簡易呼吸器通氣效果影響因素及改良研究進(jìn)展*

李冬梅 綜述，楊相梅 審校

(重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院呼吸與危重癥醫(yī)學(xué)科，重慶 400016)

簡易呼吸器(球囊面罩)也稱皮球、氣囊或呼吸囊，是臨床最為簡單的人工呼吸裝置[1]，因其具有結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、便于攜帶、無需電源或氧源、成本低廉等特點(diǎn)，在臨床工作中被廣泛應(yīng)用。在實(shí)行心肺復(fù)蘇術(shù)、需要呼吸支持的患者院內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)、呼吸困難患者插管前通氣、機(jī)械通氣患者人工膨肺吸痰、麻醉機(jī)故障緊急通氣或呼吸機(jī)短暫代替等多種情況下，簡易呼吸器能有效糾正低氧血癥，改善患者呼吸功能，是進(jìn)行人工通氣的有效手段[2-3]。但影響簡易呼吸器通氣效果的因素眾多，且過度通氣會(huì)造成患者誤吸、反流，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致窒息或死亡[4]。本文旨在通過對簡易呼吸器通氣效果的影響因素及其改良進(jìn)展進(jìn)行綜述，以期為學(xué)者開展相關(guān)研究提供客觀的科學(xué)依據(jù)。

1 使用簡易呼吸器進(jìn)行心肺復(fù)蘇術(shù)時(shí)的通氣策略

人工通氣是搶救呼吸衰竭或心臟驟?；颊叩闹匾R床技能。簡易呼吸器仍然是院前或院內(nèi)緊急情況下通氣的首選和最簡便的方法[5]。根據(jù)2015年美國心臟協(xié)會(huì)心肺復(fù)蘇相關(guān)指南中對通氣的推薦意見，對于簡易呼吸器通氣的患者，應(yīng)給予每公斤體重6～7 mL的潮氣量，保持每分鐘8～10次的通氣頻率。對于建立高級氣道的患者,應(yīng)該每6秒進(jìn)行1次人工通氣(10次/分鐘)，同時(shí)持續(xù)心臟按壓[6-8]。在使用簡易呼吸器進(jìn)行通氣時(shí)，救援人員根據(jù)患者胸廓的起伏情況來判斷通氣是否有效[7]，同時(shí)觀察患者嘴唇與面部顏色的變化。目前，在心肺復(fù)蘇時(shí)是否需要監(jiān)測分鐘通氣量、峰壓、潮氣量等參數(shù)，相關(guān)指南沒有推薦，但是許多研究用這些指標(biāo)來檢驗(yàn)新開發(fā)的通氣設(shè)備的合理性。除此之外，一些研究還關(guān)注了患者血流動(dòng)力學(xué)改善情況、搶救成功率及復(fù)蘇后并發(fā)癥發(fā)生情況[8-9]。

2 簡易呼吸器通氣效果的影響因素

盡管簡易呼吸器看起來相對簡單易用，但即使是經(jīng)過高級培訓(xùn)和經(jīng)驗(yàn)豐富的操作人員仍然很難正確使用[10]，操作時(shí)經(jīng)常導(dǎo)致分鐘通氣量不足或過度通氣[11-12]。簡易呼吸器的通氣效果高度依賴于患者和操作者相關(guān)因素，其中患者相關(guān)因素包括年齡、肥胖、胡須、無牙、解剖學(xué)差異、頜骨突出和面部外傷；操作者因素包括手的大小、握力、性別、身體狀況、工作經(jīng)驗(yàn)、參加培訓(xùn)、操作時(shí)分心和應(yīng)對壓力的技巧。這些因素都會(huì)影響簡易呼吸器的通氣效果[7]。

2.1患者因素 YILDIZI等[13]調(diào)查了576例行擇期手術(shù)的全身麻醉成年患者,并在術(shù)中記錄了患者面罩通氣不足的表現(xiàn)，包括嚴(yán)重氣體泄漏、胸廓無起伏、血氧飽和度下降等情況，多因素分析結(jié)果顯示，體重、年齡、男性、Mallampati分級越高、打鼾史、無牙和有胡須等因素與通氣不足相關(guān)。KHETERPAL等[14]在24個(gè)月中收集了22 660例嘗試面罩通氣患者的數(shù)據(jù)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，患者下頜受限、異常頸椎活動(dòng)、睡眠呼吸暫停、打鼾、肥胖等因素與面罩通氣不足相關(guān)。

