影响机械通气患者雾化吸入疗效的因素

·综述·影响机械通气患者雾化吸入疗效的因素

李洁曹志新詹庆元

首都医科大学附属北京朝阳医院北京呼吸疾病研究所（北京!"""#"）

雾化吸入治疗又称气溶胶吸入疗法，是指将药物制成气溶胶，经吸入途径直接进入下呼吸道而达到治疗目的。与其他给药途径相比，雾化吸入治疗直接作用于治疗部位，起效快，给药剂量低，全身副作用少［!］。近$"多年来雾化吸入治疗在自主呼吸患者中取得了较好的疗效，是现代呼吸治疗中最常用的手段之一。对于建立人工气道的患者，%&’’()等［#］研究发现，与患者自主吸入气溶胶的肺内沉积率（!"*）相比，前者仅为!*+,*。但经过众多学者近!"多年的努力后，人类对机械通气患者雾化吸入疗效的影响因素的认识正逐步深入，并对雾化吸入技术进行了诸多改进，使吸入药物在下呼吸道的沉积率得到明显提高。

日常的雾化治疗看似简单，但微小的气溶胶在气流中的存在及运动有着复杂的规律，要使雾化吸入治疗达到所期望的临床目标，就必须使气溶胶从形成到吸入的各个环节都尽可能符合物理学上的规律。无论是自主呼吸还是建立人工气道的机械通气患者，气溶胶的运动方式有惯性碰撞、重力沉积和弥散三种。其中，惯性大小与气溶胶质量、输送气流的流速和形式相关，当气溶胶直径较大、送气流速过高以及在气道分叉或管道弯曲处形成涡流时，气溶胶易于发生惯性碰撞。当其失去惯性即发生重力沉降，气溶胶的质量越大，沉积越快［,］。弥散或布朗运动是!+,!-气溶胶在肺实质内沉积的主要机制，小于!!-的气溶胶进入肺内后因过小而大部分被呼出，并不发生沉积。因此，影响气溶胶在下呼吸道沉积最重要的因素是气溶胶直径、输送气流的大小与形式。对自主呼吸的患者研究表明：直径在!+ $!-的微粒在下呼吸道和肺内沉降较多（表!）［.］。

与自主吸入气溶胶不同的是，人工气道的建立改变了气溶胶输送的环境和方式。气溶胶从雾化装置中发生，在呼吸机产生的正压作用下通过管路和人工气道输送，最后进入下呼吸道，整个过程受一系列复杂的因素影响［,］。但总的来说，机械通气的各个环节对雾化吸入治疗的影响在较大程度上也是通过影响气溶胶的直径和输送气流而实现的。以下将从机械通气是如何影响气溶胶的直径和输送气流两方面来介绍机械通气时雾化吸入治疗的影响因素。

表!雾粒直径与沉积部位

雾粒直径（!-）雾粒在气道内的沉积部位/!""不能进入气道

!""+!"口腔

!"+$鼻咽腔

$+#传导气道

#+!肺泡

0!不能沉积，被呼出

一、机械通气时影响气溶胶微粒大小的因素

与自主呼吸患者一样，对机械通气患者，大量的体外研究也表明，直径在!+,!-的微粒易于沉积于下呼吸道，而粒子过大则沉积于呼吸机环路和气管导管内［,］。机械通气时，气溶胶微粒的大小不仅因发生装置的不同而相差较大，呼吸机环路中的湿度和温度也影响粒子的大小。

!1气溶胶的发生装置：雾化器与234：234和雾化器都是目前临床上最常用的两种气溶胶发生装置。传统上认为，234主要用于院外患者的吸入治疗，雾化器主要在住院期间使用，因此形成“对重症患者只能用雾化器做吸入治疗”的观点。但3&5)6(等［$］发现，用两种装置对机械通气患者行支气管扩张剂雾化吸入治疗能产生相似的疗效。

（!）雾化器：因品牌不同，雾化器所产生的气溶胶微粒的大小存在较大差异［7］。并且微粒的大小与驱动压力密切相关，驱动压力越大，产生的气溶胶直径越小。大多数呼吸机向雾化器提供的驱动压力小于!$89:，比压缩空气或医院常用的氧气（$"89:）小得多。呼吸机驱动压力的减小降低了气动雾化器的效率，产生的气溶胶直径增大，从而明显地降低了其到达下呼吸道的沉积量［,］。

（#）234与储雾罐：234产生的气溶胶微粒的直径相对稳定。但其喷出瞬间的气溶胶微粒实际上是一种复合液滴，虽然药物部分的中位直径仅#+

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中国呼吸与危重监护杂志#""$年!!月第.卷第7期<=:>?@(98:)<):6<5)(2(A，BCD(-E()#""$，FC’G.，BCG7

!!"，但其外层包裹着推进剂等液态气体，实际直径为#$!"，故在喷出后还需要一段时间这些液态气体才能挥发［#］。此外，气溶胶在离开%&’发射口的瞬间速度高达(!")*，在$+(*后速度可下降!$,［-］，所以通过一个有一定体积的储雾罐作为桥梁给药，可以延长气溶胶喷出到进入气道的时间和距离，减慢离子喷射的速度，从而增加外层液态气体的挥发而使气溶胶直径明显缩小，&./0等［1］发现，通过储雾罐的衔接可使气溶胶在离开气管套管时的直径降为2!"左右。体外和体内研究表明，使用储雾罐比直接将%&’连接于呼吸机环路中有效率高#3 4倍［-］。

