潘夏蓁，李天然，劉潔玲，夏艷杰，肖花蕊

1.香港大學(xué)深圳醫(yī)院，廣東518000；2.長(zhǎng)江大學(xué)

有創(chuàng)機(jī)械通氣治療病人需建立人工氣道，但人工 氣道的存在使上呼吸道喪失了對(duì)吸入氣的加溫、加濕、細(xì)菌過(guò)濾等生理功能。2012 年，美國(guó)呼吸照護(hù)學(xué)會(huì)推薦對(duì)有創(chuàng)機(jī)械通氣治療病人的呼吸道進(jìn)行濕化[1]。使用濕化器后，加熱加濕的氣體在呼吸管路中會(huì)產(chǎn)生冷凝水，國(guó)內(nèi)外研究發(fā)現(xiàn)呼吸機(jī)管路中的冷凝水及濕化罐內(nèi)的濕化水細(xì)菌培養(yǎng)為陽(yáng)性[2-3]。而在臨床環(huán)境中，在規(guī)范的護(hù)理操作下，帶菌的冷凝水雖然能避免反流到病人氣道，但因濕化罐位于呼吸管路的低位，很難避免冷凝水反流到濕化罐。盡管含加熱導(dǎo)絲的一次性呼吸機(jī)管路能大大減少冷凝水的產(chǎn)生，但無(wú)法完全避免。關(guān)于呼吸機(jī)管路內(nèi)冷凝水的處理，美國(guó)胸科學(xué)會(huì)2005年的呼吸機(jī)相關(guān)性肺炎（VAP）管理指南中提出的處理建議是：需要謹(jǐn)慎地把污染的冷凝水從呼吸管路中排空并防止其進(jìn)入氣管插管或管路中的霧化器[4]。而雙加熱導(dǎo)絲管路不帶集水杯，美國(guó)呼吸照護(hù)學(xué)會(huì)既不建議斷開(kāi)呼吸機(jī)管路傾倒冷凝水，也不建議將冷凝水倒回濕化罐內(nèi)[1]，但沒(méi)有指南或規(guī)范提出針對(duì)雙加熱導(dǎo)絲無(wú)集水杯的情況下妥善處理冷凝水的方法。如何處理管路中的冷凝水成為臨床工作中的難題。國(guó)內(nèi)外關(guān)于呼吸管路冷凝水培養(yǎng)及濕化罐內(nèi)水培養(yǎng)的臨床研究比較多，而排除臨床病人因素，關(guān)于濕化罐內(nèi)的濕化水被帶菌的冷凝水污染后，濕化罐內(nèi)的環(huán)境本身是否有利于細(xì)菌生長(zhǎng)，以及若濕化罐內(nèi)的細(xì)菌大量繁殖，是否會(huì)隨呼吸機(jī)送氣的氣流污染呼吸管路其他位置甚至對(duì)病人造成不良影響，不同細(xì)菌定植情況是否存在差異，目前國(guó)內(nèi)外研究很少。本研究通過(guò)建立體外實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛯?duì)上述問(wèn)題進(jìn)行探索。

1 材料與方法

1.1 設(shè)備與耗材 德?tīng)柛窈粑鼨C(jī)：型號(hào)Savina和Evita XL。費(fèi)雪派克加濕器：型號(hào)850。恒溫包：天長(zhǎng)市皖天?？惦娮訌S生產(chǎn)，規(guī)格WTFK-3701。一次性呼吸機(jī)管路：費(fèi)雪派克，型號(hào)RT308。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。腦心浸液肉湯粉：青島高科技園海博生物技術(shù)有限公司生產(chǎn)，規(guī)格250 g，肉湯液由醫(yī)院微生物科現(xiàn)配現(xiàn)用。德?tīng)柛駣A板模擬肺為根據(jù)真實(shí)人肺部系統(tǒng)呼吸運(yùn)動(dòng)方式而設(shè)計(jì)的模擬裝置。

