卜祥磊，黃二亮，謝鵬程，葉 華，全貞裕，謝衛(wèi)華

（廣州市婦女兒童醫(yī)療中心設(shè)備部，廣州 510623）

0 引言

呼吸機(jī)是一種部分或完全代替患者自主呼吸的機(jī)械通氣裝置，在臨床上多用于救治呼吸功能不全或呼吸衰竭的患者，其將醫(yī)用空氣和氧氣混合，并將混合后的氣體按一定的通氣模式和呼吸氣道力學(xué)參數(shù)輸送給患者，用以輔助或強(qiáng)制患者呼吸，從而維持患者的呼吸功能，達(dá)到相應(yīng)的臨床目的。機(jī)械通氣作為重要的生命支持手段之一，在救治患者的同時(shí)，也會帶來一些并發(fā)癥，如呼吸機(jī)相關(guān)肺損傷（ventilatorinduced lung injury，VILI）等[1-2]。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，采用低潮氣量（5～8 mL/kg）或限制平臺壓（不超過30～35 cm）的通氣策略可顯著降低急性呼吸窘迫綜合征（acute respiratory distress syndrome，ARDS）患者病死率，避免肺泡的過度擴(kuò)張、反復(fù)萎陷和復(fù)張，減少甚至避免并發(fā)癥的發(fā)生[3-4]。

潮氣量是指患者單次吸入或呼出氣體的體積，對呼吸機(jī)而言，指機(jī)器每次向患者輸送的混合氣體體積。潮氣量為呼吸機(jī)的重要參數(shù)之一，其準(zhǔn)確性與患者的生命安全密切相關(guān)。在操作者所選潮氣量適當(dāng)?shù)那疤嵯?，呼吸機(jī)將該潮氣量準(zhǔn)確地輸送給患者具有重要的臨床意義。筆者對過去3 a 我院ICU 患者的體質(zhì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)95%的患者體質(zhì)量低于25 kg，依據(jù)5～8 mL/kg 的低潮氣量原則，其對應(yīng)的潮氣量范圍小于200 mL。依據(jù)國家質(zhì)檢總局發(fā)布的JJF 1234—2018《呼吸機(jī)校準(zhǔn)規(guī)范》，校準(zhǔn)嬰幼兒型呼吸機(jī)潮氣量時(shí)，共選取50、100、150、200、300 mL 5個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)，這種校準(zhǔn)點(diǎn)選取方式顯然不符合我院的實(shí)際情況。為此，筆者提出一種基于感興趣區(qū)（region of interest，ROI）的呼吸機(jī)潮氣量準(zhǔn)確性評價(jià)方法，依照患者體質(zhì)量分布選取潮氣量校準(zhǔn)點(diǎn)，縮小采樣范圍，增加采樣密度，有針對性地對我院呼吸機(jī)的潮氣量參數(shù)進(jìn)行質(zhì)控[5]。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取我院ICU 2017—2019 年收治的3 964 名患者為研究對象，獲取其體質(zhì)量數(shù)據(jù)，所選患者體質(zhì)量最小為1.02 kg、最大為89.8 kg，年齡最小為1 d、最大為14 歲。選取10 臺我院ICU 在用的德爾格Evita 4 型呼吸機(jī)，其潮氣量精度（兒童范圍）為設(shè)定值的±10%或±10 mL，取較大值。所選的質(zhì)控設(shè)備為福祿克公司的VT Plus HF 氣流分析儀，該設(shè)備低流速端口的測量精度為設(shè)備讀數(shù)的±3%或±5 mL，取較大值。

