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本文综述了挥发性麻醉剂（VA）捕获技术（VCT）。VA 是强效温室气体，VCT 可减少其排放。文中介绍了不同 VCT 类型、原理、效率，探讨其在模拟、实验室和临床环境中的应用，提出临床建议及未来研究方向，对推动可持续麻醉有重要意义。
1. 引言
全球麻醉专业协会意识到，需降低日常麻醉操作对环境的影响，挥发性麻醉剂（VA）作为强效温室气体，成为关注焦点。循环经济的 “10R 框架”（refuse、rethink、reduce、reuse、repair、refurbish、remanufacture、repurpose、recycle、recover）可用于评估麻醉实践。
区域麻醉和全静脉麻醉是对气候更友好的选择，但当临床情况需使用 VA 进行全身麻醉时，指南推荐优先选择七氟醚（sevoflurane），并采用最低新鲜气体流量（FGF）设置。VA 回收利用的蒸汽捕获技术（VCT）是一种创新方法，旨在减少 VA 排放、省略麻醉气体清除系统（AGSS）使用并实现 VA 再利用。
AGSS 因 20 世纪 60 年代起的报告而成为强制使用设备，该报告指出手术室人员暴露于 VA 会增加不良妊娠结局和新生儿伤害风险。而 VCT 若应用于麻醉机，可节省能源、减少温室气体排放。2024 年 6 月，奥地利首次在临床实践中重新使用回收的七氟醚，标志着循环经济原则在医疗保健领域的重要进展，但 VCT 系统仍需进一步研究。
2. 现有 VCT 及其作用机制
理论上，多种多孔吸附剂可捕获 VA，如活性炭、沸石、金属有机框架、气凝胶、碳纳米管和活性氧化铝，但文献报道仅活性炭、沸石和金属有机框架用于 VA 捕获，目前市售设备主要基于沸石和活性炭技术。
沸石是结晶型硅铝酸盐矿物，其均匀大小的孔隙可作为分子筛，通过尺寸效应过滤分子。铝含量影响其吸附性能，铝含量降低会减少对水的亲和力，增加对有机化合物的结合能力，但铝离子过少会导致 VA 捕获不足。与活性炭相比，沸石的吸附能力可能更稳定、高效，因其孔隙尺寸分布均匀、狭窄。
活性炭是一类不均质的碳质材料，通常由碳化废料（如椰子壳）制成，通过热氧化激活，增加表面积和孔隙体积。其孔隙直径范围广，内部微孔决定吸附能力，中孔和大孔主要作为吸附质进入微孔的通道。高湿度呼气中的水分子会损害 VA 吸附，丙酮和甲醇等也会降低 VA 吸附容量，且不同来源和孔隙结构的活性炭对 VA 的吸附效率不同。
目前市场上有四种商业化的 VCT 系统。Blue-Zone 公司的 Centralsorb 和 Deltasorb 基于二氧化硅沸石技术，Centralsorb 安装在中央 AGSS，可吸附多个手术室的 VA；Deltasorb 则连接到单个麻醉机。SageTech Medical 的 SID-Dock/SID-Canisters 和 Baxter Deutschland GmbH、ZeoSys Medical GmbH 的 CONTRAfluran 基于活性炭技术。SID-Dock 含两个串联的 SID-Can，置于麻醉机和 AGSS 之间，通过内部称重检测饱和情况；CONTRAfluran 由圆柱形聚乙烯容器和活性炭组成，有不同的监测单元，但其罐和活性炭目前不可重复使用。
2.1. VCT 的效率
VCT 的效率受多种因素影响，不仅取决于过滤系统的技术因素，还与 VA 的生理摄取以及麻醉医生使用的 VA 量密切相关。研究 VCT 效率的方法主要有模拟结果、实验室结果和临床数据。
2.2. 计算机模拟
理解麻醉患者对 VA 的摄取和释放，对了解 VCT 在不同环境中的效果至关重要。计算机模拟研究有助于探究手术时长和 FGF 变化对 VA 摄取和释放的影响，GasMan 软件是常用的模拟工具，“in silico mass transfer” 表示在模拟模型中理论上可捕获的 VA 量与使用的 VA 量的比例。
Dexter 和 Epstein 的模拟研究假设 VA 过滤系统效率为 100%，结果显示较低的 FGF 和较长的麻醉时间会导致较低的 “in silico mass transfer” 。但该研究未反映临床常规，存在高估 “in silico mass transfer” 的情况。改进后的模拟研究更贴合临床实际，设定不同的 FGF 和目标 MAC 值，模拟结果表明，较高的 FGF 会导致更多的七氟醚使用量，但七氟醚摄取量不变。在 6 小时麻醉过程中，FGF 为 2L/min 时 “in silico mass transfer” 为 86%，FGF 为 0.3L/min 时为 50%。这表明，FGF 越低，呼出呼吸回路的七氟醚越少，且 VA 被肌肉和脂肪组织摄取后，术中无法被捕获，VCT 设备在理想代谢 FGF 设置下，也只能捕获约 50% 的使用 VA。
2.3. 实验室和临床环境
描述 VCT 效率的术语不一致，本文采用 Gandhi 等人提出的分类法。“捕获效率（capture efficiency）” 指整个捕获过程中，使用的 VA 质量与最终从过滤器回收并可重复使用的 VA 质量之比；“in vitro 和 in vivo mass transfer” 分别表示在实验室和临床环境中，VCT 设备质量增加与使用的 VA 质量的比例；“解吸效率（desorption efficiency）” 指制造商解吸和再处理过程中，回收的 VA 质量与捕获的 VA 质量之比；“突破（breakthrough）” 指 VCT 设备出口处 VA 蒸汽的泄漏情况。