2.2操作者因素 青華等[15]調(diào)查186名急診護(hù)士心肺復(fù)蘇技能掌握情況時(shí)發(fā)現(xiàn)，簡易呼吸器的按壓無移位率和手法固定準(zhǔn)確率分別為33.3%、8.6%。人工操作的簡易呼吸器位置固定的不準(zhǔn)確，會(huì)導(dǎo)致漏氣引起潮氣量偏差，最終影響有效通氣。年齡越大、工齡越長、工作經(jīng)驗(yàn)越豐富更能提高通氣質(zhì)量。楊一丹等[16]研究發(fā)現(xiàn)，人工操作簡易呼吸器時(shí)常出現(xiàn)擠壓氣囊的頻率過快，造成潮氣量過大等問題。王穎等[17]研究顯示，不同手型對擠壓簡易呼吸器所產(chǎn)生的潮氣量也不同，其中小手單手?jǐn)D壓幾乎都達(dá)不到400 mL，大手單手?jǐn)D壓產(chǎn)生的有效氣體量為520～650 mL，中手單手?jǐn)D壓為435～635 mL；而且不同擠壓方式產(chǎn)生的有效氣量也不同，其中大手、中手五指伸展?fàn)顟B(tài)產(chǎn)生的有效氣量明顯高于五指一般分開狀態(tài)，小手雙手產(chǎn)生的有效氣量明顯高于五指一般分開和伸展?fàn)顟B(tài)。因此，不同手型、不同擠壓方式及使用不同的簡易呼吸器所產(chǎn)生的有效氣量各不相同，有可能導(dǎo)致患者通氣不足或過度。醫(yī)務(wù)人員對周圍環(huán)境的熟悉程度、嘈雜的環(huán)境、有無干擾因素的情景也會(huì)影響通氣效果[18-19]。覃碧云等[20]研究顯示，在院前急救過程中，醫(yī)務(wù)人員少、路途顛簸、搶救空間過于狹小等諸多不利因素都會(huì)影響簡易呼吸器使用。

3 提高簡易呼吸器通氣效果的研究進(jìn)展

為了避免操作者在使用簡易呼吸器時(shí)發(fā)生通氣不足或過度通氣的情況，減少患者誤吸、反流或窒息的發(fā)生，研究者致力于改良簡易呼吸器的使用手法來減少面罩的漏氣量、改良簡易呼吸器本身或研發(fā)新設(shè)備來提高簡易呼吸器通氣時(shí)輸送潮氣量的精準(zhǔn)性。

3.1改良簡易呼吸器的使用手法 為改善通氣效果，SOLEIMANPOUR等[21]比較了對模型通氣時(shí)傳統(tǒng)EC手法、大魚際固定面罩法、大魚際面罩固定法(慣用手)-EC手法(非慣用手)、EC手法(慣用手)-大魚際面罩固定法(非慣用手)4種手法使用簡易呼吸器時(shí)所產(chǎn)生的潮氣量，結(jié)果顯示，新手采用EC手法(慣用手)-大魚際面罩固定法(非慣用手)更能成功產(chǎn)生心肺復(fù)蘇時(shí)所需要的潮氣量，但有經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)務(wù)人員用這4種手法進(jìn)行通氣時(shí)效果沒有顯著差異。STRZELECKI等[22]將一種新的面罩固定方法LASOO(Lift、Apply、Slide、Oppose、Observe)與傳統(tǒng)EC手法進(jìn)行對比，以確定在技能實(shí)驗(yàn)環(huán)境中向新手授課時(shí)，二者在潮氣量方面是否有差異。該研究結(jié)果顯示，新手使用LASOO手法時(shí)比使用EC手法時(shí)能產(chǎn)生更多的平均潮氣量(320 mLvs.304 mL)。但這些研究只針對實(shí)驗(yàn)技能授課，沒有外推至臨床，缺乏有效的說服性。為了提高簡易呼吸器的通氣效果，研究者們不僅要從面罩持握手法上尋求改良，同時(shí)也要重視對醫(yī)務(wù)人員的操作考核和理論培訓(xùn)，以期能重視操作細(xì)節(jié)、熟練掌握動(dòng)作要領(lǐng)。顧月群等[23]研究顯示，在簡易呼吸器通氣技能培訓(xùn)后，隨著時(shí)間的延長，護(hù)士的技術(shù)保留會(huì)進(jìn)行性下降，再培訓(xùn)周期不宜超過6個(gè)月。強(qiáng)化護(hù)士培訓(xùn)及考核頻次是簡易呼吸器通氣技術(shù)熟練性的保證。