1.2 研究團(tuán)隊(duì) 研究團(tuán)隊(duì)由醫(yī)院院感科主任、醫(yī)院感染專(zhuān)職護(hù)士、微生物科化驗(yàn)師、重癥監(jiān)護(hù)室（ICU）醫(yī)護(hù)團(tuán)隊(duì)、在校護(hù)理研究生共同組成。

1.3 體外實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷慕?在溫度（24.0±1.5）℃，濕度50%～60%的中央空調(diào)房間里，建立90 個(gè)體外機(jī)械通氣實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?。操作者進(jìn)行手衛(wèi)生后連接呼吸機(jī)管路，管路的Y 型管連接模擬肺，模擬肺放置于38 ℃恒溫包內(nèi)，恒溫包放置于空病床上。連接滅菌注射用水。打開(kāi)呼吸機(jī)和濕化器，設(shè)置臨床常用的呼吸機(jī)模式和參數(shù)，模式：同步間歇指令通氣（SIMV）；參數(shù)：潮氣量500 mL，呼吸頻率14/min，氧濃度40%，氣道壓力支持12 mbar（1 200 Pa），呼氣末正壓（PEEP）3 mbar（300 Pa）。在呼吸機(jī)的呼出閥前端連接細(xì)菌過(guò)濾器。研究中為了能更容易發(fā)現(xiàn)細(xì)菌繁殖后隨氣流運(yùn)動(dòng)、定植的情況，當(dāng)60 個(gè)肉湯組的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蜐窕黠@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100 mL促進(jìn)細(xì)菌生長(zhǎng)繁殖的腦心浸液肉湯，除此項(xiàng)操作外，其余操作與滅菌水組完全一致。

1.4 細(xì)菌種植 選擇ICU 病人上呼吸道分泌物細(xì)菌培養(yǎng)很常見(jiàn)且極易在環(huán)境中存活的兩種動(dòng)力不同的細(xì)菌[5-6]，經(jīng)微生物科建議，選擇鮑曼不動(dòng)桿菌和有鞭毛的銅綠假單胞菌作為實(shí)驗(yàn)種植的菌種。滅菌水組和肉湯組每30 個(gè)模型種植同一種細(xì)菌：在呼吸機(jī)正常通氣后，用注射器向濕化罐的濕化水中注入濃度為1 500/μL（生活用水的細(xì)菌濃度是0.1/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。

1.5 采樣方法、時(shí)間、位置和判定標(biāo)準(zhǔn) 在持續(xù)通氣的24 h、72 h、168 h 分別在呼吸管路與濕化罐的連接處即濕化罐出口內(nèi)壁、管路的Y 型管內(nèi)壁處用無(wú)菌生理鹽水棉拭子在管路內(nèi)壁用力旋轉(zhuǎn)涂抹，取10 cm 長(zhǎng)度全部?jī)?nèi)壁面積，并同時(shí)留取濕化罐內(nèi)的濕化水20 mL送細(xì)菌培養(yǎng)。在通氣168 h 時(shí)用無(wú)菌剪刀在距濕化罐出口10 cm 位置剪斷呼吸機(jī)管路，在該位置的管路內(nèi)壁采樣。本研究將培養(yǎng)結(jié)果0～5 cfu/ mL 定為陰性，大 于5 cfu/ mL 定 為 陽(yáng) 性[3]。

1.6 質(zhì)量控制環(huán)節(jié) 整個(gè)實(shí)驗(yàn)全程由專(zhuān)人負(fù)責(zé)把關(guān)。實(shí)驗(yàn)環(huán)境的溫濕度與監(jiān)護(hù)室病房實(shí)際溫濕度一致。模擬肺放置水平、管路水平、濕化罐位置水平全部與臨床實(shí)際治療情況保持一致。醫(yī)院感染專(zhuān)職護(hù)士負(fù)責(zé)從實(shí)驗(yàn)室取菌、種菌及采樣，另安排專(zhuān)人負(fù)責(zé)協(xié)助及質(zhì)量控制全過(guò)程。實(shí)驗(yàn)中注入細(xì)菌、肉湯時(shí)動(dòng)作平穩(wěn)，以防液體濺出，注入肉湯和細(xì)菌的濕化罐入口嚴(yán)格區(qū)別采樣的濕化罐出口，以避免采樣污染。采樣過(guò)程中，呼吸機(jī)處于待機(jī)狀態(tài)，停止供氣，以免通氣造成濕化水飛濺而污染管路。整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，通過(guò)恒溫箱保持模擬肺、濕化器正常工作，濕化罐內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定。

