duì)一項(xiàng)專業(yè)技術(shù)制定的醫(yī)院內(nèi)感染防控操作規(guī)范[4]，對(duì)消化內(nèi)鏡手術(shù)機(jī)器人的消毒具有重要參考意義。

1 消化內(nèi)鏡消毒的一般方法

消化內(nèi)鏡消毒是消化內(nèi)鏡清洗消毒的一個(gè)重要步驟。如圖1所示，消化內(nèi)鏡人工清洗消毒主要分為6步，第一步，預(yù)處理，用醫(yī)用紗布去除內(nèi)鏡管道附著的污物粘液；第二步，用流動(dòng)清水沖洗表面，用注射器沖洗內(nèi)部管道，隨后擦干；第三步，放入注有多酶洗液的酶洗槽，重復(fù)浸泡以及沖洗內(nèi)部管道；第四步，流動(dòng)水沖洗殘留，隨后擦干；第五步，使用消毒劑進(jìn)行消毒，這是本文討論的重點(diǎn)，也是防止院感的關(guān)鍵；第六步，使用流動(dòng)水沖洗殘留，最后干燥保存[5]。需要說明的是，消化內(nèi)鏡每次使用前還需要重新消毒并用流水沖洗。為了降低人工操作的失誤率，目前越來越多的醫(yī)院使用全自動(dòng)清洗機(jī)進(jìn)行清洗消毒。

圖1 消化內(nèi)鏡清洗消毒流程圖

消化內(nèi)鏡清洗消毒效果的好壞也取決于消毒的方式。一般侵入型醫(yī)療器械都需要高溫高壓滅菌，由于消化內(nèi)鏡結(jié)構(gòu)脆弱，只能進(jìn)行高水平消毒，需要?dú)缯婢⒓?xì)菌、細(xì)菌芽孢、病毒、朊毒等，使其失活，才能將醫(yī)院感染的可能性降到最低。目前國(guó)內(nèi)外消化內(nèi)鏡主要的消毒方式是化學(xué)消毒，采用的消毒劑包括戊二醛、新型過氧乙酸、酸性氧化電位水等[6]等。

1.1 戊二醛消毒

戊二醛消毒是目前醫(yī)院消化內(nèi)鏡常使用的消毒方式。戊二醛具有廣譜（對(duì)各種病原體有作用效果，如細(xì)菌、原生動(dòng)物、真菌和病毒等）、低毒、對(duì)金屬腐蝕性小等優(yōu)點(diǎn)，而且對(duì)細(xì)菌芽孢有一定的殺滅能力。戊二醛化學(xué)結(jié)構(gòu)中的兩個(gè)醛基使其具有殺菌消毒作用。

冷紅英[6]等人經(jīng)過對(duì)比研究，得出戊二醛消毒效果弱于過氧乙酸消毒的結(jié)論，而且醛類消毒劑具有腐蝕性以及強(qiáng)刺激性氣味，危害醫(yī)務(wù)人員健康，使得醫(yī)務(wù)人員患有化學(xué)傷害性腸胃炎、職業(yè)性哮喘、皮膚損傷等疾病的風(fēng)險(xiǎn)升高。此外，醛類消毒劑在環(huán)境中不易降解，危害環(huán)境。

1.2 新型過氧乙酸消毒

過氧乙酸是一種化學(xué)消毒劑，具有強(qiáng)氧化性、廣譜高效的消毒性能，而且它作用快速，在一定時(shí)間后會(huì)自行分解，是一種環(huán)境友好型、無環(huán)境污染殘留的消毒劑。新型過氧乙酸可以有效殺滅真菌、細(xì)菌、芽孢、大部分病毒等微生物，而且在低溫下（高于水的凝結(jié)點(diǎn)）就有成效。

新型過氧乙酸依靠自身的強(qiáng)氧化作用能夠氧化蛋白質(zhì)并破壞蛋白中的二硫鍵，從而破壞細(xì)菌/真菌的酶催化系統(tǒng)以及裂解細(xì)菌/真菌的細(xì)胞膜及細(xì)胞壁，起到快速殺滅微生物的作用[7]。對(duì)于病毒，過氧乙酸可以和病毒蛋白質(zhì)外殼和病毒核酸發(fā)生反應(yīng)，分解斷裂病毒的DNA和RNA。對(duì)于細(xì)菌芽孢，過氧乙酸會(huì)先破壞芽孢殼層和皮質(zhì)的通透性屏障，隨后溶解蛋白質(zhì)和DNA，使細(xì)菌芽孢失活。綜合上述反應(yīng)原理表明，新型過氧乙酸可以高效、快速地對(duì)醫(yī)療器械進(jìn)行消毒，能充分滿足大部分醫(yī)院對(duì)于醫(yī)療器械高周轉(zhuǎn)率的要求。