1.2 方法

1.2.1 校準(zhǔn)點(diǎn)的選擇

利用統(tǒng)計(jì)軟件SPSS 22.0 對我院2017—2019 年ICU 收治的3 964 名患者的體質(zhì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，獲得其頻率分布直方圖，如圖1 所示。圖中數(shù)據(jù)顯示，患者體質(zhì)量數(shù)據(jù)呈現(xiàn)正偏態(tài)分布。同理，對2017—2019年各年度患者體質(zhì)量數(shù)據(jù)分別進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，其結(jié)果同樣呈正偏態(tài)分布。鑒于JJF 1234—2018 校準(zhǔn)方法中選取的200、300 mL 潮氣量校準(zhǔn)點(diǎn)在我院ICU 實(shí)際工作中較少用到，本研究按照科室收治患者即潛在上機(jī)患者的體質(zhì)量數(shù)據(jù)頻率分布及低潮氣量原則，將體質(zhì)量數(shù)據(jù)累積百分比10%及90%處體質(zhì)量對應(yīng)的潮氣量間的區(qū)域定義為感興趣區(qū)，將數(shù)據(jù)累積百分比10%、30%、50%、70%、90%處體質(zhì)量對應(yīng)的潮氣量選定為潮氣量校準(zhǔn)點(diǎn)對呼吸機(jī)進(jìn)行檢測。依照SPSS 22.0 的統(tǒng)計(jì)，2017—2019 年收治患者的體質(zhì)量數(shù)據(jù)累積百分比10%、30%、50%、70%、90%處所對應(yīng)體質(zhì)量分別為2.5、3.9、6.0、10.1、19.0 kg，按8 mL/kg 的標(biāo)準(zhǔn)，其對應(yīng)的潮氣量分別為20、31、48、81、152 mL，但由于Evita 4 型呼吸機(jī)在兒童模式下其潮氣量輸出的下限為20 mL，所以需對校準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行修正，即舍去體質(zhì)量小于2.5 kg 的數(shù)據(jù)，修正后的患者數(shù)量為3 598 名，其體質(zhì)量數(shù)據(jù)頻率分布直方圖如圖2 所示。按上文所述方法選取校準(zhǔn)點(diǎn)，各校準(zhǔn)點(diǎn)對應(yīng)體質(zhì)量分別為3.0、4.3、6.5、11.0、20.0 kg，對應(yīng)潮氣量分別為24、34、52、88、160 mL。另外按照呼吸機(jī)和氣流分析儀的精度，在呼吸機(jī)潮氣量的設(shè)定值小于100 mL時(shí)，氣流分析儀的測量值與呼吸機(jī)設(shè)定值之間的最大誤差為15 mL，故而2 個(gè)相鄰校準(zhǔn)點(diǎn)之間的最小間距應(yīng)為30 mL，為此對計(jì)算出的間距小于30 mL 的潮氣量進(jìn)行修正，修正后的潮氣量校準(zhǔn)點(diǎn)為24、54、84、114、160 mL。

圖1 2017—2019 年患者體質(zhì)量數(shù)據(jù)頻率分布直方圖（n=3 964）

圖2 修正后的2017—2019 年患者體質(zhì)量數(shù)據(jù)頻率分布直方圖（n=3 598）

1.2.2 校準(zhǔn)流程

按圖3 所示連接被校準(zhǔn)呼吸機(jī)、氣流分析儀和模擬肺，其中呼吸機(jī)所用管路為嬰幼兒專用呼吸管路[6]。接通設(shè)備電源，按照說明書要求對相關(guān)設(shè)備進(jìn)行開機(jī)預(yù)熱。測量前對呼吸機(jī)參數(shù)進(jìn)行如下設(shè)置：通氣模式選定為間歇正壓通氣（intermittent positive pressure ventilation，IPPV），設(shè)定通氣頻率（f）為30 次/min，吸呼比（I∶E）為1∶1.5，呼氣末正壓（positive end-expiratory pressure，PEEP）為0.2 kPa，吸入氣中的氧氣體積分?jǐn)?shù)FiO2為40%。根據(jù)用戶手冊對氣流分析儀進(jìn)行設(shè)置：在“氣體設(shè)置”模塊中選擇氣體類型為“N2bal O2”，被測氣體溫度、相對濕度及測量環(huán)境溫度按實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)置；在“校正模式”模塊中選擇“BTPS”模式，完成該模塊的設(shè)置。設(shè)定完畢后，分別對24、54、84、114、160 mL 等潮氣量校準(zhǔn)點(diǎn)及JJF 1234—2018中選取的50、100、150、200、300 mL 等潮氣量校準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行測量，記錄呼吸機(jī)潮氣量監(jiān)測值和氣流分析儀潮氣量測量值。

圖3 呼吸機(jī)與質(zhì)控設(shè)備連接示意圖

1.2.3 數(shù)據(jù)處理

依據(jù)JJF 1234—2018，每個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)需分別記錄3次呼吸機(jī)潮氣量監(jiān)測值和氣流分析儀潮氣量測量值，并求出這3 次監(jiān)測值（測量值）的算術(shù)平均值，以此來計(jì)算潮氣量相對示值誤差。潮氣量相對示值誤差計(jì)算公式如下：

式中，δ 為被校準(zhǔn)呼吸機(jī)潮氣量相對示值誤差；Vˉo為被校準(zhǔn)呼吸機(jī)潮氣量3 次監(jiān)測值的算術(shù)平均值；Vˉm為氣流分析儀潮氣量3 次測量值的算術(shù)平均值。

對于輸送潮氣量≤100 mL 或者分鐘通氣量≤3 L/min 的呼吸機(jī)，當(dāng)其潮氣量誤差允許范圍按設(shè)備使用說明書要求以具體體積數(shù)值計(jì)算時(shí)，其潮氣量輸出誤差的計(jì)算公式為

