機(jī)械通氣濕化罐細(xì)菌呼吸管路定植的實(shí)驗(yàn)研究

潘夏蓁，李天然，賈勇剛，夏艷杰，肖花蕊

有創(chuàng)機(jī)械通氣治療需先建立人工氣道，人工氣道的存在使人體喪失了上呼吸道對(duì)吸入氣的加溫、濕化作用。2012年美國(guó)呼吸照護(hù)學(xué)會(huì)建議每一例接受有創(chuàng)機(jī)械通氣的患者使用濕化[1]。加熱加濕后的氣體在呼吸管路中會(huì)產(chǎn)生冷凝水。朱明華等[2]研究指出，患者嗆咳或呼出氣體可將下呼吸道的細(xì)菌移行定植在冷凝水中，而細(xì)菌可隨冷凝水倒流入濕化罐引起濕化液污染，使用第4天至第7天的濕化罐的細(xì)菌陽(yáng)性率為31.1%～37.1%，鮑曼不動(dòng)桿菌占28.76%，銅綠假單胞菌占20.35%，與患者下呼吸道分泌物的細(xì)菌培養(yǎng)一致性為54.32%。目前，臨床上普遍使用的含加熱導(dǎo)絲的一次性呼吸機(jī)管路雖然能大大減少冷凝水的產(chǎn)生，但無(wú)法完全避免，且管路沒(méi)有集水杯，無(wú)法傾倒冷凝水[3]。因濕化罐位于管路的低位，護(hù)理人員在為患者翻身、吸痰等過(guò)程中，管路中帶菌的冷凝水很可能會(huì)反流到濕化罐。因此，很多研究發(fā)現(xiàn)濕化罐細(xì)菌培養(yǎng)會(huì)出現(xiàn)陽(yáng)性[2，4-6]。譚杏飛等[7]研究也認(rèn)為，呼吸管路、冷凝水和濕化罐濕化液培養(yǎng)結(jié)果基本一致，以銅綠假單胞菌和鮑曼不動(dòng)桿菌為主。濕化罐內(nèi)若細(xì)菌定植并不斷繁殖，細(xì)菌是否會(huì)隨著呼吸機(jī)送氣在管路的其他部位定植，目前尚無(wú)明確結(jié)論。鑒此，本研究建立30個(gè)體外模擬機(jī)械通氣的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，探討機(jī)械通氣過(guò)程中濕化罐細(xì)菌是否會(huì)隨著呼吸機(jī)氣流定植到呼吸管路其他位置，為保證人工氣道安全提供依據(jù)。報(bào)告如下。

1 資料與方法

1.1一般資料

1.1.1臨床資料 選擇香港大學(xué)深圳醫(yī)院綜合ICU，呼吸管路為費(fèi)雪派克(Fisher & Paykel)一次性雙加熱導(dǎo)絲管路，型號(hào)RT308，管路及配套每7天更換，嚴(yán)格按氣道護(hù)理常規(guī)操作。課題組征求患者及家屬知情同意以及主管醫(yī)生評(píng)估同意，每周一晨對(duì)AICU有創(chuàng)機(jī)械通氣患者隨機(jī)取樣，共采集30例患者的樣本送細(xì)菌培養(yǎng)。男21例，女9例；年齡35～81(61.53±6.97)歲。呼吸管路的使用時(shí)間為13～160(70.25±11.37)h；其中腦出血6例，顱腦損傷術(shù)后5例，心臟大血管術(shù)后3例，肝膽術(shù)后1例，消化道術(shù)后1例，感染性休克5例，心力衰竭2例，呼吸衰竭7例；痰培養(yǎng)結(jié)果陽(yáng)性23例；明確有呼吸系統(tǒng)感染16例。

1.1.2體外實(shí)驗(yàn)器材 采用德?tīng)柛?Drager)呼吸機(jī)2臺(tái)，型號(hào)分別為Savina和Evita XL。費(fèi)雪派克型號(hào)850加濕器。恒溫包(天長(zhǎng)市皖天?？惦娮訌S生產(chǎn)，規(guī)格WTFK-3701)。費(fèi)雪派克一次性呼吸機(jī)管路，型號(hào)RT308。德?tīng)柛駵y(cè)試模擬肺。滅菌注射用水(廣東艾希德藥業(yè)有限公司生產(chǎn)，規(guī)格500 mL)。

