人工气道气囊压力监测及影响因素的研究进展

通耀威，谢志毅，蒋晓芳，王于强，陈军仿，宋云林

(1.新疆医科大学第一附属医院重症医学科，乌鲁木齐 830054；2.清华大学附属北京清华长庚医院重症医学科，北京 102218)

需要保护气道的患者，其使用带气囊的气管导管非常有必要，尤其是对于需经气管插管接呼吸机辅助呼吸的危重患者，气囊可允许正压通气，避免漏气和误吸，降低呼吸机相关性肺炎(ventilator associated pneumonia，VAP)发生率等[1]。在人工气道的管理过程中，必须重视对气囊压力的监测，如果气囊压力高于气管壁所能承受的范围，会阻碍气道黏膜血供，减少黏膜毛细血管血流，气管黏膜较长时间处于压迫状态，将造成气管黏膜缺血、溃疡、炎症、坏死、气管损伤处狭窄，甚至造成气管食管瘘等，但如果充气量不足以将气囊撑起，会造成气道漏气和口咽部内容物吸入肺，导致VAP，而这些并发症可通过保持最佳气囊压力来避免[2]。众多因素都可使气囊压力发生变化，在临床实践中气囊压力在非正常范围内的情况较为常见。因此，如何将气囊压力持续控制在目标水平范围，减少并发症是如今探究的热点。本文就近几年国内外有关人工气道气囊压力监测及影响因素的研究现状进行总结，为优化气囊的管理方法带来新思路。

1 气囊概述

1.1 气囊作用

在ICU或手术室内的许多患者需要气管插管或气管切开进行机械通气，气囊被设计用于密闭气道，允许施加正压通气，避免误吸等[3]。

1.2 气囊类型

根据气囊充气后的容积及充气后产生的压力大小将人工气道气囊分为低容量高压力气囊(low volume high pressure cuff，LVHP)和高容量低压力气囊(high volume low pressure cuff，HVLP)。LVHP为球形气囊，与气管壁接触面很小，且内部压力高，可减少因气囊壁发生褶皱而造成的漏气和误吸；但因气管壁单位面积承受的压力过高，大大增加了气管壁损伤的风险，故目前临床中已不再应用LVHP。HVLP充气后呈圆柱形，与气管壁接触面积大，加之内部压力较低，导致气囊与气管接触处易形成褶皱，造成口咽部内容物顺着褶皱缝隙向下流，造成误吸；但因其对气管壁的压力较小，不容易造成气管黏膜水肿、出血、坏死、溃疡等，极大地提高了气囊的安全性，故目前HVLP为临床及实验研究中较多采用的类型[4]。

1.3 气囊压力范围

中华医学会重症医学分会制订的“机械通气临床应用指南(2006)”[5]推荐HVLP压力应维持在25～30 cmH2O(2.45～2.94 kPa)，在此范围内，气囊既能有效密封气道，起到防漏气、误吸等作用，又不高于气管黏膜毛细血管灌注压，避免气管黏膜长时间受压而引起的一系列并发症。最新成人VAP预防策略中，推荐气囊压力在25 cmH2O(2.45 kPa)或更高水平可有效预防VAP[6]。因此，为使各种并发症发生率降至最低，气囊压力应维持在推荐范围内较高水平。

2 气囊压力监测

2.1 气囊压力

人工气道气囊压力是由外部的连接导管向气囊充气所形成的压力，通过压力传感器传导至外部的压力监测仪器而显示压力值，压力监测值是由气囊本身的弹性回缩力、气管壁对气囊的挤压力及气道压产生的冲击力组成，其大小主要由充入气囊气体量决定[7]。气囊充气后其内在压力的高低与气道密闭性和气管黏膜局部压迫缺血损伤的程度关系密切，故对气囊压力的监测极为重要。现有技术并不能在临床上对气管黏膜所受压力直接进行测量，而监测气囊压力可间接反映相应的黏膜压力。

2.2 气囊压力监测技术

2.2.1 最小闭合容量技术

气管导管插入后，先把听诊器放于气囊在气管的投影位置，可听到漏气声，然后向气囊内缓慢注入空气，当漏气声刚好消失时，此时停止充气，抽出0.5 mL空气，又可听到微弱的漏气声，再向气囊内以每次0.1 mL的量注入空气，直到患者吸气时漏气声也刚好消失。有研究显示，采用最小闭合容量技术，气囊压力大部分都不在标准范围内[8]，故临床工作中不建议使用此技术给气囊充气，除非在特殊情况下临时采用，如无法对气囊压力进行测量时。

