空气过滤器的加装对呼吸机检测的影响研究

李岩峰，李咏雪，郝士龙，郑 旸，王先文，李 涛

（1.联勤保障部队药品仪器监督检验总站，北京 100071；2.联勤保障部队卫勤局，武汉 430014；3.武警北京市总队医院，北京 100027）

0 引言

呼吸机主要应用于急救室、手术室、ICU等场所，是现代医疗的重要设备[1]。依据YY/T 0316—2016《医疗器械 风险管理对医疗器械的应用》评估，呼吸机的使用风险量化值接近最高值时，对其定期进行质量检测是十分必要的[1-3]。研究表明，呼吸机相关的致病微生物是造成感染的主要原因[4-6]，而在用呼吸机质量检测的时机很难做到与其消毒周期同步，加之部分检测人员感控意识不高，缺乏防护手段，所以从事在用呼吸机质控操作对检测人员而言存在较高的潜在风险。近年来因呼吸机污染而导致患者感染的情况受到持续关注，相关研究主要集中在分析呼吸机细菌污染分布与感染的相关性及对患者的预防措施等方面，而对加装空气过滤器等防护措施以减少呼吸机细菌污染对质控人员的影响鲜有研究，对从事在用呼吸机质控尤其是呼吸相关病患所使用呼吸机的质控操作缺乏指导[7-8]。使用专门的空气过滤器是降低与呼吸机接触人员感染风险较为有效的措施之一，但实际操作中检测人员往往担心加装过滤器影响检测结果，在检测中极少使用。因此，本文在充分分析参数检测影响量的基础上设计实验，评估加装空气过滤器对呼吸机检测的影响。

1 方法

1.1 检测参数的确定

空气过滤器由外壳和中间的过滤介质组成。过滤介质通常使用一种带静电的超细丙烯纤维，是决定过滤效率的关键部件。气流在绕行过滤介质过程中由丙烯纤维产生的阻力形成气阻，气阻随气体流量的改变而改变。气阻的存在导致通气回路产生压力损耗，因此过滤器的加装会影响流量、管道压力以及呼吸动作起停点的确定，从而影响吸气潮气量、压力水平和呼气末正压的测量。空气过滤器为物理过滤原理，通过静电吸附灰尘以及病菌，无吸附气体分子的能力，因此不会改变通过过滤器的气体组成，进而不会改变气体体积分数。在气流通过空气过滤器时，由过滤介质产生的气阻会在过滤器两端形成一定的压力差，但过滤器两端的气体压力变化趋势保持一致，故空气过滤器两端气体变化频率一致，加装空气过滤器对吸气氧气体积分数FiO2和通气频率影响很小[9]。因此，加装空气过滤器对通气参数测量的影响评价可限定于潮气量、呼气末正压和吸气压力3个参数。

1.2 实验仪器

实验仪器主要包括呼吸机（谊安Shangrila530，中国）及管路套件、呼吸机检测仪（Fluke VT 305，美国）及配套成人模拟肺（容量0～1 000 mL）、空气过滤器（Inspired BSF103，中国），工作介质为空气。

1.3 实验方法

本研究通过对比实验评估加装空气过滤器对检测结果的影响。未加装空气过滤器时实验系统的搭建如图1所示，加装空气过滤器时将其安装于进气管与呼吸机检测仪之间。实验条件按照JJF 1234—2018《呼吸机校准规范》[10]的测量条件要求并结合设备实际情况设置[11-12]，其中实验环境温度为20℃，环境相对湿度为40%。

图1 未加装空气过滤器时实验系统搭建示意图

潮气量测试在容量控制通气（volume control ventilation，VCV）模式下进行，设置呼吸频率f为20次/min、呼吸比I∶E为1∶2、FiO2为21%，参考JJF 1234—2018所列检测点，并根据实验所采用模拟肺容量，选取400、600、800 mL 3个点进行检测，每个检测点重复测量10次。吸气压力测试在压力控制通气（pressure control ventilation，PCV）模式下进行，设置f为15次/min、I∶E为1∶2、呼气末正压为0 kPa、FiO2为21%，选择1.0、2.0、3.0 kPa 3个点进行检测，每个检测点重复测量10次。呼气末正压测试在PCV模式下进行，设置吸气压力为2.0 kPa、潮气量为400 mL、f为15次/min、I∶E为1∶2、FiO2为21%，选取0.2、0.5、1.0 kPa 3个点进行检测，每个检测点重复测量10次。