1.2方法

1.2.1病例采樣方法 由固定的院感護(hù)士對(duì)ICU正進(jìn)行有創(chuàng)機(jī)械通氣治療且使用加濕器的30例患者取濕化罐的水10 mL、無(wú)菌棉拭子濕化罐出口采樣送細(xì)菌培養(yǎng)。

1.2.2實(shí)驗(yàn)方法 ①模擬機(jī)械通氣模型的構(gòu)建。在溫度22～24℃，濕度40%～50%的獨(dú)立單間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。操作者手衛(wèi)生后，連接無(wú)菌一次性呼吸機(jī)管路，管路的Y型管連接消毒后的模擬肺，模擬肺放置于恒溫包內(nèi)，設(shè)置恒溫包溫度為38℃。恒溫包放置在病床上。呼吸管路與模擬肺的水平位置均模擬臨床實(shí)際情況。連接滅菌注射用水至濕化罐。打開(kāi)呼吸機(jī)和濕化器。設(shè)置呼吸機(jī)模式SIMV，設(shè)置參數(shù)潮氣量500 mL，呼吸頻率12次/min，氧濃度40%，氣道壓力支持12 cmH2O。在呼吸機(jī)的回路端接細(xì)菌過(guò)濾器保護(hù)呼吸機(jī)。實(shí)驗(yàn)共建立30個(gè)體外模擬機(jī)械通氣的模型，在種菌和采樣操作時(shí)，呼吸機(jī)處于待機(jī)狀態(tài)，其余時(shí)間均處于持續(xù)通氣狀態(tài)。臨床呼吸機(jī)管路7 d(168 h)更換，因此，實(shí)驗(yàn)中模型的持續(xù)通氣時(shí)間為168 h。②種植細(xì)菌。根據(jù)微生物科的建議，選擇本院ICU患者上呼吸道分泌物細(xì)菌培養(yǎng)常見(jiàn)、且容易在環(huán)境中生存的鮑曼不動(dòng)桿菌和銅綠假單胞菌兩種細(xì)菌，每15個(gè)機(jī)械通氣模型種植同一種細(xì)菌。本實(shí)驗(yàn)為更好地研究細(xì)菌在濕化水中大量繁殖后隨氣流運(yùn)動(dòng)、定植的情況，放大觀察細(xì)菌的移動(dòng)效果。當(dāng)濕化器顯示溫度達(dá)到正常范圍不再繼續(xù)上升時(shí)，向濕化罐的濕化水內(nèi)注入能提供細(xì)菌生長(zhǎng)繁殖的腦心浸液肉湯(我院微生物科配制)100 mL。然后用5 mL注射器向濕化罐內(nèi)的濕化水中注入濃度為1 500/μL的鮑曼不動(dòng)桿菌或銅綠假單胞菌2 mL。種植細(xì)菌后繼續(xù)持續(xù)通氣。③采樣方法。分別于種植細(xì)菌后第24、72、168小時(shí)，在濕化罐出口(即呼吸管路與濕化罐的連接處)、呼吸機(jī)管路的Y型管處，由院感護(hù)士用無(wú)菌棉拭子采樣，并同時(shí)留取濕化罐內(nèi)濕化水10 mL送細(xì)菌培養(yǎng)。在種植細(xì)菌后168 h用無(wú)菌剪刀剪斷呼吸機(jī)管路，增加距濕化罐出口10 cm處位置的棉拭子采樣，并送細(xì)菌培養(yǎng)。管路及配套耗材按醫(yī)療廢物處理。

1.2.3統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS25.0軟件行χ2檢驗(yàn)和Friedman檢驗(yàn)方法，檢驗(yàn)水準(zhǔn)α=0.05。

