一種高流量加溫加濕氧療裝置的設(shè)計(jì)及臨床應(yīng)用

何瓊 劉紅立 王玉巧 闞天燕 寧夏回族自治區(qū)人民醫(yī)院重癥醫(yī)學(xué)科 （寧夏 銀川 750002）

內(nèi)容提要： 目的：為了解決高流量加溫加濕氧療設(shè)備有限不能滿足病患救治需求的問題，設(shè)計(jì)一種在重癥監(jiān)護(hù)病房能夠?qū)崿F(xiàn)的高流量加溫加濕氧療裝置。方法：該裝置由壓縮氧氣終端、壓縮空氣終端、氣體連接管路、氧氣流量計(jì)、空氣流量計(jì)、醫(yī)用加溫濕化器組成，利用醫(yī)院壓縮氣體源終端提供的恒定且較高流速的空氣和氧氣，實(shí)現(xiàn)高流量、空氧混合及加溫加濕功能。在同一醫(yī)用吊塔安裝費(fèi)雪派克高流量氧療儀及該裝置，在同一時(shí)間段設(shè)定相同的混合氣流速及混合氣體氧濃度，測定兩組裝置實(shí)際的吸入氣氧濃度，計(jì)算吸入氣氧濃度絕對(duì)誤差值，并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。結(jié)果：該裝置與費(fèi)雪派克高流量氧療儀相比，在設(shè)定提供相同流速、氧濃度的混合氣體時(shí)，實(shí)際吸入氣氧濃度絕對(duì)誤差值無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P>0.05）。結(jié)論：該項(xiàng)氧療裝置的設(shè)計(jì)及臨床應(yīng)用，可以為臨床實(shí)現(xiàn)高流量加溫加濕氧療技術(shù)提供另一途徑，提高醫(yī)療資源利用率，有一定的臨床應(yīng)用及研究價(jià)值。

經(jīng)鼻高流量加溫加濕氧療（high-flow nasal cannula oxygen therapy，HFNC），是國內(nèi)外近年來開展的一項(xiàng)新型氧療技術(shù)[1]，目前，此項(xiàng)氧療技術(shù)已開始被臨床廣泛用于呼吸衰竭患者的生命支持。與鼻導(dǎo)管吸氧，Sotello等研究發(fā)現(xiàn)HFNC能更有效地改善患者的氧合[2]。與無創(chuàng)通氣相比，眾多研究證實(shí)，HFNC提高患者舒適度和依從性。國內(nèi)成人經(jīng)鼻高流量濕化氧療臨床規(guī)范應(yīng)用專家共識(shí)中推薦建議：HFNC可臨床應(yīng)用于輕中度低氧血癥（100 mmHg≤PaO2/FiO2<300 mmHg，1 mmHg=0.133kPa）、沒有緊急氣管插管指征、生命體征相對(duì)穩(wěn)定的患者；輕度通氣功能障礙（pH≥7.3）患者也可以謹(jǐn)慎應(yīng)用。目前，該項(xiàng)氧療技術(shù)已被普遍應(yīng)用于救治重癥肺炎、急性呼吸窘迫綜合征、重癥監(jiān)護(hù)病房有創(chuàng)通氣撤機(jī)、外科術(shù)后及部分Ⅱ型呼吸衰竭的患者[2]。無論是在呼吸衰竭患者病情加重階段還是病情好轉(zhuǎn)撤離呼吸機(jī)后，HFNC均是可以被采用的救治患者不可或缺的一項(xiàng)技術(shù)。國內(nèi)外多家醫(yī)院開展HFNC技術(shù)，需要相應(yīng)的高流量氧療設(shè)備，國外常用的主要裝置有Teleflex Medical的Comfort Flo humidification system，Smiths Medical的Aquinox high flow humidification system以及Vapotherm的2000i和Precision Flow系列[3]。國內(nèi)應(yīng)用的主要是費(fèi)雪派克公司愛我（AIRVO）系列的高流量加溫加濕氧療設(shè)備[4]，其他還有斯百瑞高流量無創(chuàng)呼吸治療儀、TNI softflow機(jī)型等。一些有創(chuàng)呼吸機(jī)也在整合無創(chuàng)高流量氧療技術(shù)。隨著對(duì)高流量氧療技術(shù)的認(rèn)可及普及，需要高流量氧療技術(shù)救治的患者在增多，存在某個(gè)時(shí)間段因設(shè)備數(shù)量有限不能同時(shí)滿足所有病患治療需求的矛盾。本文以高流量加溫加濕氧療的原理及要素為基礎(chǔ)，利用重癥監(jiān)護(hù)病房常規(guī)配備的裝置設(shè)備進(jìn)行重組改造，設(shè)計(jì)一種在重癥監(jiān)護(hù)病房可實(shí)現(xiàn)的高流量加溫加濕氧療裝置。

