簡易呼吸器通氣效果影響因素及改良研究進展*

李冬梅 綜述，楊相梅 審校

(重慶醫科大學附屬第一醫院呼吸與危重癥醫學科，重慶 400016)

簡易呼吸器(球囊面罩)也稱皮球、氣囊或呼吸囊，是臨床最為簡單的人工呼吸裝置[1]，因其具有結構簡單、使用方便、便于攜帶、無需電源或氧源、成本低廉等特點，在臨床工作中被廣泛應用。在實行心肺復蘇術、需要呼吸支持的患者院內轉運、呼吸困難患者插管前通氣、機械通氣患者人工膨肺吸痰、麻醉機故障緊急通氣或呼吸機短暫代替等多種情況下，簡易呼吸器能有效糾正低氧血癥，改善患者呼吸功能，是進行人工通氣的有效手段[2-3]。但影響簡易呼吸器通氣效果的因素眾多，且過度通氣會造成患者誤吸、反流，嚴重時會導致窒息或死亡[4]。本文旨在通過對簡易呼吸器通氣效果的影響因素及其改良進展進行綜述，以期為學者開展相關研究提供客觀的科學依據。

1 使用簡易呼吸器進行心肺復蘇術時的通氣策略

人工通氣是搶救呼吸衰竭或心臟驟停患者的重要臨床技能。簡易呼吸器仍然是院前或院內緊急情況下通氣的首選和最簡便的方法[5]。根據2015年美國心臟協會心肺復蘇相關指南中對通氣的推薦意見，對于簡易呼吸器通氣的患者，應給予每公斤體重6～7 mL的潮氣量，保持每分鐘8～10次的通氣頻率。對于建立高級氣道的患者,應該每6秒進行1次人工通氣(10次/分鐘)，同時持續心臟按壓[6-8]。在使用簡易呼吸器進行通氣時，救援人員根據患者胸廓的起伏情況來判斷通氣是否有效[7]，同時觀察患者嘴唇與面部顏色的變化。目前，在心肺復蘇時是否需要監測分鐘通氣量、峰壓、潮氣量等參數，相關指南沒有推薦，但是許多研究用這些指標來檢驗新開發的通氣設備的合理性。除此之外，一些研究還關注了患者血流動力學改善情況、搶救成功率及復蘇后并發癥發生情況[8-9]。

2 簡易呼吸器通氣效果的影響因素

盡管簡易呼吸器看起來相對簡單易用，但即使是經過高級培訓和經驗豐富的操作人員仍然很難正確使用[10]，操作時經常導致分鐘通氣量不足或過度通氣[11-12]。簡易呼吸器的通氣效果高度依賴于患者和操作者相關因素，其中患者相關因素包括年齡、肥胖、胡須、無牙、解剖學差異、頜骨突出和面部外傷；操作者因素包括手的大小、握力、性別、身體狀況、工作經驗、參加培訓、操作時分心和應對壓力的技巧。這些因素都會影響簡易呼吸器的通氣效果[7]。

2.1患者因素 YILDIZI等[13]調查了576例行擇期手術的全身麻醉成年患者,并在術中記錄了患者面罩通氣不足的表現，包括嚴重氣體泄漏、胸廓無起伏、血氧飽和度下降等情況，多因素分析結果顯示，體重、年齡、男性、Mallampati分級越高、打鼾史、無牙和有胡須等因素與通氣不足相關。KHETERPAL等[14]在24個月中收集了22 660例嘗試面罩通氣患者的數據，結果發現，患者下頜受限、異常頸椎活動、睡眠呼吸暫停、打鼾、肥胖等因素與面罩通氣不足相關。

2.2操作者因素 青華等[15]調查186名急診護士心肺復蘇技能掌握情況時發現，簡易呼吸器的按壓無移位率和手法固定準確率分別為33.3%、8.6%。人工操作的簡易呼吸器位置固定的不準確，會導致漏氣引起潮氣量偏差，最終影響有效通氣。年齡越大、工齡越長、工作經驗越豐富更能提高通氣質量。楊一丹等[16]研究發現，人工操作簡易呼吸器時常出現擠壓氣囊的頻率過快，造成潮氣量過大等問題。王穎等[17]研究顯示，不同手型對擠壓簡易呼吸器所產生的潮氣量也不同，其中小手單手擠壓幾乎都達不到400 mL，大手單手擠壓產生的有效氣體量為520～650 mL，中手單手擠壓為435～635 mL；而且不同擠壓方式產生的有效氣量也不同，其中大手、中手五指伸展狀態產生的有效氣量明顯高于五指一般分開狀態，小手雙手產生的有效氣量明顯高于五指一般分開和伸展狀態。因此，不同手型、不同擠壓方式及使用不同的簡易呼吸器所產生的有效氣量各不相同，有可能導致患者通氣不足或過度。醫務人員對周圍環境的熟悉程度、嘈雜的環境、有無干擾因素的情景也會影響通氣效果[18-19]。覃碧云等[20]研究顯示，在院前急救過程中，醫務人員少、路途顛簸、搶救空間過于狹小等諸多不利因素都會影響簡易呼吸器使用。

