呼吸机内部气路系统消毒的可行性分析

陈学斌 杨学来 高 敏 李天庆*

院内感染不仅会延长患者的住院时间，增加患者的医疗负担，而且是造成住院患者死亡的重要原因之一[1]。世界卫生组织预测，发展中国家每年发生院内感染的概率为5.7%～19.1%，在发达国家院内感染的概率约为3.5%～12%，仅美国每年约有1700万患者发生院内感染，其中约99 000例感染者死亡，每年的治疗费用约为280～450亿美元[2]。

近年来，因呼吸机污染而导致患者发生感染的报道日渐增多，其研究表明，呼吸机管路中的致病微生物污染是造成感染的主要原因之一[3]。呼吸机是重症监护病房(intensive care unit，ICU)的核心生命支持类设备，在临床呼吸衰竭的抢救治疗、临床手术及手术后患者的复苏等方面发挥着重要的作用。呼吸道相关感染和血液感染是临床常见的因呼吸机使用而导致的院内感染，在发展中国家中呼吸道相关感染的感染率约为15%～31%，血液感染的感染率为16%～19%[2-4]。

通过对目前临床呼吸机内部气路系统消毒的现状，分析呼吸机内部气路系统消毒的必要性，探讨呼吸机内部气路系统消毒需解决的难点问题，比较目前临床常用的消毒模式，提出针对呼吸机内部气路系统消毒的可行性办法，旨在为进一步揭示针对呼吸机内部气路系统有效的消毒模式提供理论技术支持。

1 医院呼吸机消毒现状

呼吸机是临床常用的一种生命急救设备，在临床呼吸衰竭的抢救及治疗、临床手术及手术后患者的复苏等方面都发挥着重要的作用。呼吸机的安全使用与患者和医护人员的健康密切相关。有数据显示，9%～40%的呼吸道相关感染是直接由呼吸机的使用不当而导致，而呼吸机气路部分的致病微生物污染是造成院内感染的重要原因[5-6]。

呼吸机气路分为呼吸机外部气路系统和呼吸机的内部气路系统两部分，目前对呼吸机气路部分的消毒主要是指呼吸机外部气路系统的消毒，对呼吸机内部气路系统的消毒研究较少。外部气路系统包括呼吸机外置管路、湿化罐、积水杯、面罩、细菌过滤器、外置传感器及加热导丝等组成部分。呼吸机的外部气路系统，由于其安装拆卸方便，因此目前的消毒方式是根据材质及要求，使用结束后对其进行清洗消毒后，采用高压灭菌处理或消毒液浸泡处理的方式进行消毒。呼吸机内部气路系统位于主机内部，除了内部气体管路之外还包括多种精密元器件，如流量传感器、压力传感器、温度传感器及湿度传感器等多种传感器，以及电磁阀、单向阀等多种控制阀等。目前，临床无法完成对呼吸机内部气路系统的消毒灭菌处理，比较常用的方式是在呼吸机的内外进出气口安装细菌过滤器。

美国疾病控制中心(centers for disease control，CDC)公布的呼吸机相关肺炎指南中对呼吸机的消毒处理不建议对呼吸机内部机械结构进行常规拆卸消毒[5]。根据《北京市呼吸机清洗、消毒指南》(简称“指南”)规定，对呼吸机的外部气路系统的配件应进行消毒液浸泡消毒或环氧乙烷消毒处理。对重复使用的呼吸机的外部气路系统使用后需进行严格的消毒灭菌处理，对于呼吸机内部气路的使用后消毒管理，“指南”根据呼吸机内部气路的可拆装与否对呼吸机进行了分类，对于内部气路部分可以拆卸的呼吸机，虽然“指南”提到拆卸后清洗消毒效果较好，但“指南”对于内部气路的具体消毒方法只是简单明确由工程师根据呼吸机的特点定期维修保养(维修保养时间根据各厂商具体要求进行)，对于送气口及排气口均安装过滤器的呼吸机内部管路一般不需要常规清洗消毒[7]。目前，由于呼吸机内部气路部分由于其位置特殊性和结构复杂性精密性，临床很难完成呼吸机内部气路消毒。

2 呼吸机内部消毒的必要性

呼吸机的气路部分与患者的呼吸回路直接相通，会接触到患者的呼吸道分泌物，其温度和湿度利于微生物的生长，容易发生细菌定植，在气道有气流经过时细菌菌落会形成气溶胶，造成患者感染。