2.2.2 最小漏气技术

与最小闭合容量技术相似，区别在于当漏气声刚好消失时，即以每次0.1 mL的量抽出空气，直到患者吸气时可听到微弱漏气声。SELMAN等[9]为测定最小漏气技术的准确性，对122例气管插管患者共进行722次试验，结果显示，有170次(24%)气囊压力不在目标范围，其中66%的气囊过度充气，34%气囊充气不足。由于此方法准确性欠佳，导致患者面临并发症的风险大大增加，故临床工作中也不建议使用此技术给气囊充气。

2.2.3 触摸判断法

当向气囊内充气时，用手按捏与气囊连通的外接小气囊，当手指触到“比鼻尖软，比口唇硬”的程度时停止充气，小气囊的充盈程度可反映气囊的充盈状态，此法操作较为简单且时间较其他方法更短，但气囊压力明显高于标准范围，且多种因素使得单纯通过触觉难以准确判断压力，故临床工作中也不建议使用，以避免气囊压力异常造成不良后果[10]。

2.2.4 气囊压力表测量

气囊测压表可将压力信号转换为数字信号，使气囊压力更直观、精确地显示在表盘上，较其他方法能够使气囊更好地发挥其作用，降低VAP等并发症的发生率[11]。临床工作中常用到测压表有2种，一种是传统的弹簧管机械指针式压力表，另一种是近年来研制的新型电子气囊压力表。目前临床上用到的大多是机械指针式测压表，可对气囊压力定时监测，当测量值不在目标范围内时，应充气或放气再次进行测量，使得气囊压力控制在目标水平，目前推荐每6～8 h对气囊压力重新进行测量并校准。气囊压力因易受许多内外因素影响是呈动态变化的，定时测量并不能准确地反映其变化过程，也不能及时监测到压力发生变化的时刻，使之难以持续维持在目标范围，而且常规手动气囊压力测量和校准的操作会导致气囊压力下降[12]。AKDOGAN等[13]研究显示，使用间歇式手动气囊测压表每4 h进行1次测压并校准，压力在20～30 cmH2O(1.96～2.94 kPa)范围仅占50.1%，而且第1次测量值往往都低于20 cmH2O(1.96 kPa)。说明需要持续地对气囊压力进行监测，以及时发现偏差并迅速校准[14]。NAZARI等[15]研究发现，对ICU患者进行人工间歇测量气囊压力，此操作过程会导致气囊压力下降，为减少因手动测压带来的不良影响，应采用连续气囊压力监测装置进行测压。电子气囊压力表则用于持续气囊压力监测，近些年来有许多学者自主研制压力监测装置进行气囊压力监测，王书鹏等[16]发明了一种新型的电子气囊压力表[国家实用新型专利(201621033928.0)，国家发明专利(201610800041.8)]可对气囊压力进行持续监测，其采用高精度气压传感器，可将气囊内压力信号转换为电信号，应用低功耗嵌入式处理器又把电信号转换成数字信号，气囊压力具体数值即可在屏幕上显示，并配有延长管，可将压力表放置在床旁，方便医护人员查看，当气囊压力超出设定值上限或低于下限一定时间时，电子压力表即启动声光报警，提醒医护人员及时对气囊进行放气或补气，此装置大大提升了气囊压力监测效率。为实现对气囊压力智能化调控，优化气囊管理，陆银春等[17]研制出人工气道气囊压力持续监测控制仪(国家实用新型专利，专利号：ZL 201220191762.0)，该仪器配备有液晶显示器和微型气泵及微型放气电磁阀，可对气囊压力进行持续监测并控制气囊压力始终在设定目标范围，汪明灯等[18]将该装置用于临床中发现，将报警值下、上限分别设置为25 cmH2O(2.45 kPa)和30 cmH2O(2.94 kPa)，24 h内对48例患者共288次气囊压力测量记录值，结果显示所有压力值均在目标范围内，而采用常规每6 h测压并校准1次，达标率仅为59.5%。LORENTE等[19]研究发现在ICU使用气囊压力持续控制系统(n=150)时间超过48 h，对比常规间歇气囊压力监测(n=134)，VAP发生率分别为11.2%和22.0%，显著降低。因此，在有条件的情况下，为了减少人工气道相关并发症，应采用新型电子气囊测压装置对气囊压力进行持续监测。