1.7 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS 25.0 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。不同時(shí)間、不同采樣位置的細(xì)菌培養(yǎng)結(jié)果分析采用χ2檢驗(yàn)；濕化罐出口兩種菌種的細(xì)菌濃度比較采用Friedman 雙向秩方差分析。

2 結(jié)果

2.1 滅菌水組培養(yǎng)結(jié)果 滅菌水組體外實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷呐囵B(yǎng)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，不論種植鮑曼不動(dòng)桿菌還是銅綠假單胞菌，在持續(xù)通氣后的24 h、72 h、168 h，所有采樣位置的細(xì)菌培養(yǎng)結(jié)果均為陰性，見(jiàn)表1。

表1 滅菌水組不同時(shí)間、不同采樣位置的細(xì)菌培養(yǎng)情況 單位：個(gè)

2.2 肉湯組培養(yǎng)結(jié)果

2.2.1 不同時(shí)間和采樣位置的細(xì)菌培養(yǎng)結(jié)果 肉湯組60 個(gè)體外實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ图尤肴鉁?，通氣后?4 h、72 h、168 h，濕化水中的細(xì)菌大量繁殖，濕化罐出口也培養(yǎng)出細(xì)菌，但距濕化罐出口10 cm 處及管路的Y 型管處均未培養(yǎng)出細(xì)菌，見(jiàn)表2。

表2 肉湯組不同時(shí)間、不同采樣位置的細(xì)菌培養(yǎng)定量結(jié)果 單位：個(gè)

2.2.2 不同時(shí)間和采樣位置的細(xì)菌培養(yǎng)結(jié)果分析

通氣24 h 后，90%以上的濕化水持續(xù)有大量細(xì)菌生長(zhǎng)，3 個(gè)時(shí)間點(diǎn)陽(yáng)性率比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。通氣24 h 后，濕化罐出口的細(xì)菌陽(yáng)性率達(dá)36.7%，并隨著通氣時(shí)間延長(zhǎng)逐漸上升，通氣168 h 時(shí)陽(yáng)性率達(dá)到76.7%，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。同時(shí)，通氣后24 h 和72 h，濕化罐出口的細(xì)菌陽(yáng)性率低于濕化水，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），隨著通氣時(shí)間延長(zhǎng)，濕化罐出口細(xì)菌陽(yáng)性率上升，但通氣168 h 時(shí)比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。

表3 肉湯組不同時(shí)間、不同采樣位置的細(xì)菌培養(yǎng)結(jié)果比較 單位：個(gè)（%）

2.2.3 濕化罐出口兩種細(xì)菌培養(yǎng)結(jié)果 持續(xù)通氣的24 h、72 h、168 h，濕化罐出口的銅綠假單胞菌細(xì)菌濃度高于鮑曼不動(dòng)桿菌，其中，72 h 和168 h 兩組細(xì)菌濃度比較差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。見(jiàn)表4。