2 消化內(nèi)鏡臭氧消毒

2.1 臭氧消毒優(yōu)勢(shì)

臭氧是一種廣譜、高效、綠色、殺菌徹底的殺菌劑，目前廣泛應(yīng)用于空氣、水以及物體表面的消毒。臭氧除了可以高效、快速殺滅真菌、細(xì)菌、細(xì)菌芽孢和病毒，還可破壞一些細(xì)菌產(chǎn)生的毒素，如肉毒桿菌毒素，這是前文提到的兩種消毒劑不具備的優(yōu)點(diǎn)。

臭氧不穩(wěn)定，容易分解，分解的過程也是臭氧消毒殺菌的過程。臭氧在分解過程中會(huì)有中間產(chǎn)物活性氧原子(O)生成，如公式（1）所示。氧原子有強(qiáng)氧化性，可以氧化周圍存在的物質(zhì)，這是目前臭氧被認(rèn)為具有殺菌作用的主要原因，即臭氧的間接作用。當(dāng)周圍存在大量水蒸氣或者液態(tài)水時(shí)，臭氧會(huì)與H2O發(fā)生反應(yīng)，生成具有更強(qiáng)氧化性的羥基自由基(·OH)見公式（2），這是臭氧水溶液高效殺菌的根本原理。

臭氧滅活微生物的機(jī)理在分子水平上可解釋為: 臭氧進(jìn)攻微生物組成物質(zhì)中的不飽和鍵，進(jìn)而形成醛、酮或羰基類化合物，并使得氨基酸、蛋白質(zhì)、核酸等物質(zhì)變性，從而致使微生物失活[8]。臭氧還可以與部分敏感氨基酸殘基發(fā)生反應(yīng)，直接破壞蛋白質(zhì)，使微生物死亡。

在細(xì)胞水平上，臭氧對(duì)細(xì)胞的破壞作用與過氧乙酸對(duì)細(xì)胞的破壞作用相似。一方面，臭氧與細(xì)胞壁、細(xì)胞膜發(fā)生反應(yīng)，使其細(xì)胞畸變，溶解死亡[9]；另一方面，臭氧還能氧化分解細(xì)胞內(nèi)的酶，破壞酶促代謝系統(tǒng)和核酸，使得DNA、RNA無法正常工作，最終使得細(xì)胞無法新陳代謝，從而死亡，是一種高效、強(qiáng)勁的物理破壞。

臭氧消毒消化內(nèi)鏡的一般流程為：由臭氧發(fā)生器穩(wěn)定產(chǎn)生臭氧，臭氧通過管道進(jìn)入清洗倉(cāng)，與水混合產(chǎn)生臭氧水溶液。一定時(shí)間后，臭氧水溶液達(dá)到相應(yīng)的濃度，即可產(chǎn)生消毒殺菌作用。隨后持續(xù)通入臭氧氣體，維持臭氧水濃度相對(duì)恒定一段時(shí)間后，即可完成消化內(nèi)鏡清洗消毒六步流程中的消毒環(huán)節(jié)。

近年來，隨著臭氧發(fā)生器在高效化和小型化上的深入研究，固態(tài)聚合物電解質(zhì)電解技術(shù)快速發(fā)展起來。在產(chǎn)生臭氧時(shí)，只需將去離子水加入到固態(tài)電解質(zhì)膜復(fù)合電極中即可發(fā)生電解反應(yīng)，產(chǎn)生臭氧[10]。上述步驟在現(xiàn)實(shí)中可以制造一種醫(yī)用臭氧自動(dòng)洗消機(jī)來完成。自動(dòng)洗消機(jī)可由密閉消毒槽和臭氧發(fā)生器兩大部分組成，在使用時(shí)可以先將器械放入消毒槽中然后密閉，空氣依次經(jīng)過空氣壓縮機(jī)、制氧機(jī)、臭氧發(fā)生器后產(chǎn)生臭氧氣體，隨后臭氧氣體被吸入清洗倉(cāng)，與水混合形成高濃度臭氧水,進(jìn)入消毒槽中消毒消化內(nèi)鏡。