2 結(jié)果

2.1臨床樣本的細(xì)菌采樣結(jié)果 根據(jù)《醫(yī)院感染管理規(guī)范》要求，將細(xì)菌培養(yǎng)結(jié)果0～5 cfu/mL定為陰性，大于5 cfu/mL定為陽(yáng)性[2]。30例臨床機(jī)械通氣患者濕化罐內(nèi)濕化水的細(xì)菌培養(yǎng)陽(yáng)性率達(dá)46.7%(14例)，濕化罐出口的細(xì)菌培養(yǎng)陽(yáng)性率為16.7%(5例)。

2.2體外實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ筒煌瑫r(shí)間、不同采樣位置的細(xì)菌培養(yǎng)結(jié)果比較 見(jiàn)表1。

表1 體外實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ筒煌瑫r(shí)間、不同采樣位置的細(xì)菌培養(yǎng)結(jié)果比較 份(%)

2.3種菌后不同時(shí)間濕化罐出口的細(xì)菌濃度比較 見(jiàn)表2。

表2 種菌后不同時(shí)間濕化罐出口的細(xì)菌濃度比較 cfu/mL，M(P25,P75)

3 討論

3.1臨床濕化水采樣細(xì)菌培養(yǎng)陽(yáng)性的原因分析 本研究通過(guò)隨機(jī)采樣機(jī)械通氣治療中患者的濕化罐，結(jié)果顯示，在每7天更換管路的規(guī)范操作下，濕化水的細(xì)菌陽(yáng)性率達(dá)46.7%，濕化罐出口的細(xì)菌培養(yǎng)陽(yáng)性率為16.7%。這一結(jié)果與國(guó)內(nèi)研究基本一致。如譚杏飛等[7]研究發(fā)現(xiàn)，濕化罐內(nèi)的濕化水、呼吸管路及冷凝水的病原菌存在同源性，認(rèn)為患者嗆咳或呼出氣體可將下呼吸道的細(xì)菌移行定植在管路和冷凝水中，細(xì)菌可隨冷凝水倒流入濕化罐而引起濕化罐污染，這是濕化罐內(nèi)濕化水定植菌的來(lái)源。滅菌注射用水作為濕化水，不含氮、碳、無(wú)機(jī)元素及合適的pH值，理論上并不適合細(xì)菌生長(zhǎng)，但在臨床實(shí)際環(huán)境中，冷凝水除帶菌外，還含有患者嗆咳出來(lái)的呼吸道分泌物，加上濕化罐40℃左右的理想的溫度環(huán)境，這就提供了細(xì)菌在濕化罐內(nèi)定植的條件。

3.2實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷臐窕蕹隹诩?xì)菌培養(yǎng)陽(yáng)性而管路其他位置培養(yǎng)陰性的原因分析 Wenzel等[8]將同位素加入濕化罐，應(yīng)用不同流量的氣流(2～46 L/min)進(jìn)行機(jī)械通氣，在濕化罐出口端應(yīng)用過(guò)濾器進(jìn)行同位素收集，結(jié)果發(fā)現(xiàn)過(guò)濾器中并未收集到同位素，推斷細(xì)菌也只能存在于濕化罐。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，細(xì)菌在大量繁殖的情況下，可以離開(kāi)濕化罐內(nèi)的濕化水，到達(dá)濕化罐的出口。在持續(xù)168 h的通氣過(guò)程中，越來(lái)越多的細(xì)菌能到達(dá)濕化罐出口，但一直無(wú)法到達(dá)距離濕化罐10 cm處，更無(wú)法到達(dá)患者近端的Y型管處。