表4 濕化罐出口兩種菌種細(xì)菌濃度比較（中位數(shù)）單位：cfu/mL

3 討論

3.1 濕化罐內(nèi)環(huán)境對(duì)細(xì)菌生長(zhǎng)的影響 理論上，濕化罐40 ℃左右的溫度是細(xì)菌培養(yǎng)的理想溫度，但濕化罐內(nèi)滅菌注射用水的pH 值不適合細(xì)菌生長(zhǎng)且不含氮、碳、無(wú)機(jī)元素等，并非細(xì)菌生長(zhǎng)的理想環(huán)境。結(jié)果顯示，在機(jī)械通氣的體外實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭?，滅菌水組的濕化罐注入細(xì)菌后，在持續(xù)機(jī)械通氣的168 h 內(nèi)濕化水的細(xì)菌培養(yǎng)結(jié)果持續(xù)陰性，管路其他位置的培養(yǎng)結(jié)果也均為陰性。本研究表明，濕化罐內(nèi)的環(huán)境本身不適合細(xì)菌生長(zhǎng)。若反流到濕化罐的冷凝水僅含呼吸道細(xì)菌，即使通氣時(shí)間長(zhǎng)達(dá)7 d、細(xì)菌量很大或者細(xì)菌本身動(dòng)力很強(qiáng)，也不會(huì)在濕化罐內(nèi)存活或污染呼吸管路其他位置。但很多臨床研究表明，實(shí)際環(huán)境中的管路冷凝水及濕化罐內(nèi)濕化水會(huì)存在因病人咳嗽等原因，將病人下呼吸道分泌物帶到管路系統(tǒng)而細(xì)菌培養(yǎng)呈陽(yáng)性的現(xiàn)象。本研究在濕化罐內(nèi)提供肉湯作為細(xì)菌生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)后，濕化罐內(nèi)細(xì)菌確實(shí)能大量繁殖。因此，可以認(rèn)為實(shí)際環(huán)境中濕化罐內(nèi)濕化水細(xì)菌培養(yǎng)陽(yáng)性的原因?yàn)榉戳鞯綕窕薜睦淠?，除含有病人呼吸道?xì)菌外，還含有其他適合細(xì)菌生長(zhǎng)的成分，如呼吸道上皮細(xì)胞、呼吸道的黏液等，將濕化罐的環(huán)境變成了利于細(xì)菌滋生的環(huán)境。

3.2 不同位置細(xì)菌定植結(jié)果的差異 Wenzel[7]曾將同位素加入濕化罐，用不同流量的氣流進(jìn)行通氣，通過(guò)濕化罐出口端的過(guò)濾器收集同位素，結(jié)果發(fā)現(xiàn)出口處并未收集到同位素，因此推斷細(xì)菌也只能存在于濕化罐內(nèi)。但細(xì)菌的活性不同于同位素，將結(jié)論從同位素推理到細(xì)菌并不可靠。本研究結(jié)果顯示，細(xì)菌大量繁殖后，確實(shí)可以離開(kāi)濕化罐內(nèi)的水到達(dá)濕化罐的出口，但始終無(wú)法定植到距離濕化罐10 cm 的呼吸機(jī)管道處，更無(wú)法定植到病人近端的Y 型管。液態(tài)水蒸氣的直徑為0.000 1 μm，而細(xì)菌的直徑為0.2～10.0 μm。理論上水蒸氣無(wú)法攜帶細(xì)菌[8]。本研究中細(xì)菌到達(dá)濕化罐出口卻不能到達(dá)更遠(yuǎn)處的原因可能為：首先，細(xì)菌自身有一定的運(yùn)動(dòng)力，尤其在有水的環(huán)境下，可以進(jìn)行物理的運(yùn)動(dòng)。濕化罐出口距離濕化水液面約6 cm，且通氣過(guò)程中濕化罐壁會(huì)掛滿(mǎn)水珠，因此，細(xì)菌完全有可能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，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。其次，國(guó)外曾有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，在機(jī)械通氣過(guò)程中，濕化罐若被細(xì)菌污染，可能會(huì)形成含有細(xì)菌的氣溶膠，但應(yīng)該不會(huì)產(chǎn)生高水平的細(xì)菌氣溶膠[9]。含細(xì)菌的氣溶膠攜帶細(xì)菌離開(kāi)濕化水到達(dá)濕化罐出口也是一種可能的途徑，但可能因?yàn)闅馊苣z的水平比較低，無(wú)法攜帶細(xì)菌遠(yuǎn)距離運(yùn)行。