3 影响气囊压力的因素

3.1 气囊材质和形状

气囊最初的材料是由厚乳胶制成的橡胶，需压力达200～400 cmH2O(19.6～39.2 kPa)才能将气道密封严密，极易导致气管黏膜严重损伤，在20世纪60年代末，人们开始采用聚氯乙烯(polyvinyl chloride，PVC)制成的HVLP，压力达30 cmH2O(2.94 kPa)时气囊即可紧贴气管壁达到密封作用，防止了因气囊压力过高造成的严重并发症，但因PVC气囊囊壁较厚(50 μm)充气后在气管内易形成皱褶，不能很好地起到防渗漏等作用。近年来许多学者致力于研究新型材料，PINCIROLI等[20]研究发现采用聚氨酯(polyurethane，PU)制成的气囊其囊壁厚度为7 μm，是PVC气囊的1/7，当气囊压力稍下降时PU气囊不易形成皱褶，仍能紧贴气管壁，提升气囊的密封性。BLOT等[21]研究综合了8项体外研究和2项临床研究及1个活体动物实验，结果显示PU气囊比PVC气囊能更好的防止渗漏，尤其是对机械通气周期较短的外科高危患者，可能更受益于密封效果更好的PU气囊，可有效预防VAP的发生。传统HVLP充气后为圆柱形，近几年又新研制出锥形气囊，充气后上端直径略大于气管内径，直径由上至下(由气管至肺方向)逐渐减小，这样设计的气囊在气管内能更有效地保证紧密贴合。CHENELLE等[4]对比了圆柱形PVC气囊、锥形PVC气囊、圆柱形PU气囊和锥形PU气囊的防渗漏作用，结果显示同种材质，锥形气囊防渗漏作用更好，PU气囊无论形状如何，防渗漏作用都优于PVC气囊。但也有研究[22]显示，锥形气囊与圆柱形气囊在预防VAP及ICU死亡率均无明显差异。还有学者[23]设计了一种双气囊气管导管，该气囊是由2个PVC气囊上下排列组成，两气囊间有一个辅助端口开口，通过该开口可提供5 cmH2O(0.49 kPa)的持续正压，可有效预防气囊在使用过程中压力降低，并与4种不同类型气囊(圆柱形PVC、锥形PVC、圆柱形PU和锥形PU)进行了体外模型比较，结果显示双气囊气管导管防止液体流入下呼吸道的作用明显优于其他气囊。总之，新型气囊虽可有效防渗漏，但最主要还是对气囊压力的管理。

3.2 患者体位

气囊压力的大小也受患者体位的影响，OKGUN等[24]研究发现，在入选的25例行机械通气患者中，在常规位置(半卧位，床头高30°，头中立位)将气囊压力设置为25 cmH2O(2.45 kPa)，随后将患者移动至16种不同的体位(头部前屈；头部过度伸展；头部左侧屈曲；头部右侧屈曲；头部向左旋转；头部向右旋转；床头高45°半卧位；床头高10°卧位；仰卧位；头低臀高10°位；左侧卧位30°、45°、90°；右侧卧位30°、45°、90°)，每次换位后测量并记录压力值，结果发现在400例(25例×16)压力测量值中，有10例(2.5%)<20 cmH2O(1.96 kPa)，201例(50.3%)介于20～30 cmH2O(1.96～2.94 kPa)，189例(47.3%)>30 cmH2O(2.94 kPa)，改变体位后，平均气囊压力由25 cmH2O(2.45 kPa)上升至(32.59±4.08)cmH2O[(3.19±0.40)kPa]。因此，建议患者体位改变后重新测量并校准气囊压力。

3.3 机械通气

机械通气时的模式和参数可影响气囊压力及气囊密闭性。呼吸末正压通气(positive end-expiratory pressure，PEEP)模式时，根据设置参数不同，在呼吸末期使气道处于一定的正压状态。CHENELLE等[4]在对HVLP渗漏的影响因素的研究中发现，应用PEEP组的气囊渗漏量较无PEEP组明显降低。CHAIR等[25]在研究不同PEEP水平[0、5和10 cmH2O(0、0.49和0.98 kPa)]对气囊渗漏的影响中发现，高PEEP[10 cmH2O(0.98 kPa)]相比于低PEEP[5或0 cmH2O(0.49或0 kPa)]在减少液体渗漏方面有更加显著的效果，表明在PEEP模式下，高的气道压力使气囊压力增加，减缓了气囊周边液体向下流，从而减少了液体渗漏。BLOT等[26]也认为在一定范围内PEEP值越高，渗漏量越少，PEEP水平至少要≥5 cmH2O(0.49 kPa)以降低VAP发生率。因此，应在调整呼吸机参数或更改机械通气模式后对气囊压力重新进行测量和校准。

3.4 气囊在气管内的位置

气囊压力测量值是气管黏膜所受压力的间接反映，当气囊未在气管内正确位置时，气囊压力监测值不能很好地反映气管黏膜受压情况。成人经口气管插管深度常用20/22或21/23原则，即女性为20/21 cm，男性为22/23 cm[27]，但平均插管深度只是粗略估算，还需根据患者种族、身高、体重等调整。气道的密闭性与气囊在气管内的位置密切相关，若插入太浅，气囊可能卡在“V”字形声门处，若插入过深，气囊可能进入支气管内，均不能起到气囊的作用。故在确认气囊压力充足后还有漏气或误吸发生，应考虑气囊位置不正确。因此，在建立人工气道的准备阶段，应根据患者自身情况，准确评估导管插入深度，插管完成后，应通过听诊、胸壁运动、胸部X线、超声、气管镜等确认导管是否在正确位置，同时还应定期复查。