1.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

HFNC[5]是一種為患者提供持續(xù)的、可以調(diào)控的、并相對(duì)恒定的吸入氣體的治療方式，吸氧濃度范圍21%～100%，溫度范圍31～37℃，流量范圍10～60L/min。這種氧療方式的要素有：高流量、空氧混合、加溫加濕。氧療裝置提供的流速需要超過或大致等于患者自主吸氣的流速，滿足患者自主呼吸的全部流速需求。已有的高流量設(shè)備需要空氧混合器或渦流驅(qū)動(dòng)裝置。醫(yī)院內(nèi)壓縮氣體源終端一般維持于≥0.04 kpa的壓力，可以提供恒定于至少40L/min的流速。該項(xiàng)設(shè)計(jì)利用壓縮氣體源釋放氣體提供的流速，滿足患者呼吸的全部流速需求，同時(shí)實(shí)現(xiàn)空氧混合。空氣流速和氧氣流速通過浮標(biāo)式流量計(jì)手動(dòng)調(diào)節(jié)。加溫加濕部分需要連接醫(yī)用濕化器，選用伺服型加溫控制型濕化器最佳。伺服型加溫控制型濕化器可以控制氣體離開濕化罐時(shí)的溫度達(dá)37℃，氣體繼續(xù)通過呼吸管路加熱，當(dāng)患者氣道吸入氣體時(shí)，溫度正好是37℃、相對(duì)濕度100%，絕對(duì)濕度44mg/L，并被水蒸氣飽和，達(dá)到呼吸道等溫飽和界面，此界面下的氣體使得呼吸道的黏液纖毛轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)功能處于最佳狀態(tài)[6]。伺服型濕化器的溫濕化效果更符合人體呼吸道的生理需求。

2.方法

2.1 醫(yī)用吊塔的壓縮氧氣終端通過氧氣接頭與氧氣管相連，氧氣管的一端通過掛架卡夾Ⅰ連接氧氣流量計(jì)；醫(yī)用吊塔的壓縮空氣終端通過空氣接頭與空氣管相連，空氣管的一端通過掛架卡夾Ⅱ連接空氣流量計(jì)；氧氣流量計(jì)和空氣流量計(jì)分別連接一根吸氧管，兩根吸氧管通過轉(zhuǎn)接頭與醫(yī)用濕化水罐的進(jìn)氣端相連，醫(yī)用濕化水罐的出氣端連接呼吸管道；呼吸管道連接鼻塞導(dǎo)管，然后將鼻塞導(dǎo)管導(dǎo)入患者鼻腔。

