电外科烟雾对手术环境及其暴露人群健康影响的研究进展

先 会，谢 飞综述，杨晓莹审校

（西南医科大学：1护理学院2016级研究生；2附属医院手术室，四川泸州 646000）

大气颗粒物暴露与人体健康的影响越来越受到广大社会公众的关注，以细颗粒物（PM2.5）为代表的大气灰霾污染是我国当前空气质量和影响人民身体健康的最突出环境问题，引起政府和国内外学者对环境颗粒物污染控制的广泛关注和研究。研究表明[1-5]，随着外科技术的发展和设备的广泛应用，产生的电外科烟雾对环境空气质量和相关暴露人群（如患者、医务人员）的健康带来潜在有害影响。据文献报道[6-9]手术烟雾对暴露机体可引发一系列损害作用，包括炎症损害和氧化应激损害，甚至致癌和致畸，会出现头痛、头晕、恶心、心律失常等症状，引起肺充血、肺气肿等疾病。因此，手术烟雾的危害引起美国职业安全与保健管理署（Occupational Safety and Health Administration，OSHA）、国家职业安全和健康研究所（National Institute for Occupational Safety and Health，NIOSH）和国际手术室协会（Association of Operating Room Nurses，AORN）等机构高度关注和强调。随之，美国国家职业安全与研究机构规定手术烟雾中主要的有害化学成分接触限值，建议手术室内需配备高效率过滤手术烟雾抽排系统。2015年，国际围手术期护士联盟制定《外科烟雾风险危害及管理的指导方针》，2017年，AORN指南提出手术室安装中央式和移动式手术烟雾抽排系统的基本要求。但是国内对手术烟雾影响的研究及其防护研究报道较少。因此加强对手术烟雾的危害现况、防护研究进展的深入了解，对手术室电外科烟雾污染有效控制的进一步研究具有重要意义。

1 电外科烟雾产生特点及其有害成分

手术烟雾(surgical smoke)[1-2,6-7,10]是指在手术过程中应用电外科设备（electro-surgical unit，ESU)、激光刀、超声手术刀等进行电切、电凝止血、组织消融时，传送到组织细胞产生的热量使细胞内压力升高-细胞膜破裂-细胞体液被蒸发产生，同时高温使组织蛋白质和其他有机物燃烧碳化产生大量烟雾释放于空气。研究表明，手术烟雾中含95%水或蒸汽和5%以颗粒形态存在的细胞碎片（如病毒、细菌、活性细胞、非活性颗粒物、可诱导突变的物质等)，其中含有许多有害的生化成分。据报道[11]手术烟雾产生浓度、烟雾微粒直径大小和弥散速度及其有害成分与不同手术类型、切口组织部位、电外科设备及其设备能量模式（切割、凝结或融化）等因素密切相关。

文献报道[12]启用高频电刀短时产生手术烟雾微粒浓度高，在5 min内可达到60 000～100 000个/每立方英尺以上。手术烟雾微粒直径小，其空气动力学直径范围在0.10～0.80 μm，在空气中弥散速度快（可达64.4 km/h）。胡文娟等报道手术中电切电凝产生的烟雾在邻近手术医护人员口鼻处浓度高达3.6×108个/m3，其分布微粒95%以直径0.3～5.0 μm为主[3]。本文作者针对常规使用电外科设备的乳腺手术、甲状腺手术、腹腔镜胆囊手术术中启用高频电刀产生的烟雾微粒进行了检测分析，结果显示：上述3种手术启用高频电刀产生的手术烟雾微粒均以直径0.3 μm和0.5 μm分布为主；距手术切口不同高度0.5 μm直径以下微粒分布比重不同，距切口5 cm高度处0.5 μm直径以下粒子占总比率76%，距切口40 cm高度处0.5 μm以下粒子占总比率95%。流行病学研究表明，细微颗粒物（特别是超细颗粒物）比气体污染物对人体健康威胁更明显。

研究发现，电外科烟雾中含有许多有毒、有害的化学物质，如氢氰化物、苯系物、碳氢化合物、碳氧化合物、醛类化合物、酚类化合物、脂肪酸等[4,13-15]。其中最受关注的是一氧化碳（CO）、丙烯腈和苯。据报道腹腔镜胆囊切除手术(laparoscopic cholecystic tomy,LC)完成时，CO的浓度可达100～1 900 mg/L，远高于美国职业安全与健康管理署（OSHA）设定的35 mg/L标准[16]。丙烯腈是一种具有挥发性、无色化学成分，通过皮肤和肺被人体吸收，抑制细胞色素氧化酶的活性，阻断细胞内氧利用。其它物质如苯系物、丁二烯等具有致癌作用，醛类化合物有遗传毒性[2,14,16-17]。手术烟雾中已确认苯的存在，并且浓度远远超过美国职业安全与卫生研究院（NIOSH）和美国职业安全与健康管理署（OSHA）规定的限值[6]。