3.3 濕化罐口不同細(xì)菌定植濃度的差異分析 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[10]。因此，銅綠假單胞菌是一種動(dòng)力很強(qiáng)的細(xì)菌。而鮑曼不動(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[11]。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，這可以解釋通氣24 h、72 h、168 h 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，結(jié)果顯示，持續(xù)通氣的早期24 h，兩種細(xì)菌濃度比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但隨著時(shí)間延長(zhǎng)，兩種細(xì)菌濃度比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。這也提示不同的細(xì)菌由于本身動(dòng)力不同，一定時(shí)間內(nèi)定植到其他位置的速度、濃度也存在差異。

3.4 啟示 美國(guó)呼吸照護(hù)學(xué)會(huì)和傳染病學(xué)會(huì)都建議不能將冷凝水倒入濕化罐，以防止?jié)窕薇晃廴径躺?xì)菌[1,12]。在臨床機(jī)械通氣治療過(guò)程中，護(hù)理人員操作中會(huì)很謹(jǐn)慎處理冷凝水，防止冷凝水反流入病人氣道。但因濕化罐處于管路的低位，帶有病人分泌物及細(xì)菌的冷凝水不及時(shí)清除，很容易反流入濕化罐并污染濕化罐。因此，對(duì)于呼吸道分泌物多的病人，臨床工作者應(yīng)注意加強(qiáng)呼吸道抗感染治療，按需吸痰，及時(shí)清理呼吸道分泌物，以減少呼吸道分泌物對(duì)呼吸機(jī)濕化罐及管路造成的細(xì)菌污染問(wèn)題。另一方面，本研究發(fā)現(xiàn)，即使?jié)窕薇患?xì)菌污染，細(xì)菌有條件在濕化罐內(nèi)繼續(xù)大量繁殖，即使是動(dòng)力很強(qiáng)的銅綠假單胞菌，也無(wú)法定植到距濕化罐出口10 cm 以外的管路位置，這提示醫(yī)務(wù)人員可以不用太擔(dān)心日常工作中少量的帶菌冷凝水反流到濕化罐帶來(lái)的隱患，關(guān)鍵是在操作中注意不讓冷凝水反流到病人氣道，不需要在治療過(guò)程中為清除少量冷凝水而頻繁斷開(kāi)呼吸機(jī)管路去傾倒少量冷凝水，斷開(kāi)管路不僅會(huì)中斷對(duì)病人的呼吸支持，而且會(huì)破壞整個(gè)呼吸管路的密閉性，增加空氣中懸浮粒子數(shù)量與細(xì)菌濃度，從而增加了醫(yī)務(wù)人員和其他病人接觸生物氣溶膠的風(fēng)險(xiǎn)[13]。

3.5 今后的研究方向 本研究是在呼吸機(jī)常規(guī)設(shè)置的參數(shù)范圍內(nèi)進(jìn)行研究，實(shí)驗(yàn)雖能發(fā)現(xiàn)細(xì)菌活動(dòng)的結(jié)果，但無(wú)法確認(rèn)整個(gè)過(guò)程中，除細(xì)菌本身動(dòng)力外，是否存在低水平的氣溶膠協(xié)助細(xì)菌運(yùn)動(dòng)，在今后的研究中，可以擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)的樣本量和菌種，排除細(xì)菌動(dòng)力因素，進(jìn)一步研究是否有低水平氣溶膠的存在。

4 小結(jié)

在病人機(jī)械通氣過(guò)程中，若排除病人因素，濕化罐內(nèi)的環(huán)境本身并不利于細(xì)菌生長(zhǎng)。即使細(xì)菌在罐內(nèi)大量生長(zhǎng)，不同細(xì)菌因動(dòng)力不同定植到濕化罐出口的量可能不同，但并不會(huì)污染呼吸機(jī)管路的其他位置。

（感謝香港大學(xué)深圳醫(yī)院微生物科化驗(yàn)師劉永棠老師對(duì)本研究在細(xì)菌選擇、培養(yǎng)、分析方面提供的指導(dǎo)性建議?。?/p>