气管导管内壁清理法对降低呼吸机相关性肺炎发生率的临床试验研究

郭松领，彭英，左泽兰

(重庆医科大学附属儿童医院 重症医学科，重庆 400014)

呼吸机相关性肺炎(ventilator-associated pneumonia, VAP)是指气管插管或气管切开患者在接受机械通气48 h后发生的肺炎[1]。VAP可使机械通气患者住院时间和重症监护室(intensive care unit，ICU)留治时间延长，增加抗菌药物的使用和重症患者病死率，严重影响重症患者的预后[2]。在我国，VAP发病率在4.7%～55.8%，病死率为19.4%～51.6%；在美国，VAP的发生率为0～4.4例/1000机械通气日[3-4]。研究[5-6]表明，气管插管破坏了宿主的自然防御屏障，使致病微生物更易侵入下呼吸道，并易寄植于气管导管周围，形成细菌生物膜(biofilm，BF)，导致VAP的发生。生物膜是依附于某些载体表面的由细菌细胞及胞外多聚物和基质网包被的高度组织化、系统化的微生物模型聚合物。研究[7]报道，细菌在生物膜状态下对药物的抵抗能力是细菌在游离状态的10～1000倍。本课题组前期研究[8]证实，纳米银水凝胶涂膜可有效减少气管导管表面铜绿假单胞菌的粘附数量, 延缓导管表面细菌BF形成。应用无菌导尿管刷洗气管导管内壁，可以有效减少细菌聚集，阻止生物膜形成[9]。本研究基于前期课题组研究成果，探索应用气管导管内壁清理法是否有利于VAP发生率的降低，并观察是否有利于避免气管导管堵塞情况的发生。

1 对象和方法

1.1 研究对象 2016年1月至2017年1月，采用便利抽样法选取重庆医科大学附属儿童医院ICU接受机械通气大于48 h的患儿为研究对象。

1.1.1 纳入标准 (1)首次接受机械通气；(2)机械通气的时间大于48 h；(3)监护人同意参与本研究；(4)机械通气期间管路规格相同，均为一次性无菌管路，湿化器为同型号的加热湿化器,气管导管均为美国柯惠(COVIDIEN)医疗器材有限公司生产。

1.1.2 排除标准 (1)缺氧不耐受，不宜行气管导管内壁清理法的患儿；(2)肺出血、肺水肿、颅高压危象、脑疝的患儿；(3)其他不宜断开气管导管操作的患儿；(4)气道狭窄、气道先天畸形、气道发育异常的患儿；(5)神经-肌肉阻滞疾病。

1.1.3 样本量 本研究随机分3组，假定犯一类错误的概率α为0.05，检验效能Power(1-β)为0.85，根据我国VAP发生率的总体情况，设定干预组VAP的发生率为PA=20%，对照组VAP的发生率为PB=32%，组间样本比例1:1:1，总计进行3次组间两两比较(t=3)，参照公式[10]得出需要样本量为308例，考虑到失访，实际纳入样本总量为324例。

1.1.4 随机分组 本研究采用前瞻性、随机、对照、单盲设计。盲法：该操作由每天上治疗班的护士完成，所有护士和患儿均未被告知该操作的目的和意义。随机方法：采用随机数字表中的两位数字除以3得到的余数结果进行分组，若余数为0，则列为对照组，若余数为1则列为试验组Ⅰ，若余数为2则列为试验组Ⅱ，起始数字为第11行第1列，分组工作由每天上办公班的护士根据患者入住科室的顺序来分，并根据分组结果来开具相应的医嘱。本研究最终共纳入324例患儿，对照组108例、试验组Ⅰ108例、试验组Ⅱ108例。其中，男181例(56%)、女143例(44%)；年龄为1 d至14岁。

1.2 研究方法

1.2.1 预防VAP的干预措施

1.2.1.1 对照组 常规给予VAP的预防措施，具体内容包括口腔护理，4次/d；床头抬高30°～45°，2次/d；呼吸管路冷凝水处于最低位，并及时倾倒冷凝水，鼻饲配方奶采用重力鼻饲法；呼吸机管路更换频率为1次/周，若是污染，及时更换；双下肢给予被动训练，3次/d，以预防下肢深静脉血栓。