式中，δ'為呼吸機(jī)潮氣量的輸出誤差。

2 結(jié)果

依據(jù)JJF 1234—2018 對呼吸機(jī)潮氣量的校準(zhǔn)要求，對于輸送潮氣量>100 mL 或者分鐘通氣量>3 L/min的呼吸機(jī)，相對示值誤差不超過±15%；對于輸送潮氣量≤100 mL 或者分鐘通氣量≤3 L/min 的呼吸機(jī)，其誤差允許范圍應(yīng)滿足設(shè)備使用說明書要求。由JJF 1234—2018 及Evita 4 型呼吸機(jī)使用說明書技術(shù)參數(shù)可知，在Evita 4 型呼吸機(jī)輸送潮氣量≤100 mL或者分鐘通氣量≤3 L/min 時(shí)，其輸出誤差應(yīng)不超過±10 mL。

本文校準(zhǔn)方法檢測結(jié)果顯示，所檢呼吸機(jī)在輸送潮氣量>100 mL 時(shí)，相對示值誤差的最大值為-5.2%；在輸送潮氣量≤100 mL 時(shí)，其輸出誤差最大值為-2.9 mL。JJF 1234—2018 校準(zhǔn)方法檢測結(jié)果顯示，所檢呼吸機(jī)在輸送潮氣量>100 mL 時(shí)，相對示值誤差的最大值為-4.7%；在輸送潮氣量≤100 mL時(shí)，其輸出誤差最大值為4.6 mL。2 種檢測方法檢出的呼吸機(jī)潮氣量的誤差范圍均符合國家計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)檢測規(guī)范的要求，檢測結(jié)果一致，且潮氣量設(shè)定值接近的校準(zhǔn)點(diǎn)，其潮氣量輸出誤差或相對示值誤差也較為接近。所檢呼吸機(jī)的潮氣量測量數(shù)據(jù)見表1。從表1 中可以看出，本文校準(zhǔn)方法在ROI 內(nèi)覆蓋更多采樣點(diǎn)，可獲得更多ROI 內(nèi)呼吸機(jī)潮氣量的精度信息。檢測中4 號機(jī)以24 mL 潮氣量進(jìn)行通氣時(shí)，其潮氣量測量值大于監(jiān)測值，且潮氣量輸出誤差明顯大于同等通氣參數(shù)下的其他各設(shè)備，另外在該潮氣量校準(zhǔn)點(diǎn)下氧電池測得的混合氣體氧氣體積分?jǐn)?shù)遠(yuǎn)高于氧氣體積分?jǐn)?shù)設(shè)定值及其他潮氣量校準(zhǔn)點(diǎn)下的氧電池測量值，且氧電池測量值隨呼吸機(jī)潮氣量設(shè)定值的增大而逐漸減小至氧氣體積分?jǐn)?shù)設(shè)定值，這說明該設(shè)備空氧混合閥中的氧閥存在細(xì)微漏氣問題，而這一問題JJF 1234—2018 校準(zhǔn)方法未能檢出。所檢6 號呼吸機(jī)于2008 年投入使用，2 種方法的檢測結(jié)果顯示，該設(shè)備的潮氣量輸出誤差或相對示值誤差相比總體檢測結(jié)果而言較大，懷疑是設(shè)備老化、空氧混合閥的流量控制功能變差導(dǎo)致。

表1 所選呼吸機(jī)潮氣量檢測結(jié)果

3 討論

在機(jī)械通氣過程中，以適當(dāng)?shù)某睔饬肯蚧颊吖庖饬x重大。相關(guān)研究表明，在患兒ARDS 的治療中，采用低潮氣量機(jī)械通氣的治療效果理想，可有效改善患兒的血?dú)獾扰R床指標(biāo)，降低患兒的病死率[7]。在設(shè)定值合適的前提下，將設(shè)定的潮氣量無偏移地輸送給患者同樣重要，實(shí)際工作中定時(shí)對呼吸機(jī)輸出參數(shù)進(jìn)行質(zhì)控校準(zhǔn)，可減少參數(shù)漂移，提高呼吸機(jī)運(yùn)行的可靠性，確?；颊咴\治安全[8-9]。本研究根據(jù)所在醫(yī)院的患者特點(diǎn)，探索性地將質(zhì)控校準(zhǔn)時(shí)潮氣量的采樣范圍進(jìn)行壓縮，縮短采樣步長，以此來增加有效區(qū)域即ROI 的采樣點(diǎn)數(shù)，便于清晰了解ROI 呼吸機(jī)潮氣量的準(zhǔn)確性情況。從校準(zhǔn)結(jié)果看，所檢呼吸機(jī)的潮氣量誤差均在國家計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的范圍內(nèi)，與根據(jù)JJF 1234—2018 所選校準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行校準(zhǔn)的結(jié)果一致，但根據(jù)本文校準(zhǔn)方法更易檢出空氧混合閥是否存在漏氣隱患。假設(shè)校準(zhǔn)時(shí)設(shè)定的吸氣流量為6 L/min、潮氣量為24 mL，其他通氣參數(shù)與校準(zhǔn)流程部分所設(shè)一致，則理想狀態(tài)下的吸氣相空氧混合閥閥門打開時(shí)間為0.24 s、閥門關(guān)閉時(shí)間為0.56 s，以潮氣量最大允許誤差10 mL 計(jì)算，空氧混合閥在閉合狀態(tài)下允許的最大漏氣量為1 L/min，而潮氣量設(shè)定為50 mL 時(shí)，空氧混合閥1 L/min 漏氣量獲得的潮氣量誤差為5.4 mL，所以應(yīng)用本文校準(zhǔn)方法更易檢出空氧混合閥的工作狀態(tài)，可彌補(bǔ)JJF 1234—2018 校準(zhǔn)方法的不足。