根据数据特点，本实验采用F检验统计分析加装空气过滤器对测量结果的影响程度，通过计算影响量引起的变差与相应检测参数合格判据限值的比值评估加装空气过滤器对潮气量、呼气末正压和吸气压力3个参数合格判定的影响[13-14]。F值计算公式如下：

按公式（2）或（3）计算变差占比Z值：

2 结果

加装空气过滤器前后呼吸机潮气量、吸气压力和呼气末正压测量结果见表1～3。潮气量及吸气压力在加装空气过滤器后测量结果均值小于不加空气过滤器时的测量结果均值，而加装空气过滤器后呼气末正压测量结果均值大于不加空气过滤器的情况。潮气量测量结果的Z值范围为3.10%～25.07%，吸气压力测量结果的Z值范围为9.03%～16.03%，呼气末正压测量结果的Z值范围为2.42%～5.08%。潮气量在设置值为400、600和800 mL时的测量结果的F值分别为351.19、313.93、12.15，吸气压力在设置值为1.0、2.0和3.0 kPa时的测量结果的F值分别为16.88、73.01、34.09，呼气末正压在设置值为0.2、0.5和1.0 kPa时的测量结果的F值分别为0.42、6.69、3.04。根据统计学F检验方法，按照α=0.05的显著性水平，可由F表[15]查得临界值F0.05（1，18）=4.41，潮气量、吸气压力F检验结果均大于F0.05（1，18），呼气末正压F检验结果除设置值为0.5 kPa情况外，其余情况小于F0.05（1，18）。

表1 加装空气过滤器前后呼吸机潮气量测量结果

表2 加装空气过滤器前后呼吸机吸气压力测量结果

3 讨论

通过对潮气量、吸气压力和呼气末正压测量结果进行计算，得到各参数测量结果的Z值以及F值，结果表明：（1）潮气量和吸气压力在加装与未加装空气过滤器情况下测量结果具有显著性差异，而呼气末正压在2种情况下大部分测量结果未见显著差异。因此加装空气过滤器对潮气量和吸气压力2个通气参数的测量结果影响较大，相比之下，对呼气末正压测量影响不显著。（2）由测量结果均值可以看出，加装空气过滤器后，潮气量的量值通常会减小，吸气压力水平降低，呼气末正压略微升高，量值变化符合理论预期。（3）3个通气参数测量结果的Z值不大于20%（潮气量设置为400 mL时Z值略大，约25%），说明加装空气过滤器对呼吸机检测合格判定的影响在可接受范围内，满足日常检测需要。由此得出，加装空气过滤器对呼吸机检测相关参数会产生影响，但影响可接受。

表3 加装空气过滤器前后呼吸机呼气末正压测量结果

在用呼吸机质控时机很难做到与其消毒周期同步，这就需要在加强有关制度要求的同时提供行之有效的感控手段。在加强呼吸机质控前消毒灭菌的同时，通过加装空气过滤器的方式可防止呼吸机检测仪管路污染，降低在用医疗设备检测人员的感染风险，从而达到防护目的。同时在实际工作中应注意及时更换空气过滤器，以保证防护效果，避免因操作不当重复使用过滤器造成感染风险。本研究仍然存在一些不足，文中所使用过滤器标称对细菌和病毒过滤效率较高，但本研究并未做出加装空气过滤器前后量化防护效果验证，下一步将开展相关研究，以进一步完善防护效果评价。

当前在用医疗设备质控工作受到越来越多的重视，但由于相关从业人员缺乏感控知识和防护意识，在用医疗设备检测人员防护风险还未被正确认识。本文为相关专业人员的生物防护研究提供了实验支撑和方法参考，对开展在用呼吸机质控工作有一定的借鉴意义。