通过新型体外血管通路模型探索不同注射器用于PICC管封管预期效果的优选方案

李燕娥 杨晓燕 吕敏敏 庄秦月 李华 林恩宇 梁瀚文 练敏 钟瑞容 郑诗凤

1 广东省人民医院广东省医学科学院 （广东 广州 510080）

2 暨南大学伯明翰学院 （广东 广州 510632）

内容提要： 目的：通过新型体外血管通路模型探讨持续注射与脉冲注射对由PICC管组成的血管通路装置压力影响的差异，为临床实践中选择合适的注射方式进行PICC冲、封管方式提供依据。方法：建立两端连接有心电监护仪的体外血管通路测压模型，在压力传感器1端分别使用抽吸有2mL，5mL，10mL，10mL生理盐水的2mL，5mL，10mL，20mL注射器进行脉冲注射与持续注射。观察PICC管是否出现异常变形、破裂，通过心电监护仪采集每次注射时的输入端最高压、输入端最低压、输入端平均压、输出端平均压等数据。结果：各组PICC管均无发生变形、破裂等异常。各种型号注射器脉冲推注时输入端最高压显著高于持续推注，输入端最低压显著低于持续推注，且脉冲注射时20mL注射器输入端最高压较其他型号注射器低，2mL注射器输入端最低压可出现负值（-2.00mmHg），另外，脉冲注射时20mL注射器输入端最高压最低（240.00mmHg，均值180.50mmHg），5mL注射器与10mL注射器之间注射压力无显著差异；持续注射的输入端平均压较高，使用2mL注射器脉冲时输入端平均压低于持续注射，20mL注射器脉冲时压力高于持续注射；输出端平均压在使用各种型号注射器时均无明显差异。持续注射时上述所有压力均随着注射器型号的增大而上升。结论：2mL注射器用于脉冲注射存在血液回流风险；5mL注射器与10mL注射器压力相似，可以用于冲封管；20mL注射器推注费力，不适用于脉冲注射。

PICC作为留置类血管通路装置（Vascular Access Device，VAD）的一种被广泛应用于肿瘤患者及需要长期输液治疗的患者，同时，PICC也是血栓性导管堵塞的一个影响因素[1]。冲、封管方式选择与PICC堵管的发生率直接相关，多项研究认为血栓性导管堵塞是因为封管时机、方法不对所致[2-5]。中华护理学会静脉输液治疗专业委员会2019年版《临床静脉导管维护操作专家共识》以及美国输液护理协会2016年版《Infusion Therapy Standards of Practice》（以下简称，《指南》）均强调使用合适速度、压力进行脉冲式冲管、封管，以防导管堵塞等并发症的发生[6,7]。但国外有研究结果显示脉冲封管仍然会有药液残留在腔内堵塞管腔[8]；国内研究发现快速推注封管液引起血液回流形成栓子，引起导管堵塞[9]。本研究于2021年6月～2021年12月通过新型体外血管通路模型，对比脉冲注射与持续注射对PICC产生的压力差异，观察不同注射器、不同注射方式时的压力特点，分析注射器型号对PICC输入端与输出端的压力的影响，探讨临床冲封管时注射器型号选择与PICC堵管风险的关系。

1.资料与方法

1.1 一般资料

参与实验注射护士（简称，注射护士）：通过随机数字法选择本院外科片护士33人作为实验护士，其中护士5人，护师18人，主管护师8人，副高及以上2人，平均工作年限15.7年，中位数17年；对上述所有护士依照实验方法进行统一培训持续注射与脉冲注射操作、考核合格。然后，按照实验要求进行两种操作，结束后对每个型号注射器用于不同注射方式的效果进行评价，指出自己认为最适用于冲封管的注射器型号。

资料收集护士（简称，实验护士）：资料收集护士为课题组的5名成员，其中副主任护师1人，护师4人。所有人员均经过压力压力传感器测量方法培训并考核合格。1名副主任护师为研究组长负责在现场质控，监测注射护士的注射速度及脉冲频次，以达到标准一致。另外4名护师分为2组，分别负责采集注射护士每次推注时压力传感器1、2的数据。