2 电外科烟雾对手术室空气质量的影响

研究发现[1]，激光照射1 g组织产生烟雾的危害相当于3支香烟，而电外科烟雾对手术室空气的危害则是激光的2倍。研究报道[2]，电刀每破坏1 g组织所产生的空气诱变相当于15 min内燃烧3～6支香烟。Wang等[8]研究显示，浅表手术、腹部手术和盆腔手术中分别启用高频电刀3～6 s后，在距切口40 cm高度处检测到PM2.5浓度为245.7 μg/m3、149.4 μg/m3和165.1 μg/m3，对手术室空气质量造成严重影响。腹腔镜手术开气阀打开3 s后，距套管针40 cm高度处检测到PM2.5峰值浓度达517.5 μg/m3。综上文献，电外科手术中瞬时产生的手术烟雾浓度较高。本文笔者对乳腺手术（27例）、甲状腺手术（27例）、腹腔镜胆囊手术（10例）电外科烟雾的抽样检测结果显示：启用高频电刀切割皮肤组织3～5 s，距手术切口5 cm高度，乳腺手术烟雾微粒达217 417个/L，甲状腺手术达130 750.98个/L，腹腔镜胆囊手术首次放气3～5 s，距Trocar穿刺器开气阀5 cm高度烟雾微粒总数达195 131.74个/L，分别是启用电刀前的64.18倍、89.92倍、86.88倍；距手术切口40 cm高度处，分别是26.18倍、28.88倍和5.46倍。由此表明电外科烟雾对环境空气污染较重，离手术部位越近烟雾微粒浓度越高，电外科烟雾对手术环境空气质量产生重要的危害影响，应引起高度重视。

3 电外科烟雾对暴露人群健康的影响

文献报道在腹腔镜胆囊手术过程中，电外科烟雾中大量的CO被腹膜所吸收，出现头痛、头晕、恶心、心律失常等不良症状，冠心病患者更为严重[16]。研究显示[18-20]，电外科烟雾影响暴露人群的血脂及血红蛋白水平变化，加重肺脏炎症反应，增加肺部促炎因子（如巨噬细胞-粒细胞集落刺激因子、白细胞介素-6、IL-1α 、IL-8、肿瘤坏死因子-α 等）释放，引起局部或全身炎症反应。在电外科烟雾中发现具有活性的黑色素瘤细胞、DNA损伤物质、凝固酶阴性葡萄球菌，以及电外科烟雾可诱发TA98菌株突变[7,14,17]。超声刀因工作温度较低，与其他工作温度高的电外科设备相比，其产生的手术烟雾含有传染性病原物[21]。

4 电外科烟雾防护的发展趋势

根据美国职业安全与健康管理署（OSHA）的资料显示，美国每年有多达50万医护人员暴露在手术室烟雾中，包括外科医生、麻醉医生、护士和其他工作人员。因此手术烟雾的潜在危害应引起高度关注，做好手术烟雾的防护是减少暴露人群健康潜在风险和提升围手术人员健康水平的重要举措。近年来，在欧美一些发达国家，手术烟雾的危害与防护已引起围手术团队和医疗卫生安全管理部门的重视和探究。美国国家职业安全卫生研究所建议，为有效预防手术烟雾的危害，在外科手术过程中，建议配备具有高效率过滤系统的手术烟雾抽排设备[6,22-23]，其抽排烟雾速率须达到100～150 feet/min（1feet=0.304 8 m），或必须至少达31～46 m/s[4，12，24]。为有效预防医院感染，AORN指南对中央排烟系统使用建议：要求中央排烟系统对烟雾微粒过滤有效率需达到99%以上。但国内对手术烟雾的污染现况与防护研究较少，目前还尚未见可采取科学有效的抽排手术烟雾措施的应用报道。因此，手术室电外科烟雾污染控制与防护将是国内围手术团队探究的一项重要课题。

5 结 论

手术烟雾已成为手术室环境污染的重要组成部分，手术医务人员长时间暴露在烟雾中，带来急性与慢性刺激、致癌致畸、呼吸道感染和心理行为等不良影响，导致的潜在健康问题不容忽视。相关职业安全与健康管理机构应对手术烟雾的成分及危害等进行详细阐述,对手术烟雾污染现况进行调查研究，了解电外科设备产生的手术烟雾颗粒对手术室环境的污染现状，提高烟雾暴露人群对电外科烟雾污染的认知，为进一步深入研究手术烟雾污染的控制管理政策与防护操作规范，以及探索手术烟雾对暴露人群机体损伤因素与机制研究提供参考依据。