本研究所用氣流分析儀可測量壓力、氣體流量和氧氣體積分?jǐn)?shù)等基本參數(shù)，并由這些基本參數(shù)計(jì)算出其他參數(shù)。氣流分析儀通過測量跨越阻力篩網(wǎng)的壓差進(jìn)行流量測量，測得的壓差與氣體體積流量近似呈線性關(guān)系。在應(yīng)用氣流分析儀進(jìn)行測量時(shí)，需設(shè)置好氣體的類別、溫度和濕度，因?yàn)檫@些參數(shù)會影響被測氣體的黏度，從而影響氣流分析儀流量傳感器的測量精度。氣流分析儀可根據(jù)用戶設(shè)置的氣體參數(shù)對所測氣體流量值進(jìn)行補(bǔ)償，并最終根據(jù)呼吸機(jī)類型將流量計(jì)算結(jié)果修正到對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下。根據(jù)氣流分析儀的應(yīng)用指南，測量Evita 4 型呼吸機(jī)時(shí)，所選的校準(zhǔn)模式為“BTPS”，即將所測氣體流量最終修正至37 ℃體溫、1 標(biāo)準(zhǔn)大氣壓、100%氣體相對濕度的狀態(tài)下的流量[10]。

本研究用來計(jì)算潮氣量的體質(zhì)量為實(shí)際體質(zhì)量，而非理想體質(zhì)量，這種方式計(jì)算出的潮氣量與患者的肺容量不匹配。在實(shí)際工作中，建議采用適當(dāng)方法對患兒體質(zhì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，從而獲取理想的潮氣量校準(zhǔn)點(diǎn)，確保更科學(xué)地對呼吸機(jī)進(jìn)行評價(jià)[11-12]。另外，本研究設(shè)置呼吸機(jī)通氣參數(shù)時(shí)，所選流速為固定流速，而Evita 4 型呼吸機(jī)的流速與設(shè)備中空氧混合閥內(nèi)推桿的位移密切相關(guān)，但它們之間并非線性相關(guān)，此次研究未能對不同流速下的潮氣量準(zhǔn)確性進(jìn)行評價(jià)[13]，建議后續(xù)增加該方面的測試，以完善研究過程，提高研究的嚴(yán)謹(jǐn)性。

4 結(jié)語

呼吸機(jī)作為臨床使用的高風(fēng)險(xiǎn)設(shè)備，其輸出參數(shù)是否準(zhǔn)確直接影響患者的生命安全。機(jī)械通氣過程中，若呼吸機(jī)輸送的潮氣量不準(zhǔn)確，會導(dǎo)致患者通氣過度或通氣不足，給患者的治療帶來不利影響，因此依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范做好呼吸機(jī)的質(zhì)量控制，確保在用呼吸機(jī)各項(xiàng)參數(shù)安全有效意義重大[14-15]。本文通過對我院ICU 潛在上機(jī)患者體質(zhì)量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，按潛在上機(jī)患者的體質(zhì)量數(shù)據(jù)頻率分布設(shè)定潮氣量ROI，縮小ROI 內(nèi)潮氣量采樣范圍，增加該區(qū)域的采樣密度。本研究有針對性地提出了潮氣量的測試思路和方法，雖然所選樣本量較少，需擴(kuò)大校準(zhǔn)設(shè)備數(shù)量來提高結(jié)論的可靠性和科學(xué)性，但研究中所提出的分析方法仍具指導(dǎo)意義，將有助于實(shí)現(xiàn)呼吸機(jī)潮氣量的差異化檢測。