液態(tài)水蒸汽的直徑為0.0001 μm，而細(xì)菌的直徑為0.2～10 μm。因此，理論上水蒸汽無(wú)法攜帶細(xì)菌[9]。那么，實(shí)驗(yàn)中的細(xì)菌是通過(guò)什么方式到達(dá)濕化罐出口？我們分析細(xì)菌自身也會(huì)有一定的運(yùn)動(dòng)力，尤其在環(huán)境中存在水的情況下，可以進(jìn)行物理運(yùn)動(dòng)。濕化罐出口距離濕化水液面約6 cm，機(jī)械通氣過(guò)程中，濕化罐壁會(huì)掛滿水珠。在一定的時(shí)間內(nèi)，細(xì)菌完全可以利用濕化罐壁的水，運(yùn)動(dòng)到濕化罐出口。而濕化罐出口以上的呼吸管路因加熱導(dǎo)絲的存在，無(wú)法生成大量的水，也因此限制了細(xì)菌的運(yùn)動(dòng)，這可能也是細(xì)菌無(wú)法再進(jìn)一步借助本身動(dòng)力到達(dá)更遠(yuǎn)處的原因。另外，國(guó)外也曾有學(xué)者研究認(rèn)為被細(xì)菌污染的濕化罐內(nèi)的濕化水可能會(huì)形成低水平的細(xì)菌氣溶膠[10]。本研究結(jié)果也不排除這種可能性的存在，因?yàn)榈退降臍馊苣z攜帶細(xì)菌到達(dá)濕化罐出口，但無(wú)法到達(dá)更遠(yuǎn)的距離，這個(gè)假設(shè)也可以解釋本研究的結(jié)果。

3.3實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷臐窕蕹隹趦煞N細(xì)菌定植的量有差異的原因分析 本研究結(jié)果顯示，濕化罐出口的細(xì)菌量隨著通氣時(shí)間延長(zhǎng)逐漸增多，而銅綠假單胞菌組72 h、168 h時(shí)顯著高于鮑曼不動(dòng)桿菌組(均P<0.05)。分析原因主要和不同細(xì)菌有不同的動(dòng)力有關(guān)。銅綠假單胞菌的菌體一端有鞭毛。鞭毛為細(xì)菌的運(yùn)動(dòng)器官，有助于菌體在液體中快速游動(dòng)或在物體表面上滑行[11]。鮑曼不動(dòng)桿菌沒(méi)有鞭毛，只能利用菌毛在潮濕的表面上進(jìn)行抽搐運(yùn)動(dòng)，這種形式的移動(dòng)是由4型菌毛(T4P)的解聚驅(qū)動(dòng)的[12]。因此，鮑曼不動(dòng)桿菌本身的動(dòng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如銅綠假單胞菌，這就解釋了為何在濕化罐出口的細(xì)菌定植，銅綠假單胞菌組的濃度要高于鮑曼不動(dòng)桿菌組。

4 小結(jié)

在臨床機(jī)械通氣治療過(guò)程中，使用加熱導(dǎo)絲的呼吸機(jī)管路無(wú)法完全避免冷凝水的產(chǎn)生，且因濕化罐處于管路的低位，帶菌的少量冷凝水很可能會(huì)反流入濕化罐。濕化罐的細(xì)菌如果定植是否會(huì)隨著呼吸機(jī)送氣向患者端移動(dòng)是臨床醫(yī)務(wù)人員擔(dān)心的問(wèn)題。本研究發(fā)現(xiàn)，即使?jié)窕迌?nèi)細(xì)菌大量繁殖，動(dòng)力很強(qiáng)的細(xì)菌也無(wú)法定植到距濕化罐出口10 cm以外的管路位置。因一次性加熱導(dǎo)絲的呼吸管路無(wú)傾倒冷凝水的集水杯，如果在治療過(guò)程中為了傾倒少量的冷凝水而斷開(kāi)呼吸機(jī)管路，不僅會(huì)中斷對(duì)患者的呼吸支持，而且增加了空氣中懸浮粒子數(shù)量與細(xì)菌濃度，從而增加了醫(yī)務(wù)人員接觸生物氣溶膠的風(fēng)險(xiǎn)。因此，結(jié)合本實(shí)驗(yàn)的研究結(jié)果，提示臨床護(hù)理人員不需要反復(fù)斷開(kāi)管路去處理少量的冷凝水，因?yàn)樯倭坷淠戳髦翝窕拊斐傻募?xì)菌定植，不會(huì)隨氣流在管路其他位置定植。而濕化罐內(nèi)是否確定有低水平的氣溶膠形成，本實(shí)驗(yàn)研究尚無(wú)法確認(rèn)，還需通過(guò)進(jìn)一步研究來(lái)確定。