1.2.1.2 试验组 在常规干预的基础上，给予活性银离子抗菌液喷涂无菌导尿管进行气管导管内壁刷洗。气管导管内壁清理法操作具体流程为：(1)充分清理气管导管内分泌物。(2)应用软尺测量气管导管总长度，标记导尿管插入总长度，长度标准以不超过气管导管尖端0.5 cm为宜。(3)检查导尿管气囊是否完整。用2 ml注射器向气囊内注入空气0.3～1 ml(气管导管内径≤4.0 mm，注入0.3～0.5 ml，气管导管内径>4.0 mm，注入0.8～1 ml)。(4)回抽出空气。空针保留等量空气并连接在气囊接头备用。(5)用无菌水溶性凝胶润滑导尿管，活性银离子抗菌液(按压2次，约0.3 ml)喷涂以增加抗菌效果。(6)操作者将导尿管插入气管导管至预设深度，协助者迅速向气囊内注入空气，操作者一手固定好气管导管，另一只手迅速将气囊导尿管拉出。(7)协助者连接呼吸机管路，继续机械通气。试验组Ⅰ在常规干预的基础上，每天上午给予活性银离子抗菌液喷涂无菌导尿管进行气管导管内壁刷洗1次。试验组Ⅱ在常规干预的基础上，给予活性银离子抗菌液喷涂无菌导尿管进行气管导管内壁刷洗，2次/d。

1.2.2 干预实施 本研究经医院伦理委员会批准，所有纳入患者均签署知情同意书，并在中国临床试验注册中心注册完成注册审核(注册号：Chi-CTR-PNR-17011457)。

1.2.3 效果评价 患儿自入科后，根据分组的情况即实施相应的干预，由医生下达医嘱，治疗护士给予相应的干预。统计机械通气第4、7、14天VAP的发生率，以及机械通气期间有无气管导管堵塞的情况。(1)VAP发生率。VAP的诊断参照中华医学会重症医学分会2013版的《呼吸机相关性肺炎诊断、预防和治疗指南》[3]中的临床诊断标准。胸部X线影像可见新发生的或进展性的浸润阴影是VAP的常见表现；如同时满足下述至少2项可考虑诊断VAP：体温>38℃或<36℃；外周血白细胞计数>10×109/L或<4×109/L；气管支气管内出现脓性分泌物。需排除肺水肿、急性呼吸窘迫综合征、肺结核、肺栓塞等疾病，同时结合微生物检查结果，进行综合判断。VAP发生率(%)=发生VAP的例数/患者总例数×100%。(2)机械通气时间。(3)ICU入住时长。(4)住院时间。(5)堵管率。堵管率(%)=气管堵塞的例数/患者总例数×100%。

1.2.4 研究工具 (1)一般资料调查表 研究者查阅相关文献后自行设计，主要内容包括姓名、年龄、性别、诊断、ID号、病案号、手术名称、麻醉方式、小儿危重症评分等。小儿危重症评分采用1995年中华医学会儿科学会急诊学组及中华医学会急诊学会儿科学组制定的小儿危重病例评分法(草案)[11]，对危重患儿心率、呼吸、血压分压、电解质、肾功能等10项指标进行评估。满分为100分，>80分为非危重，分值71～80分为危重，≤70分为极危重。

1.2.5 质量控制 对执行随机分组的人员进行集中培训，让其充分认识随机的重要性和严谨性，并掌握好纳入标准和排除标准，做好登记工作。气管导管内壁清除法的执行由每天上治疗班的护士执行，所有护士都经过统一的操作培训，考核通过后才准予操作。

2 结果

2.1 患儿一般资料比较 三组患儿的年龄、性别、危重症评分比较，差异均无统计学意义(均P>0.05)，具有可比性，见表1。

表1 三组患儿一般资料的比较[n(%)]

2.2 三组患儿机械通气时间、PICU入住时长、住院时间的比较 三组患儿在机械通气时间、PICU入住时长、住院时间等方面的比较，差异均无统计学意义(均P>0.05)，见表2。

表2 三组患儿机械通气时间、PICU入住时长及住院时间对比

2.3 三组患儿在机械通气第4天、7天、14天VAP发生率的比较 三组患儿在机械通气第4天、7天、14天VAP的发生率差异均有统计学意义(均P<0.01)。进一步两两比较显示，试验组I和试验组Ⅱ在机械通气第4天、第14天VAP的发生率均低于对照组，差异均有统计学意义(均P<0.05)；试验组II在患儿机械通气第7天、第14天 VAP的发生率低于试验组Ⅰ，差异均有统计学意义(均P<0.05)，见表3。

表3 不同时间点三组患儿机械通气VAP发生率比较[n(%)]

a:与对照组比较，P<0.05；b：与试验组Ⅰ比较，P<0.05

2.4 三组患儿气管导管堵管发生率比较 对照组、试验组Ⅰ、试验组II患儿气管导管堵管发生率分别为8.33%、0.00%、0.00%，三组间差异有统计学意义(H=18.456，P<0.001)；进一步两两比较显示，试验组Ⅰ、试验组Ⅱ患儿气管导管堵管发生率低于对照组(P<0.01)