2+加热湿化：不论使用%&’还是雾化器，吸入气的加热湿化会减少气溶胶沉积约#$,［5］。可能与气溶胶进入一个温暖、水蒸气饱和的环境中吸附水分直径增大有关。因此，有人建议在雾化治疗时使气溶胶绕过加热湿化器。由于%&’的治疗时间短，关闭湿化器与否对治疗的影响不大。但有些雾化器需长达6!".7才完成气溶胶治疗，如此长时间地吸入干燥气体会损伤呼吸道黏膜。因此，对常规的支气管扩张剂治疗，建议机械通气雾化时还是用加热湿化的呼吸环路［($］。如果雾化给予贵重药物时（例如&89酶），干燥的气流也许有减少药物用量的优点。

二、机械通气时影响输送气流的因素

对于机械通气的患者来说，气溶胶在从发生到最终进入肺泡的过程中，不断改变着运动方向，若其惯性较大而不能与输送气流一起改变方向，就有沿原来的运动方向撞击到管壁（呼吸机管路、气管导管、气道）而沉积的可能。惯性的大小取决于气溶胶微粒的质量及输送气流，即气溶胶最终在气道的撞击率不仅取决于气溶胶直径，而且取决于输送气流的流速及形式。而气流的流速大小和形式与呼吸机本身的设置，呼吸机管路及人工气道密切相关。

(+呼吸机相关的因素：为了有效地输送气溶胶到下呼吸道，呼吸机输送的潮气量必须大于呼吸机管路和气管导管的容量。在成人，输送气溶胶的潮气量!!$$":即可，实现更大的潮气量需较高压力可能会损伤肺部。其次，低流速（#$:)".7）输送气溶胶与高流速（1$:)".7）相比，气溶胶在下呼吸道的沉积率较高。吸气时间延长（;

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);0/0<$+!$）也可增加气溶胶的沉积［5］。对雾化器而言，这种关系易于理解，因为在每次呼吸中，较长的吸气时间会吸入较多气溶胶。雾化器生成气溶胶需数分钟，稍长的吸气时间在促进气溶胶输送上有累积效应。而%&’则是在单次吸气的限定时间内产生气溶胶，为何较长的吸气时间能增加气溶胶输送的机制并不清楚。

但也有一些研究表明，在机械通气的=>?&患者，吸气流速、潮气量和吸气后屏气对气溶胶输送的有效性无明显影响［((3(6］。然而，这些研究是在对常规机械通气参数与非常规通气参数进行对比所得出的结论，由于两参数设置差别很大［如对比吸气流速4$:)".7与(2$:)".7，对比潮气量（!12@1!）":与（5(2@(6-）":，对比吸气后屏气时间$*与!*］，因此并不能说明在临床常规通气参数设置时雾化吸入量不受吸气流速、潮气量和屏气时间的影响。

2+送气形式（层流)涡流）：涡流中的气溶胶很容易发生碰撞而合成较大的液滴，增加重力沉降的机会。同时，随气流旋转的气溶胶也有更多的机会因为惯性而撞击到呼吸机环路和导管壁。较高的流速可产生涡流。故推荐应用低流速和方波送气。研究表明，吸入低密度气体（如氦A氧混合气）减少了吸气高流速所致的涡流。因此，吸入氦A氧混合气可增加气溶胶在肺部的沉积［(#］。研究表明，用氦A氧混合气输送的%&’产生的气溶胶在下呼吸道的沉积明显增加。需注意的是，不能用氦A氧混合气驱动雾化器，这是由于其产生气溶胶的有效性相对较低，但可以采用氦A氧混合气输送由氧气或空气驱动的雾化器所产生的气溶胶。

6+呼吸机管路和气管导管：机械通气时气管导管比患者口咽部狭小，并且呼吸回路中的B型管与气管导管的连接成5$C，这些均导致了在正常气道中所没有的撞击点和涡流。曾一度认为机械通气患者管路是影响气溶胶输送至下呼吸道的最大障碍，随着认识地深入以及雾化吸入技术的改进，这种观念逐渐改变。研究表明，当使用成人导管（内径为43 5""）时，不同内径的导管对气溶胶输送的有效性的影响无明显差异［(!］。但用儿童导管（内径为63 4""）时，内径越小，气溶胶在下呼吸道的沉积率越低［-］。

三、机械通气时雾化吸入治疗的其他影响因素

(+气溶胶的输送与呼吸机送气同步与否：临床上常用的雾化器有两种：连续雾化器和能与呼吸机送气同步的间歇雾化器。前者依靠额外的压缩气源驱动，额外增加的气流在吸气相增大了潮气量，影响呼吸机供气；在呼气相则增大了基础气流，造成触发不良。后者主要由呼吸机吸气相气流中的一个分支驱动，故不影响呼吸机工作，并且可以减少连续雾化

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