体外血管通路测压模型材料及仪器：LLC爱德华兹生命科学有限公司生产的一次性压力传感器（PX260型）、巴德公司生产的PICC（5F，长60cm）、百特公司生产的生理盐水500mL、mindray心电监护仪、贝朗公司生产的恒速泵、天福PC396秒表、上海康德莱企业发展集团股份有限公司生产的2mL、5mL、10mL、20mL注射器。

1.2 方法

1.2.1 体外血管通路测压模型建立

按照图1建立体外血管通路测压模型。

1.2.2 输入端及输出端压力测量方法脉冲注射方法：注射护士背对监护仪，在压力传感器1端按照每毫升盐水推注2次的频率执行脉冲注射方式（“推-停-推-停……”的方式），分别推注内有2mL，5mL，10mL，10mL 生理盐水的2mL，5mL，10mL，20mL 注射器，每支注射器反复推注10次相同剂量的生理盐水；研究组长手持计时器计数推注护士的推注频次，对于每支注射器推注频次不合规定的予以剔除并重新推注；4名实验护士平均分为2组，一组从心电监护仪1采集每次注射时的输入端最高推压、最低停压及平均压；另一组采集从心电监护仪2输出端平均压。

持续注射方法：人工推注。注射护士背对监护仪，在压力传感器1端按照4mL/min（240mL/h）的速度分别匀速推注内有2mL，5mL，10mL，10mL 生理盐水的2mL，5mL，10mL，20mL 注射器，每支注射器反复推注10 次相同数量的生理盐水。研究组长手持秒表采取倒计时的方式供推注护士观察推注时间，对于推注时间不合规定的予以剔除重新推注。4名实验护士平均分为2组，一组从心电监护仪1采集每次注射时的输入端最高推压、最低压及平均压；另一组采集从心电监护仪2输出端平均压。

持续注射方法：恒速泵推注。在压力传感器1端按照用恒速泵分别以100mL/h，150mL/h，250mL/h，300mL/h，350mL/h，400mL/h 的速度匀速推注抽有5mL 生理盐水的5mL，10mL，20mL，30mL 注射器，每支注射器反复推注10次相同剂量的生理盐水。4名实验护士平均分为2组，一组从心电监护仪1采集每次注射时的输入端最高推压、平均压；另一组采集从心电监护仪2输出端平均压。

1.3 质量控制方法

1.3.1 实验人员操作方式一致

为了保证实验数据不发生偏倚，本实验对所有参加实验的护士进行统一培训，对抽有不同剂量的注射器规定了统一的脉冲频次及持续推注时间限制，力求每人每次推注的力度、脉冲频次、推注速度均一致。

1.3.2 预防监护仪数据对护士操作干扰

推注护士背对监护仪以避免护士看到监护仪的实验数据而改变推注节律。另外，研究组长全程监控护士操作注射护士的注射速度及脉冲频次，并供实验护士观察，力求护士能在规定的脉冲频次内完成脉冲推注，在规定的时间内完成持续注射。

1.3.3 预防人为因素影响

本实验在持续注射时，分别使用人工持续注射和恒速泵持续注射，比较人为因素对持续注射的影响。1.4统计学分析因为本研究中监护仪能检测出的最大值为300mmHg，所以，剔除原始数据中压力＞300mmHg 的数据，其余数据采用R软件（4.05）进行分析。当连续变量满足正态分布时，结果表示为±s，当不满足正态分布时，结果表示为中位数±四分位距。连续变量进行两两比较时，如果数据满足正态分布且方差齐时，则采用方差分析，如果不满足正态分布，则采用kruskal检验。分类变量采用%表示，进行两两比较时采用χ2检验计算显著性。P＜0.05为差异有统计学意义。

2.结果

所有护士均按要求完成操作，无发生PICC 管异常变形、破裂。17人认为2mL注射器推注量不够；30人认为5mL，10mL注射器注射推注力量合适，适用于PICC冲封管；23人认为20mL注射器注射费力，不适合脉冲注射。恒速泵持续注射时所有压力恒定（见表1），人工注射时输入端压力可出现波动（见表2）。