3.5 导管型号

建立人工气道时气管导管直径能否很好地与患者气管直径相匹配是气囊密闭性的重要影响因素。有研究[28-29]发现，当插入的气管导管型号比与患者气道相匹配的型号较大时，在气囊尚未完全充气就已经和气管壁紧密贴合，即使气囊压力在正常范围，气囊壁也会折叠形成褶皱，造成漏气和误吸。当气管导管型号较小时，就算气囊完全充气状态也会因横截面积较小而很难完全封闭气道，也会导致渗漏发生。JIANG等[30]研究显示，气管导管外径与气管内径比值<0.51，是造成渗漏的预测因子。有学者[31]认为在选择气管导管型号时，男性应根据身高进行选择，身高越高，型号越大，女性应选择在合适范围内较小的，更有利于预防各种并发症。因此，在建立人工气道前要综合评估患者自身情况，选择合适型号的气管导管，当确定气囊压力在正常范围，气囊在气管内正确位置时，仍有渗漏发生，可能是导管型号不合适，应给予更换其他型号气管导管。

3.6 护理操作

临床护理对气管插管的患者非常重要，可减少相关并发症的发生。临床常规的护理操作都会影响气囊压力[32]。周丹等[33]在统计各种护理操作对气囊压力的影响中发现，气囊压力在负压吸痰过程中明显升高，吸痰结束后10 min恢复至吸痰前水平，之后持续下降；雾化吸入10 min内无明显变化，10 min 后开始逐渐下降；口腔护理过程中明显升高，护理后逐渐下降，较护理前明显降低；患者翻身时明显升高，翻身后10 min低于翻身前，之后持续下降；吞咽时明显升高，吞咽后5 min降至吞咽前水平，之后无明显变化；更换管道时无明显变化，之后略微下降。故在临床护理操作前、中、后都应根据各项操作对气囊压力影响规律进行气囊压力监测和校准。

3.7 使用时间

DANIELIS等[14]在对72例ICU住院患者进行12 h的气囊压力监测中发现，前4 h内观察到4例(5.6%)压力不足，5例(6.9%)过度充气，第5至8小时有7例(9.7%)压力不足，3例(4.2%)过度充气，最后4 h内有22例(30.5%)压力不足，4例(5.6%)过度充气，随着时间推移，越来越多患者出现非正常范围气囊压力。付优等[34]在观察机械通气患者造成低气囊压力[气囊压力<20 cmH2O(1.96 kPa)]的影响因素中发现，在低气囊压力发生较多的患者中，其气管导管使用时间明显延长，表明气管导管使用时间越长，低气囊压力发生越频繁。因此，随着同一气管导管使用时间延长，应加强对气囊的管理或给予更换新的气管导管。

3.8 其他因素

海拔高度变化会影响气囊压力，随着海拔升高，大气压力降低，气囊内空气膨胀，气囊压力升高，但气囊压力与海拔高度并无线性关系[35]。建立人工气道是直升机紧急医疗服务(helicopter emergency medical service，HEMS)运送危重病人的常用干预措施，有研究[36]显示，在转诊机构插管后存在HEMS的患者，平均气囊压力升高到70 cmH2O(6.86 kPa)，高出推荐最高值40 cmH2O(3.92 kPa)。故应在建立人工气道时配备气囊压力监测仪器，确保在HEMS过程中气囊压力在正确范围。温度变化也影响气囊压力，RUBES等[37]研究显示，在手术中深低温过程，气囊压力明显下降，且温度越低，气囊压力越低。临床经验对气囊压力没有显著影响，但每隔一段时间举办1次训练研讨会可以使气囊压力更好的维持在正确范围，防止并发症发生[38]。另外，气囊压力还与患者自身因素有关，如气道顺应性、气道压力、自主呼吸强弱等。

4 结语

人工气道气囊压力的监测在人工气道管理中至关重要，如何让气囊更好地起到密封气道、防止渗漏等作用，减少并发症，最主要还是气囊压力的管理。近年来众多学者研制出新型仪器，可持续监测并控制气囊压力，新材质、新形状的新型气囊，也可提高气道密闭性。另外，气囊压力受多种因素影响呈动态变化，医护人员需充分认识气囊压力变化的规律，更好地管理气囊压力。如何优化气囊压力管理，改善患者预后，仍需大量临床实践探究。