呼吸机相关肺炎是临床常见的因呼吸机使用而导致患者获得性感染的一类疾病，其发病是导致危重患者死亡的重要原因[8]。在ICU的患者中呼吸机相关肺炎的发病率能达到9%～40%[9-10]。呼吸机相关肺炎不仅会增加患者的住院时间和住院开销，而且会增加住院患者的病死率。研究表明，有30%～50%的呼吸机相关肺炎患者最终死亡[11]中，由于呼吸机相关肺炎导致的病死率达到5%～25%[12-13]。同时医护人员对发生呼吸机相关肺炎患者治疗时，会增加抗生素的使用，这又增加了对抗药性细菌的培养。有研究显示，对呼吸机的日常维护与及时消毒，能降低呼吸机的污染和细菌定植情况，减少呼吸机相关肺炎的发生[14]。

目前，对呼吸机内部气路系统的日常维护主要是在呼吸机进出口安装细菌过滤器，虽然有研究显示，在呼吸机的进出气口处安装有效的过滤器滤过呼出气体中99%的颗粒物，但对于发生严重污染或患有特殊病种的患者，如乙型肝炎、人类免疫缺陷病毒(human immunodeficiency virus，HIV)患者等，使用的呼吸机，除外置管路需要进行高压灭菌处理，内部管路也需要进行有效的消毒灭菌后方能继续使用[15]。虽然病毒在体外的生存能力较差，但是多种致病微生物包括肺炎杆菌、金黄色葡萄球菌、铜绿假单胞菌、鲍曼不动杆菌以及大肠杆菌等能够在呼吸机上长期存活[16-20]。有文献报道，金黄色葡萄球菌在呼吸机管路中最长能够生存7个月的时间，肺炎克雷伯菌最多可在呼吸机上存活30个月，铜绿假单胞杆菌可存活16个月，鲍曼不动杆菌可存活5个月，对这些致病微生物消毒灭菌不彻底是造成呼吸机使用中院内感染的重要原因[20-22]。因此，在呼吸机的日常维护中对内部气路系统的日常消毒维护非常必要。

3 呼吸机内部气路系统消毒所面临的问题及对策

呼吸机内部气路系统位于呼吸机主机的内部，包括了众多的传感器和精密电磁元器件，其内部结构进行拆卸消毒的过程比较复杂，美国CDC公布的针对呼吸机相关肺炎的指南中明确指出，不建议对呼吸机内部气路系统进行常规的拆卸消毒。因此，呼吸机内部气路系统进行消毒处理需解决以下问题。

3.1 致病微生物的类型及分布

(1)呼吸机内部气路系统中常见致病微生物的类型及分布。需要明确：①呼吸机常规使用过程中内部气路系统可能感染的致病微生物；②致病微生物在呼吸机内部气路系统的分布聚集位置；③发生严重污染事件后呼吸机内部气路系统致病微生物的污染分布情况；④特殊患者包括HIV病毒或乙肝病毒或严重急性呼吸综合征(sever acute respiratory syndrome，SARS)病毒等感染患者使用后，致病微生物在呼吸机内部气路系统的污染及分布情况。

(2)针对性消毒。对呼吸机内部气路进行拆分取样或对呼吸机的呼出气体进行细菌培养及生化与分子生物学检测，分析不同情况下呼吸机内部气路系统微生物的分布情况，并研究探讨适用于不同情况的呼吸机内部气路系统有效的消毒方法。

3.2 消毒方法的选择

(1)消毒方法选择思路。选择消毒方法需考虑呼吸机内部气路系统位置及电磁元器件等因素。由于呼吸机内部气路系统位置的特殊性，在不进行拆卸条件下，呼吸机内部气路系统消毒处理无法按照常规的消毒方法进行，消毒剂的选择既要保证消毒效果的有效性，又要适合内部气路系统位置的特殊性。

(2)消毒方法的确定。①探索使用消毒气体或消毒液体灌注的方法进行消毒处理，对呼吸机内部气路系统中包含多种传感器及相关电磁元器件，对其消毒处理需考虑消毒剂及消毒过程对电磁元器件结构稳定性及功能有效性的影响；②对呼吸机内部气路系统的电磁元器件进行分类及相关的消毒分析，使用不同的消毒方法处理后，对电磁元器件及相关材料进行适当的消毒处理，并进行通电检测，对电磁元器件的结构及性能稳定性进行分析，确认消毒方法的可行性。