2.1 不同型号注射器恒速泵持续注射时的压力对比

不同型号注射器恒速泵持续注射时所有压力恒定（见表1），且不同速度时输入端与输出端压力均存在显著性差异（P＜0.001）。

2.2 不同型号注射器用于人工持续注射时压力对比

不同型号注射器用于持续注射方法时输入端与输出端压力均存在显著性差异（P＜0.001），所有型号注射器输入端最低压均＞0 mmHg。见表2。

2.3 不同型号注射器用于脉冲注射间压力对比

不同型号注射器用于脉冲注射方法时输入端与输出端压力均存在显著性差异（P＜0.05），2mL注射器输入端最低压可为负数（-2mmHg），5mL与10mL所有压力均相近，20mL注射器输入端最高压中位数最低（180.5mmHg），最低压中位数最高。见表3。

2.4 不同型号注射器在不同注射方式时压力间对比

恒速泵在不同注射器型号下的不同类型压力均比脉冲注射和人工持续注射小。脉冲注射输入端最高压均高于持续注射，差异具有统计学意义，但是脉冲注射时20mL注射器输入端最高压最低（见图2）。人工持续注射输入端最低压均高于脉冲注射，差异具有统计学意义，三种注射方式输入端最低压均随注射器型号增大而增大（见图3）。持续注射输入端平均压均随注射器的型号增大而增大，但是，脉冲注射时10mL 注射器平均压最大（见图4）。5mL 注射器与10mL 注射器在同一注射方式之间注射压力差异无统计学意义（见图5）。

图2.不同注射器型号在三种推注方式下对输入端最高压的影响

图4.不同注射器型号在三种推注方式下对输入端平均压的影响

图5.不同注射器型号在三种推注方式下对输出端平均压的影响

3.讨论

3.1 持续注射对PICC管的压力特点，人工持续推注不能实现匀速推注

本研究显示持续注射时输入端最低压高于脉冲注射（P=＜2e-16）（见图3），这是因为持续注射是应用某一恒定的速度进行注射，注射时药液通过固定的流速通过PICC，管腔中心线轴流速度最大，靠近管腔壁流动速度最小，各层流速相对恒定，因此，持续注射使得药液流过PICC时对管壁产生的压力较小且较恒定，药液只能从PICC的侧孔成不均匀圆球状流出而缓慢扩散[10,11]。但是，因为人工持续注射受注射者人为因素的影响，难以实现真正的匀速推注，因此，建议对于需要药液在体内维持恒定水平的治疗应选择恒速泵持续泵入，达到控制血压、血糖等在稳定水平的治疗目的[12-14]。另外，本研究还显示不同注射器型号下进行持续注射时输入端最低压均＞0mmHg（见表3），提示持续注射可以保证注射末正压，而封管对于持续注射的稳定性要求不高，因此，国内外静脉输液指南均推荐人工持续注射方式进行正压封管[6,7]。

表1.不同型号注射器用于恒速泵恒速注射时压力对比[中位数(Q1,Q3),mmHg]

表2.不同型号注射器用于持续注射时输入压和输出压对比[中位数（Q1,Q3)]

表3.不同型号注射器用于脉冲注射时输入压和输出压对比[中位数（Q1,Q3)]

3.2 脉冲注射对PICC管的压力特点

脉冲注射是在短期内迅速推注的方式，可以使药液在PICC内产生有雷诺应力的湍流，这种湍流可以对PICC管壁产生较高冲击压力，因此，本研究中脉冲推注时输入端最高压显著高于持续推注（P=＜2e-16）（见图2）[15]。这种冲击力使管道内液体迅速通过带有多侧孔的PICC向周围扩散，使药液在短时间内达到治疗剂量，因此，普遍用于需要注射增强剂的影像检查、麻醉镇痛、溶栓治疗及中心静脉置管等治疗中[6,7,16-19]。另一方面，当脉冲注射停止推注时管腔内药液由于惯性的作用继续以湍流的形式向周围运动，但是，随着运动速度减低对管壁的冲击力减小，这时，输入端最低压显著低于持续推注（P=＜2e-16）（见图3），因此，脉冲注射时高低波动的压力差可以有效地冲洗PICC管腔，预防药物在管腔内沉积，避免导管堵塞等并发症的发生[8,10,20,21]。因此，美国《指南》指出每次脉冲注射1mL，连续10次，可有效清除输液管道固体沉淀物[7]。