3.2對現(xiàn)有簡易呼吸器進(jìn)行改良 NEHME等[24]試圖優(yōu)化簡易呼吸器的尺寸和形狀來提高通氣質(zhì)量。根據(jù)《2005國際心肺復(fù)蘇指南》規(guī)定的8～10次/分鐘的通氣頻率和每分鐘6～7 mL/kg的潮氣量，該研究要求70名有300 h臨床實(shí)習(xí)經(jīng)驗(yàn)的莫納什大學(xué)的大三護(hù)理學(xué)生分別用容量為1 600 mL或1 000 mL的簡易呼吸器對體重為80 kg的模擬心臟驟停的模型進(jìn)行通氣。通氣結(jié)果顯示,采用1 000 mL容量的簡易呼吸器時(shí)，提供不恰當(dāng)潮氣量和通氣頻率的人數(shù)分別降低了27%和23%。由此可見，即使對簡易呼吸器進(jìn)行最簡單的更改，也可以優(yōu)化人工通氣的效果。

CHO等[25]在傳統(tǒng)簡易呼吸器上繪畫了圖形來規(guī)定手指的放置，使用時(shí)大拇指和中指輕輕觸碰后松開皮囊，以期望產(chǎn)生500～600 mL的潮氣量。83名參與者對模型進(jìn)行通氣，結(jié)果顯示,改良后的簡易呼吸器更能提供穩(wěn)定的潮氣量。但是參與人員包含醫(yī)生、護(hù)士、消防救援人員，他們對急救技能的掌握能力不同，且每個(gè)人的手型大小不盡相同，最終會(huì)影響結(jié)果。在此基礎(chǔ)上，LIM等[26]研制了帶有通氣頻率報(bào)警裝置的簡易呼吸器，該裝置發(fā)出滴答聲提示操作者時(shí)間過去1 s，每隔6 s則會(huì)發(fā)出嗡嗡聲，以此來保證心肺復(fù)蘇時(shí)每分鐘進(jìn)行10次通氣的需求。該研究結(jié)果顯示，急救人員對模型使用改良后的簡易呼吸器能提供更穩(wěn)定的通氣頻率，但是該設(shè)備不能識(shí)別通氣時(shí)有無潮氣量泄漏，通氣不足或過度通氣等情況。

ZOBRIST等[27]設(shè)計(jì)了一款鑲嵌在球囊內(nèi)的內(nèi)置集成式手柄簡易呼吸器，其設(shè)計(jì)理念是單人使用簡易呼吸器時(shí)，一手向下用力緊扣面罩，一手?jǐn)D壓球囊，手柄在被擠壓的同時(shí)產(chǎn)生向下的力，在雙向壓力的作用下保證面罩的密閉性，從而提高潮氣量。70名醫(yī)務(wù)人員對模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，平均潮氣量提高了90 mL，80%的受訪者表示更愿意使用改良后的裝置。但是一味單純強(qiáng)調(diào)提高潮氣量會(huì)導(dǎo)致過度通氣，過高的壓力會(huì)造成面部皮膚損傷，過度用力按壓面罩可能會(huì)使患者下頜下壓導(dǎo)致阻塞氣道。隨后他們將手柄置于球囊外側(cè)，并進(jìn)行隨機(jī)交叉實(shí)驗(yàn)，結(jié)果顯示,該設(shè)備并沒有提高平均潮氣量，且超過一半的參與者不會(huì)傾向使用此設(shè)備。黃俊俊等[28]對傳統(tǒng)的簡易呼吸器進(jìn)行了改進(jìn)，設(shè)計(jì)了一種既能防止面罩漏氣，又可以對面罩給氧進(jìn)行定量給氧的簡易呼吸器。該裝置由4部分組成：頭頸部支架、面罩固定器、球囊按壓裝置、測壓儀。但是該裝置只停留在研究設(shè)計(jì)階段，沒有生產(chǎn)樣品進(jìn)行驗(yàn)證，其臨床意義不能驗(yàn)證。

3.3研發(fā)新設(shè)備 WAGNER-BERGER等[29]研發(fā)了一款新型基于壓力響應(yīng)式氣體流量的簡易呼吸器裝置，該裝置在提供足夠潮氣量的同時(shí)，可顯著降低吸氣流速和氣道壓力峰值。新裝置里有特殊的壓力響應(yīng)閥，當(dāng)操作者感到擠壓球囊的阻力越來越大時(shí)，表明存在過度通氣；其次，如果流速過快，壓力響應(yīng)閥的顏色指示器會(huì)在視覺上進(jìn)行提示。該研究評估了傳統(tǒng)簡易呼吸器與該裝置對常規(guī)麻醉誘導(dǎo)成年患者呼吸力學(xué)的影響，結(jié)果顯示，該設(shè)備可將最大吸氣流速從傳統(tǒng)簡易呼吸器的120 L/min降至40 L/min，從而顯著降低吸氣流速和氣道峰值壓力，同時(shí)提供足夠的潮氣量。但是，該研究在全身麻醉插管的無呼吸道疾病的患者中驗(yàn)證，患者插管前會(huì)預(yù)充氧，因此無法確定此研究結(jié)果是否可以外推至心臟驟停的患者或其他有呼吸系統(tǒng)疾病的患者，并且結(jié)局指標(biāo)沒有包括動(dòng)脈血?dú)庵笜?biāo)，無法客觀評價(jià)其通氣效果。