3 提高簡易呼吸器通氣效果的研究進展

為了避免操作者在使用簡易呼吸器時發生通氣不足或過度通氣的情況，減少患者誤吸、反流或窒息的發生，研究者致力于改良簡易呼吸器的使用手法來減少面罩的漏氣量、改良簡易呼吸器本身或研發新設備來提高簡易呼吸器通氣時輸送潮氣量的精準性。

3.1改良簡易呼吸器的使用手法 為改善通氣效果，SOLEIMANPOUR等[21]比較了對模型通氣時傳統EC手法、大魚際固定面罩法、大魚際面罩固定法(慣用手)-EC手法(非慣用手)、EC手法(慣用手)-大魚際面罩固定法(非慣用手)4種手法使用簡易呼吸器時所產生的潮氣量，結果顯示，新手采用EC手法(慣用手)-大魚際面罩固定法(非慣用手)更能成功產生心肺復蘇時所需要的潮氣量，但有經驗的醫務人員用這4種手法進行通氣時效果沒有顯著差異。STRZELECKI等[22]將一種新的面罩固定方法LASOO(Lift、Apply、Slide、Oppose、Observe)與傳統EC手法進行對比，以確定在技能實驗環境中向新手授課時，二者在潮氣量方面是否有差異。該研究結果顯示，新手使用LASOO手法時比使用EC手法時能產生更多的平均潮氣量(320 mLvs.304 mL)。但這些研究只針對實驗技能授課，沒有外推至臨床，缺乏有效的說服性。為了提高簡易呼吸器的通氣效果，研究者們不僅要從面罩持握手法上尋求改良，同時也要重視對醫務人員的操作考核和理論培訓，以期能重視操作細節、熟練掌握動作要領。顧月群等[23]研究顯示，在簡易呼吸器通氣技能培訓后，隨著時間的延長，護士的技術保留會進行性下降，再培訓周期不宜超過6個月。強化護士培訓及考核頻次是簡易呼吸器通氣技術熟練性的保證。

3.2對現有簡易呼吸器進行改良 NEHME等[24]試圖優化簡易呼吸器的尺寸和形狀來提高通氣質量。根據《2005國際心肺復蘇指南》規定的8～10次/分鐘的通氣頻率和每分鐘6～7 mL/kg的潮氣量，該研究要求70名有300 h臨床實習經驗的莫納什大學的大三護理學生分別用容量為1 600 mL或1 000 mL的簡易呼吸器對體重為80 kg的模擬心臟驟停的模型進行通氣。通氣結果顯示,采用1 000 mL容量的簡易呼吸器時，提供不恰當潮氣量和通氣頻率的人數分別降低了27%和23%。由此可見，即使對簡易呼吸器進行最簡單的更改，也可以優化人工通氣的效果。

CHO等[25]在傳統簡易呼吸器上繪畫了圖形來規定手指的放置，使用時大拇指和中指輕輕觸碰后松開皮囊，以期望產生500～600 mL的潮氣量。83名參與者對模型進行通氣，結果顯示,改良后的簡易呼吸器更能提供穩定的潮氣量。但是參與人員包含醫生、護士、消防救援人員，他們對急救技能的掌握能力不同，且每個人的手型大小不盡相同，最終會影響結果。在此基礎上，LIM等[26]研制了帶有通氣頻率報警裝置的簡易呼吸器，該裝置發出滴答聲提示操作者時間過去1 s，每隔6 s則會發出嗡嗡聲，以此來保證心肺復蘇時每分鐘進行10次通氣的需求。該研究結果顯示，急救人員對模型使用改良后的簡易呼吸器能提供更穩定的通氣頻率，但是該設備不能識別通氣時有無潮氣量泄漏，通氣不足或過度通氣等情況。