3 讨论

3.1 生物膜是造成许多疾病迁延难愈的重要原因 细菌生物膜是造成许多疾病迁延难愈的重要原因之一，伴随着植入性医疗器械的大比例使用，由细菌生物膜感染导致的疾病逐渐显现出来。但由于其结构的特殊性，能产生强的耐药性,目前尚未发现能对抗生物膜的强效物质。胞外多聚物(Extracellular polymeric substances EPS)的存在是BF难以清除的重要原因。EPS是细菌分泌的大分子多聚物，它包裹在细菌菌体外，构成了细菌生物膜的三维结构，是细菌生物膜形成的重要标志。生物膜的形成是一个动态的过程，在EPS形成之前，是细菌在载体表面的可逆粘附阶段[12]，气管导管生物膜是一个由病原体自身产生的聚合物基体和呼吸道分泌物封闭的复杂结构[13]。由于气管导管生物膜首先起始于黏附气管导管壁，可以应用抗细菌黏附生物医学材料或采用特殊内涂层减轻细菌的黏附性因此在此阶段给予及时地干预，阻止生物膜的形成。一项多中心的随机对照临床研究[14]表明,接受气管导管表面涂银的患者发生VAP的几率低于未涂银的患者。尽管如此，随着机械通气时间的延长，即使给予最优的湿化和标准的呼吸道吸引，通过胸部CT扫描发现,气管导管内腔仍有不同程度的生物膜形成，并增加气流阻力[15]。本课题组前期研究[16]发现，激光共聚焦显微镜观察可见,气管插管12 h后,气管导管表面已出现细菌粘附；48 h时气管导管表面可见大量短棒状或球状细菌黏附聚集,EPS较12 h时显著增多,初步形成BF结构；72 h左右细菌粘连成团块状被EPS包裹,可见成熟BF结构形成；7 d后细菌粘连成大片状,在其周围可见散在的微菌落。国外有学者[17]应用一种称为Mucus Shaver的装置来用于清除气管导管内的分泌物或生物膜，总计纳入24例，在拔管后通过电镜扫描发现，对照组有10例生物膜的形成，而试验组仅有1例，可能由于该研究样本量的局限性，此装置尚未批量生产。

3.2 气管导管内壁清理法可有效防止导管堵塞 本研究发现，对照组患者给予常规的护理干预，在停止机械通气、拔出气管导管后，仍有较多的痰痂粘附于气管导管周围，而试验组的气管导管内壁就要干净、平滑得多。Pinciroli等[18]研究也发现，在日常医疗照护工作中，很多是盲目的常规呼吸道吸引，并没在意气管导管内壁生物膜的形成以及导管内壁有无阻塞或者变窄情况。由于分泌物的原因导致的气管导管腔的变窄或阻塞的问题往往被忽略，粘液粘附于气管导管腔会使通气流速下降,增加呼吸道阻力，致使患者呼吸肌做功增加。相对于成人，儿童的气管导管管腔更细，内径最小只有2.5 mm,如果不及时清理呼吸道分泌物或者湿化效果不佳，导管尖端极易形成痰痂或者生物膜，引起堵管的发生。本研究结果显示，对照组有9例发生了气管堵塞的情况，多数为内径较小的患儿。发生气管堵塞时，如果强行给予药物进行支气管灌洗，很容易致使生物膜下移到下呼吸道，引起下呼吸道的感染；若是拔出导管，重新插管，也会给患儿带来二次伤害。本研究结果显示，试验组Ⅰ、试验组II均无堵管的发生，气管导管内壁清理法减少了生物膜移行的风险以及再次插管的伤害。

3.3 气管导管内壁清理法可有效降低呼吸机相关性肺炎的发生率 气管导管内壁清理法，不仅可以很好地清除气管内腔的痰痂或生物膜，而且取材方便，操作简单，经济实用。活性银离子抗菌液喷涂于无菌导尿管，可以使部分银离子散布于气管导管内壁，起到很好的抑菌效果。本研究结果显示，对于早期VAP的预防，试验组均优于对照组，而对于7天以上VAP的预防，试验组II优于试验组Ⅰ以及对照组。这可能与活性银离子的作用时间有关，另外，一天两次的气管导管内壁清理，更能有效地阻止细菌生物膜的形成。

3.4 本研究的局限性 本研究结果显示，在三组患儿在机械通气时间、PICU入住时长和住院时间方面的比较，差异均无统计学意义(P>0.05)。这可能与患儿的原发疾病有关，仅仅依靠气管导管内壁清理法，并不能改变患儿的预后。同时，当患儿发生VAP时，主治医生会及时给予相应的治疗，例如给予纤维支气管镜的镜检及药物治疗，从而减少VAP的发生对原发疾病的影响。另外，VAP并不是决定机械通气时间、PICU入住时长以及住院时间的唯一因素。在今后可开展多中心、大样本的研究，以进一步验证导管内壁清理法的有效性。