3.3 消毒效果的检测

对呼吸机内部气路消毒后，如何对呼吸机内部气路系统消毒的效果进行检测，应探索快速简便的检测方法，确定消毒方法的可行性。目前，对呼吸机内部气路消毒后的检测通过拆卸后拭子取样分析是最准确和灵敏的检测方式，但是取样过程繁琐，且容易造成二次感染；通过对呼吸机的进入气体和排出气体进行微生物检测是比较简便的方法，但这种方法的灵敏性和有效性需要进行科学的比较分析。可通过对呼吸机进气和排出气体中微生物的培养来检测，或者通过拆卸呼吸机内部气路系统后进行拭子取样培养检测，比较两种方法的灵敏性与可行性，探索对呼吸机内部气路简单快捷的消毒方式[23]。

4 呼吸机内部气路消毒的可行性

4.1 常见的消毒模式

目前，常用的消毒模式包括：①常规消毒剂消毒模式，即通过使用清水和消毒剂(如75%的酒精，1%的次氯酸，0.2%的过氧乙酸和2%的戊二醛等溶液等)对医疗设备的外表面进行清洁和消毒处理，提高外表面的清洁和消毒水平[24-25]；②非接触消毒模式，即通过不接触设备的外表面，如运用紫外线照射消毒以及过氧化氢蒸汽消毒等对设备外表面进行消毒处理[26-27]；③设备自身消毒模式，该模式因需要致病微生物接触设备的外表面，因此也称为接触消毒模式，自身消毒方法，是在设备外表面采用银及铜等重金属涂层作为自身消毒措施来实现对致病微生物的消毒[28-30]。

4.2 呼吸机内部气路系统消毒方法

(1)环氧乙烷气体灭菌。是最常见的低温消毒灭菌方法，有文献报道，环氧乙烷可以杀灭所有的致病微生物，包括细菌的孢子[28]。但是，环氧乙烷气体具有较强的致癌性，对人体毒性较大，需要进行特别的回收排放，这就限制了其在呼吸机内部气路系统消毒中的应用。

(2)过氧化氢低温等离子灭菌。是医疗机构常用的医疗设备低温灭菌方式，但是由于其需要一定能量的电磁波对过氧化氢进行电离，而呼吸机内部电磁元件较多，电磁辐射对内部元器件的影响较大，也限制了其应用。

(3)过氧化氢蒸汽和臭氧气流消毒模式。过氧化氢和臭氧是两种比较常见的气体消毒剂，由于其消毒效果好，且后处理简单，对人体危害较小，可以作为呼吸机内部气路系统消毒的气体消毒剂。过氧化氢蒸汽是20世纪80年代开始使用的一种低温气体消毒剂，其可以高效杀灭设备表面和内部多种致病微生物，包括金黄色葡萄球菌、粘质沙雷氏菌、肉毒杆菌和艰难芽孢杆菌等多种致病微生物。过氧化氢蒸汽可以通过高压气流输送的方式进入设备内部完成灭菌消毒，且消毒后过氧化氢蒸汽会分解成水和氧气，后续处理相对简单，不会造成对环境的污染，是一种可以作为呼吸机内部气路系统消毒的气体消毒剂[29]。臭氧是一种被广泛使用的对多种致病微生物，包括生存力很强的致病微生物如嗜热芽孢杆菌等具有较强杀灭作用的气体消毒剂。臭氧可以对多种材质的物体进行消毒，包括不锈钢、金属钛、阳极电镀铝、陶瓷、玻璃、硅胶、塑料、聚四氟乙烯和聚丙烯等材料进行消毒而不影响其特性，其消毒过程简便易操作，消毒剂不需要额外处理，不会有消毒剂残留泄露到空气中的问题。因此，臭氧也是一种可以作为呼吸机内部气路系统的有效消毒剂。

5 结语

随着呼吸机的普遍使用，其在应用中引起的院内感染的报道越来越多，呼吸机使用后的消毒也倍受关注。对于长期使用呼吸机的患者以及特殊患者，使用后需要特殊处理的呼吸机内部气路系统消毒是临床设备监管的难点。由于呼吸机内部气路系统其位置的特殊性和结构的精密性，消毒处理不仅需要考虑消毒效果的有效性，还需要考虑消毒对呼吸机内部管路及电磁元器件的性能稳定性的影响。低温气体消毒是呼吸机内部气路系统消毒的可行方法，对消毒气体的选择，重点是对呼吸机内部气路系统中致病微生物快捷简便的检测。因此，加强对呼吸机内部气路系统的消毒的研究，对于保障呼吸机的安全卫生使用、医护人员和患者的健康具有重要意义。

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