ABDO等[30]開發(fā)了一款人工通氣時(shí)的非侵入性通氣反饋裝置，該設(shè)備可鑲嵌進(jìn)任何類型的復(fù)蘇器，如面罩、氣管插管，然后檢測人工通氣時(shí)的參數(shù)，包括潮氣量、呼吸頻率，并在屏幕上提供有關(guān)通氣質(zhì)量的直接反饋，當(dāng)通氣錯(cuò)誤時(shí)會(huì)提供視覺和聽覺的警示。研究者招募了40名醫(yī)務(wù)人員對模擬呼吸驟停的人體模型通氣，參與者在使用或不使用通氣反饋裝置的情況下以隨機(jī)順序?qū)θ梭w模型通氣5 min，其中一組通過面罩通氣，另一組通過氣管導(dǎo)管通氣。該研究結(jié)果顯示，面罩組通氣成功率從15%提升到90%，氣管插管組從15%提高到85%。但是該設(shè)備不能檢測單次通氣時(shí)的吸氣和呼氣時(shí)間及氣道峰值壓力。

BENNETT等[31]生產(chǎn)了一款實(shí)時(shí)反饋設(shè)備--增強(qiáng)型嬰兒復(fù)蘇器，可用于培訓(xùn)護(hù)理人員。該裝置被安裝在呼吸面罩和球囊之間，其設(shè)計(jì)目的是在通氣過程中識(shí)別泄漏、阻塞和不適當(dāng)?shù)暮粑l率。實(shí)時(shí)反饋裝置可測量通過簡易呼吸器傳遞的流量、壓力、通氣頻率，該裝置用算法通過一個(gè)簡易界面提醒操作者在操作時(shí)出現(xiàn)的空氣泄漏、阻塞及錯(cuò)誤通氣頻率等情況。該設(shè)備還記錄使用時(shí)的通氣參數(shù)數(shù)據(jù)，培訓(xùn)人員和操作者可查看這些參數(shù)的記錄，并確定哪些變量有助于特定的訓(xùn)練或?qū)嶋H復(fù)蘇事件。該設(shè)備可預(yù)防通氣不足導(dǎo)致的并發(fā)癥，也可降低因操作不當(dāng)而導(dǎo)致的不必要的死亡率。但是，該研究存在的如下問題：(1)僅驗(yàn)證了增強(qiáng)型嬰兒復(fù)蘇器在嬰兒模型中的通氣效果，其功能尚未在臨床實(shí)踐中評估，并且測試的是樣機(jī)而不是面向市場的產(chǎn)品，樣機(jī)針對的是兒童而不是成人；(2)未評估使用者和該裝置間的交互，而臨床醫(yī)生正確使用該設(shè)備的能力需要進(jìn)行評估；(3)測試的是肺部模型而非臨床患者。

4 小結(jié)與展望

簡易呼吸器結(jié)構(gòu)簡單，在臨床工作中用途廣泛，但操作時(shí)易受多種因素影響，往往不能產(chǎn)生理想的通氣效果，從而導(dǎo)致患者誤吸、氣壓傷、肺炎、窒息或死亡的發(fā)生[32]。為提高通氣效果，增加搶救成功率，研究者致力于改良簡易呼吸器的使用手法來減少面罩的漏氣量、優(yōu)化現(xiàn)有的簡易呼吸器或研發(fā)新設(shè)備來提高人工通氣時(shí)潮氣量和呼吸頻率的精準(zhǔn)性。但是僅僅只局限于這2個(gè)指標(biāo)是不夠的，還應(yīng)關(guān)注通氣時(shí)的氣道峰值壓以此避免因胃食管擴(kuò)張反流引起的嚴(yán)重后果。上述研究均在人體模型上實(shí)驗(yàn)，沒有考慮實(shí)際心肺復(fù)蘇時(shí)心肺的交互情況，在臨床實(shí)踐中還應(yīng)考慮氣道通暢情況和肺組織順應(yīng)性。值得注意的是，對改良簡易呼吸器的研究大多來自國外。