2.4. 实验室环境
在 Deltasorb 原型的初步研究中，使用装有 750g 沸石的设备，模拟三例麻醉案例，以 3.0L/min 的 FGF、1.0% 的异氟醚终末潮气浓度麻醉 6.5 小时，观察到 “in vivo mass transfer” 为 64 - 82%，8 小时后检测到异氟醚从罐中逸出，18 小时罐完全饱和（异氟醚突破浓度为 1.0%）。
Vaghela 等人在体外实验中，使用麻醉机连接测试肺，测试 SID 系统在不同 FGF（0.5 - 15L/min）和七氟醚浓度（2 - 8%）组合下的性能，发现部分 SID-Can 在低七氟醚浓度和低 FGF 时增重超过输送的七氟醚量，可能是由于水吸附。Shiralkar 等人研究不同 FGF（5、10、15L/min）和地氟醚浓度（3、6、9%）对 SID-Can 的影响，测得平均 “in vitro mass transfer” 为 94% ，地氟醚突破率为 0.75%，并认为地氟醚可能取代吸附介质中的水。
Wenzel 等人研究三种活性炭设备的吸附效率，模拟临床呼吸条件，使用 10L/min 的 FGF 和 6.0% 的七氟醚浓度，发现 CONTRAfluran 过滤器在实验中 184mL（281g）七氟醚就达到饱和，为制造商宣称容量的 70%，且较高的 FGF 和较大的颗粒尺寸会降低吸附容量和突破时间，部分过滤器在无气流时也会释放少量七氟醚。
2.5. 临床环境
Slutzman 等人的研究显示，23 个 Deltasorb 罐在两个手术室 12 周内的七氟醚 “捕获效率” 仅为 4.9%，平均 FGF 为 2.4 - 2.5L/min。另一项非同行评审研究中，两个串联的 Deltasorb 过滤器在临床麻醉中的 “in vivo mass transfer” 平均为 92%，但部分罐增重原因未明确，且研究缺乏手术类型、患者特征和 FGF 等信息。
Gandhi 和 Baxter 进行的 10 天观察性试点研究中，43 例患者接受七氟醚或异氟醚全身麻醉，约一半患者采用低流量技术，研究期间 SID-Can 的 “捕获效率” 为 43%，若排除损坏的罐，效率可提高到 51%，捕获物质中 95.5% 为麻醉剂，4.5% 为水。
Hinterberg 等人在 80 例使用地氟醚、低 FGF（0.8L/min）麻醉的患者中使用 CONTRAfluran 系统，每个病例使用新罐并在制造商处解吸，报告 “捕获效率” 为 25% ，发现较高的 MAC 和较长的麻醉时间与较低的捕获效率相关。Mulier 等人在 70 例腹腔镜手术患者中测量七氟醚的 “in vivo mass transfer”，采用自动最小流量技术（0.5L/min）和 9L/min 的 FGF 用于苏醒，平均麻醉时间 88 分钟，测得 “in vivo mass transfer” 为 45%，约三分之二的 VA 在苏醒冲洗阶段被捕获。
测量通过麻醉机出口的 VA 量存在困难，活性炭吸附水和其他物质会影响通过重量法估算 VA 转移量的准确性，且活性炭密度变化也会影响其吸附容量。此外，部分研究发现 CONTRAfluran 过滤器在高 FGF 设置下会出现 VA 泄漏，且传感器可能无法准确指示饱和情况，因此建议定期称重过滤器，并考虑开发旁路系统。
目前缺乏使用 VCT 设备时手术室人员暴露于 VA 的研究，有限的 ICU 研究结果显示，Deltasorb 和 CONTRAfluran 在特定情况下可将 VA 浓度控制在较低水平，但不同设备在手术室环境中的安全性仍需进一步研究。
四种商业化 VCT 设备虽作用机制不同，但都旨在减少 VA 排放到大气中。FGF 设置和患者特征对 VCT 捕获效率影响显著，麻醉医生应重视使用最低 FGF，这在麻醉各阶段都很重要。除 CONTRAfluran 与特定监测单元组合外，多数 VCT 设备需连接 AGSS，而连接 AGSS 会抵消被动模式下节省的能源。目前缺乏对 VCT 和 VA 回收的独立生命周期评估，无法确定 VCT 在降低温室气体排放方面的成本效益。
3. 总结
VA 回收是将循环经济原则引入手术室的创新方法，但术后大量 VA 无法在术中捕获，可捕获量很大程度取决于 FGF。麻醉医生应尽可能使用最低 FGF，以减少吸入麻醉对环境的影响。目前还需要更多关于药代动力学、患者和手术特征对捕获效率影响的研究，以及对七氟醚回收和合成过程的独立生命周期评估等。
3.1. 实践要点
- 降低 FGF 以减少 VA 浪费，是减轻 VA 对环境危害的最重要因素。
- VCT 可捕获原本浪费的 VA。
- VCT 受 VA 药代动力学特性限制。
- 了解 VA 药代动力学、手术类型和前瞻性麻醉管理，对避免 VA 浪费至关重要。
- 在被动模式下使用 VCT 避免使用 AGSS，可节省能源和成本。
3.2. 研究议程
- 开展评估 VCT 生命周期的研究，计算包括 VA 合成在内的环境和财务成本。
- 进行 VCT 结合或不结合 AGSS 的生命周期评估。
- 研究配备 VCT 的手术室中人员暴露于 VA 的情况。
- 开发自动阀门或旁路系统，避免在非挥发性麻醉期间冲洗 VCT 设备。
- 评估将 VCT 作为麻醉机标准功能的潜在益处。