2.2 醫(yī)用濕化罐與醫(yī)用加溫濕化器相連接，將滅菌注射用水注入醫(yī)用濕化水罐，接通電源，開啟醫(yī)用加溫濕化器（圖1）。

圖1.高流量加溫加濕氧療裝置的結(jié)構(gòu)示意圖（1-醫(yī)用吊塔的壓縮氧氣終端，2-醫(yī)用吊塔的壓縮空氣終端，3-氧氣接頭，4-空氣接頭，5-空氣管，6-氧氣管，7-掛架卡夾Ⅰ，8-掛架卡夾Ⅱ，9-呼吸管道，10-醫(yī)用加溫濕化器，11-轉(zhuǎn)接頭，12-吸氧管Ⅰ，13-空氣流量計(jì)，14-吸氧管Ⅱ，15-氧氣流量計(jì)）

2.3 調(diào)節(jié)氧氣流量計(jì)和空氣流量計(jì)，空氣中的氧濃度為21%，醫(yī)用壓縮氧氣源中氧氣的濃度為99%，混合氣中氧濃度的計(jì)算公式為：混合氣氧濃度=(氧氣流速×0.99+空氣流速×0.21)/(氧氣流速+空氣流速)×100%?；旌蠚獾目偭魉?氧氣流速+空氣流速(流速單位均為L/min)。實(shí)際工作中，混合氣的氧濃度及總流速是臨床醫(yī)師根據(jù)患者實(shí)際病情個(gè)體化制定的，是由氧療裝置提供的目標(biāo)值?？諝饬魉?混合氣總流速(0.99-混合氣的氧濃度)/0.78，氧氣流速=混合氣總流速-空氣流速。根據(jù)計(jì)算出的氧氣流速和空氣流速，扭動(dòng)浮標(biāo)旋鈕調(diào)節(jié)氧氣流量計(jì)和空氣流量計(jì)，進(jìn)行高流量加溫加濕氧療。

3.應(yīng)用效果

在同一醫(yī)用吊塔安裝費(fèi)雪派克高流量加溫加濕氧療儀（呼吸濕化治療儀PT101AZ）和專利設(shè)計(jì)的高流量加溫加濕裝置，依據(jù)氧療裝置的不同分為費(fèi)雪派克組（對(duì)照組）與專利裝置組（研究組）。兩組設(shè)備在同一時(shí)間段設(shè)定相同的總流速及吸入氣氧濃度?？偭魉僮?0L/分開始，以10L/min的梯度逐步遞加至60L/分；吸入氣氧濃度自30%開始，以5%的梯度逐步增加至80%。對(duì)照組與研究組樣本數(shù)均為55。兩組在預(yù)設(shè)相同總流速及吸入氣氧濃度的條件下，在同一時(shí)間使用CY-12C型數(shù)字測氧儀測定實(shí)際吸入氣氧濃度，計(jì)算吸入氣氧濃度絕對(duì)誤差值，即測定的吸入氣氧濃度與目標(biāo)設(shè)定的吸入氣氧濃度之差。應(yīng)用SPSS 20.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。計(jì)量資料不符合正態(tài)分布，采用中位數(shù)（四分位數(shù)間距）表示。兩組間比較采用Kruskal-Wallis H秩和檢驗(yàn)，見表1。

表1.兩組吸入氣氧濃度絕對(duì)誤差(%)