ZOBRIST等[27]設計了一款鑲嵌在球囊內的內置集成式手柄簡易呼吸器，其設計理念是單人使用簡易呼吸器時，一手向下用力緊扣面罩，一手擠壓球囊，手柄在被擠壓的同時產生向下的力，在雙向壓力的作用下保證面罩的密閉性，從而提高潮氣量。70名醫務人員對模型進行實驗，平均潮氣量提高了90 mL，80%的受訪者表示更愿意使用改良后的裝置。但是一味單純強調提高潮氣量會導致過度通氣，過高的壓力會造成面部皮膚損傷，過度用力按壓面罩可能會使患者下頜下壓導致阻塞氣道。隨后他們將手柄置于球囊外側，并進行隨機交叉實驗，結果顯示,該設備并沒有提高平均潮氣量，且超過一半的參與者不會傾向使用此設備。黃俊俊等[28]對傳統的簡易呼吸器進行了改進，設計了一種既能防止面罩漏氣，又可以對面罩給氧進行定量給氧的簡易呼吸器。該裝置由4部分組成：頭頸部支架、面罩固定器、球囊按壓裝置、測壓儀。但是該裝置只停留在研究設計階段，沒有生產樣品進行驗證，其臨床意義不能驗證。

3.3研發新設備 WAGNER-BERGER等[29]研發了一款新型基于壓力響應式氣體流量的簡易呼吸器裝置，該裝置在提供足夠潮氣量的同時，可顯著降低吸氣流速和氣道壓力峰值。新裝置里有特殊的壓力響應閥，當操作者感到擠壓球囊的阻力越來越大時，表明存在過度通氣；其次，如果流速過快，壓力響應閥的顏色指示器會在視覺上進行提示。該研究評估了傳統簡易呼吸器與該裝置對常規麻醉誘導成年患者呼吸力學的影響，結果顯示，該設備可將最大吸氣流速從傳統簡易呼吸器的120 L/min降至40 L/min，從而顯著降低吸氣流速和氣道峰值壓力，同時提供足夠的潮氣量。但是，該研究在全身麻醉插管的無呼吸道疾病的患者中驗證，患者插管前會預充氧，因此無法確定此研究結果是否可以外推至心臟驟停的患者或其他有呼吸系統疾病的患者，并且結局指標沒有包括動脈血氣指標，無法客觀評價其通氣效果。

ABDO等[30]開發了一款人工通氣時的非侵入性通氣反饋裝置，該設備可鑲嵌進任何類型的復蘇器，如面罩、氣管插管，然后檢測人工通氣時的參數，包括潮氣量、呼吸頻率，并在屏幕上提供有關通氣質量的直接反饋，當通氣錯誤時會提供視覺和聽覺的警示。研究者招募了40名醫務人員對模擬呼吸驟停的人體模型通氣，參與者在使用或不使用通氣反饋裝置的情況下以隨機順序對人體模型通氣5 min，其中一組通過面罩通氣，另一組通過氣管導管通氣。該研究結果顯示，面罩組通氣成功率從15%提升到90%，氣管插管組從15%提高到85%。但是該設備不能檢測單次通氣時的吸氣和呼氣時間及氣道峰值壓力。

BENNETT等[31]生產了一款實時反饋設備--增強型嬰兒復蘇器，可用于培訓護理人員。該裝置被安裝在呼吸面罩和球囊之間，其設計目的是在通氣過程中識別泄漏、阻塞和不適當的呼吸頻率。實時反饋裝置可測量通過簡易呼吸器傳遞的流量、壓力、通氣頻率，該裝置用算法通過一個簡易界面提醒操作者在操作時出現的空氣泄漏、阻塞及錯誤通氣頻率等情況。該設備還記錄使用時的通氣參數數據，培訓人員和操作者可查看這些參數的記錄，并確定哪些變量有助于特定的訓練或實際復蘇事件。該設備可預防通氣不足導致的并發癥，也可降低因操作不當而導致的不必要的死亡率。但是，該研究存在的如下問題：(1)僅驗證了增強型嬰兒復蘇器在嬰兒模型中的通氣效果，其功能尚未在臨床實踐中評估，并且測試的是樣機而不是面向市場的產品，樣機針對的是兒童而不是成人；(2)未評估使用者和該裝置間的交互，而臨床醫生正確使用該設備的能力需要進行評估；(3)測試的是肺部模型而非臨床患者。

4 小結與展望

簡易呼吸器結構簡單，在臨床工作中用途廣泛，但操作時易受多種因素影響，往往不能產生理想的通氣效果，從而導致患者誤吸、氣壓傷、肺炎、窒息或死亡的發生[32]。為提高通氣效果，增加搶救成功率，研究者致力于改良簡易呼吸器的使用手法來減少面罩的漏氣量、優化現有的簡易呼吸器或研發新設備來提高人工通氣時潮氣量和呼吸頻率的精準性。但是僅僅只局限于這2個指標是不夠的，還應關注通氣時的氣道峰值壓以此避免因胃食管擴張反流引起的嚴重后果。上述研究均在人體模型上實驗，沒有考慮實際心肺復蘇時心肺的交互情況，在臨床實踐中還應考慮氣道通暢情況和肺組織順應性。值得注意的是，對改良簡易呼吸器的研究大多來自國外。