與上述兩種化學(xué)溶液消毒方式相比，使用臭氧自動(dòng)洗消機(jī)有3大優(yōu)勢(shì)：一是，臭氧水自動(dòng)洗消機(jī)在時(shí)間上比應(yīng)用20%戊二醛浸泡消毒和使用新型過氧乙酸的消毒時(shí)間都短；二是，臭氧在機(jī)器開機(jī)后就可以產(chǎn)生，無需考慮上述兩種消毒方式中溶液配比時(shí)的濃度問題和隨著使用時(shí)間增加造成的濃度下降問題；三是，臭氧水產(chǎn)生后在水中就分解，使用完后排入污水系統(tǒng)，不會(huì)造成環(huán)境污染[11]。

目前使用臭氧消毒消化內(nèi)鏡的案例比較少，隨著研究的深入，使用臭氧消毒消化內(nèi)鏡將有巨大的發(fā)展前景，本文也旨在為醫(yī)用臭氧自動(dòng)洗消機(jī)的發(fā)明制造貢獻(xiàn)一份力量。

2.2 臭氧消毒面臨的困境

臭氧消毒也面臨一些困境，具體包括以下三方面內(nèi)容。

1）保持醫(yī)用臭氧自動(dòng)洗消機(jī)無菌的難度大。由于醫(yī)用臭氧自動(dòng)洗消機(jī)的清洗倉(cāng)內(nèi)上方角落無法持續(xù)被臭氧水浸沒，時(shí)間一長(zhǎng)難免會(huì)有致病微生物殘留。所以臭氧水自動(dòng)洗消機(jī)在每次使用前后需要對(duì)清洗倉(cāng)位全方位消毒殺菌、去水垢。

2）濃度對(duì)于消毒效果的影響。由于消化內(nèi)鏡內(nèi)部的多個(gè)細(xì)長(zhǎng)管道內(nèi)臭氧水溶液的流動(dòng)性較差，而且高濃度臭氧水的濃度無法精確控制，導(dǎo)致消化內(nèi)鏡管道內(nèi)的臭氧濃度不能保證，會(huì)影響臭氧殺菌的效果。該問題可以通過提高清洗倉(cāng)內(nèi)臭氧水的流動(dòng)性來解決。

3）使用臭氧水自動(dòng)洗消機(jī)應(yīng)注意職業(yè)保護(hù)。臭氧水自動(dòng)洗消機(jī)在使用時(shí)存在一定的臭氧泄漏問題，會(huì)導(dǎo)致操作者出現(xiàn)惡心、頭迷、眩暈等不適癥狀，因此使用臭氧水洗消機(jī)時(shí)應(yīng)注意室內(nèi)通風(fēng)。

3 三種消毒方式對(duì)比

經(jīng)過相關(guān)實(shí)驗(yàn)及文獻(xiàn)查閱，本文對(duì)比了三種消毒方式，其優(yōu)缺點(diǎn)如表1所示。

表1 三種消毒方式優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比

4 結(jié)語

在消化內(nèi)鏡手術(shù)機(jī)器人中，消化內(nèi)鏡的消毒工作是一項(xiàng)專業(yè)性以及復(fù)雜性都相對(duì)較強(qiáng)的工作，其消毒質(zhì)量水平的高低關(guān)系到患者的切身利益。目前醫(yī)院內(nèi)常用的消毒方式是戊二醛消毒和新型過氧乙酸消毒，但這兩種消毒方式均存在各自的硬短板。本文探討了臭氧消毒的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，即臭氧濃溶液消毒是一種高效、廣譜、綠色的消毒方式，具有殺菌徹底、消毒無死角等特點(diǎn)，可以通過直接和間接兩種途徑破壞氧化微生物的細(xì)胞壁、細(xì)胞膜、氨基酸、蛋白質(zhì)、核酸等物質(zhì)，又可以干擾細(xì)胞的生長(zhǎng)代謝和繁殖過程，最終使其失活；同時(shí)提出臭氧消毒應(yīng)用于侵入式醫(yī)療器械消毒，如消化內(nèi)鏡消毒的新思路。通過綜合對(duì)比前人的研究發(fā)現(xiàn)，臭氧消毒方式既可高效快速消毒消化內(nèi)鏡，又沒有非常明顯的短板。綜上所述，臭氧消毒基本符合消化內(nèi)鏡理想的高水平消毒劑標(biāo)準(zhǔn)，在國(guó)內(nèi)常規(guī)使用具有一定可行性，可作為消化內(nèi)鏡手術(shù)機(jī)器人消毒方法以及醫(yī)用臭氧自動(dòng)洗消機(jī)的新研發(fā)方向。