4.討論

急性呼吸衰竭是患者入住重癥監(jiān)護(hù)病房的最常見原因，大約有40%患者需要進(jìn)行機(jī)械通氣。機(jī)械通氣治療技術(shù)的進(jìn)步挽救了更多患者的生命，但由于其相關(guān)并發(fā)癥的發(fā)生[7]，也大大延長了患者在監(jiān)護(hù)病房內(nèi)的停留時(shí)間并增加醫(yī)療費(fèi)用。而如何在挽救生命的同時(shí)盡量減少機(jī)械通氣的應(yīng)用，縮短監(jiān)護(hù)病房住院時(shí)間，減輕患者家庭及社會(huì)醫(yī)療保險(xiǎn)體系的負(fù)擔(dān)，是當(dāng)前呼吸治療學(xué)研究的熱點(diǎn)。目前，一種新的無創(chuàng)氧療方式：經(jīng)鼻高流量加溫加濕氧療，已被愈加廣泛地應(yīng)用于呼吸衰竭患者的救治過程中。與普通氧療相比，高流量氧療對(duì)急性低氧性呼吸衰竭具有較好的治療效果，既能有效糾正缺氧，又能提供很好的舒適度[8,9]。適當(dāng)?shù)膽?yīng)用高流量氧療還具有潛在的減少無創(chuàng)通氣及氣管插管的益處[10,11]。高流量氧療作為機(jī)械通氣撤機(jī)后的序貫治療方式，還有助于改善患者的呼吸循環(huán)指標(biāo)[12]。不僅在急重癥領(lǐng)域，在慢病管理中高流量氧療也有被推薦[13]。隨著對(duì)經(jīng)鼻高流量氧療技術(shù)的認(rèn)可，隨著該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用范圍的增加，存在局部時(shí)空內(nèi)氧療設(shè)備無法與患者數(shù)量匹配而導(dǎo)致該項(xiàng)氧療技術(shù)無法實(shí)施的矛盾。在重癥監(jiān)護(hù)病房，利用醫(yī)用吊塔的壓縮氣源，重組常規(guī)配備的耗材設(shè)備，更換更大流速調(diào)節(jié)范圍的流量計(jì)，無論理論還是現(xiàn)實(shí)均可便捷有效實(shí)現(xiàn)高流量溫濕化氧療。而這一種裝置的應(yīng)用因普通病房無空氣壓縮氣源而不能實(shí)現(xiàn)。已有多位學(xué)者探討氧療裝置的設(shè)計(jì)或改進(jìn)[14,15]，涉及提供穩(wěn)定的吸入氣氧濃度、恒定的溫濕度、供氧及溫濕化聯(lián)動(dòng)及智能反饋等。晁月甫、林洪波[16,17]均探討了文丘里裝置聯(lián)合呼吸機(jī)加溫濕化器所組成的氧療系統(tǒng)，能提供符合氧療條件的輸出，提高加溫加濕效果，改善通氣和氧合，該氧療系統(tǒng)本質(zhì)上也是一種高流量溫濕化系統(tǒng)，臨床效果與呼氣末正壓效應(yīng)、生理死腔沖刷效應(yīng)、維持黏液纖毛清除系統(tǒng)功能、降低患者上氣道阻力和呼吸功等生理學(xué)機(jī)制[18]相契合。較文丘里面罩，本文設(shè)計(jì)的高流量加溫加濕氧療裝置以醫(yī)用吊塔壓縮氣源供給氧氣和空氣，能提供更大范圍的流速要求，可以實(shí)現(xiàn)氧濃度與流速的任意匹配，聯(lián)合伺服型呼吸機(jī)加溫加濕器，媲美于費(fèi)雪派克高流量氧療儀。經(jīng)實(shí)驗(yàn)論證，該高流量加溫加濕氧療裝置在提供相同流速、吸入氣氧濃度的情況下，實(shí)際吸入氣氧濃度絕對(duì)誤差與費(fèi)雪派克高流量氧療儀相比無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P>0.05），在臨床工作允許的范圍內(nèi)?？梢猿蔀榕R床醫(yī)師在實(shí)際工作中實(shí)施高流量加溫加濕氧療技術(shù)的一種選擇。

5.結(jié)束語

高流量加溫加濕氧療技術(shù)已成為呼吸支持治療技術(shù)中的重要一部分，這項(xiàng)氧療裝置的設(shè)計(jì)及臨床應(yīng)用，可以為實(shí)現(xiàn)高流量氧療提供另一途徑，提高醫(yī)療資源利用率，救治ICU內(nèi)呼吸衰竭患者。除此以外，這項(xiàng)氧療裝置，可以提供高于60L/min的更大流速，其應(yīng)用價(jià)值有待進(jìn)一步研究。