图3.不同注射器型号在三种推注方式下对输入端最低压的影响

3.3 注射器型号对PICC两端的压力特点

3.3.1 2mL注射器用于脉冲注射存在血液回流风险

与曲瑶等[9]研究相似，本实验发现脉冲注射时2mL注射器输入端最低压出现-2mmHg，这可能是液体在管道里面以湍流形式流动时，停止注射液体会对注射器活塞产生冲击压力，2mL注射器活塞因为摩擦力小，可能会出现回弹现象，导致PICC管内液体倒流出现压力负值，这提示2mL注射器用于脉冲注射时会产生血液或者药液回流，如果没有正压封管可能会导致输液装置堵塞。另外，因为受容量限制2mL注射器存在冲管液剂量不足问题，不建议用于2mL注射器冲管[7]。

3.3.2 5mL注射器与10mL注射器压力相似

本研实验中有30 名注射护士也认为5mL 与10mL 注射器注射力量合适，同时实验结果提示5mL注射器与10mL注射器用于脉冲注射时PICC管输入端最高压中位数（分别为146mmHg，147.5mmHg）、输入端最低压中位数（分别为85mmHg，94.5mmHg）均相近（见表2）输入端平均压（图4）、输出端平均压（图5）之间压力无统计学意义，也证实了这一结果，说明5mL注射器与10mL注射器冲洗压力相似相。根据《指南》[7]指出PICC冲洗剂量为PICC内部容积的2倍，封管液剂量为PICC内部容积的120%，这提示虽然5mL注射器与10mL注射器压力相似，但5mL注射器容积不能满足PICC冲封管的要求，因此不适用于PICC冲封管，这有效的解释了《指南》指出PICC的应选择10mL注射器进行冲封管的原因[6,7]。

3.3.3 20mL注射器推注费力，不适用于脉冲注射

本研究显示，20mL注射器用于脉冲注射时输入端最高压中位数最低（180.5mmHg）（见表3、图2），这也与23名护士实验后认为20mL注射器注射费力相一致。其原因在于摩擦力与接触面积成正相关，20mL注射器型号最大所以推注越费力，每种注射器的输入端平均压随注射器型号增大而增高，相反的，实验还显示20mL注射器输入端最低压中位数最高（111mmHg），这样导致20mL 注射器用于脉冲注射时输液导管中压力差较小，可以造成其冲洗效果不佳。因此，不建议用20mL注射器进行脉冲冲管。

基于研究结果，建议在冲封管时，应根据静脉输液装置的种类选择5mL或者10mL注射器，首先进行脉冲式冲管以冲干净管壁上的附壁药物，再进行持续注射以保证输液管理里面正压，避免血液返流引起输液导管堵塞，以降低PICC非计划拔管率[22]。

3.4 本研究的创新性及局限性

本研究基于物理学理论的基础，通过新型体外血管通路模型探讨持续注射与脉冲注射对由PICC管组成的血管通路装置压力影响的差异，探究不同注射方式对PICC管壁产生的压力及其影响因素，从科学实验的角度解释临床工作中的经验总结，实验数据可以更直观的表明脉冲注射与持续注射的区别，为医务人员在执行治疗操作中注射方式选择提供理论依据，也可以为新护士冲封管培训提供直观的数据依据，具有一定的创新性。但是，因为本实验属于体外实验，仅选择普通PICC，不能涵盖所有类型的VAD及完全模拟人体血管内的真实环境，虽然，本实验采用人工持续推注与脉冲注射对比，以弥补体外实验与真实工作环境之间的差异，但是，本实验结果仍具有一定的局限性，后期仍需进行动物实验加以证实。