麻醉节约装置联合循环呼吸系统以最大限度减少异氟烷浪费：一项体外研究

《Veterinary Anaesthesia and Analgesia》：Combining an anaesthetic conserving device with a circle breathing system to minimise isoflurane waste: an in vitro study

　　

摘要专业翻译 目的：比较麻醉节约装置（ACD）与蒸发罐（VAP）在人工通气下循环呼吸系统中的异氟烷消耗量及效率。 研究设计：体外研究。 动物：无。 方法：通过VAP或ACD输送异氟烷，潮气量（VT）设置为500或4000 mL，形成四种装置组合：VAP500、VAP4000、ACD500和ACD4000，每种组合重复四次。ACD置于人工肺与呼吸回路Y型接头之间。对于ACD4000，使用3D打印连接器并联四个ACD。异氟烷输送遵循预定义决策树，以实现人工肺内浓度为1.0%。达到稳态后，记录400次呼吸。在人工肺（Clung）和清除软管（Cscav）中测量蒸气浓度。计算液态异氟烷消耗量和反射效率（RE）。数据采用SPSS中的广义线性混合模型和Mann-Whitney U检验进行分析。结果以均值（95%置信区间）表示。 结果：ACD500的液态异氟烷消耗量低于VAP500〔1.2（1.1–1.3）对比5.4 mL（5.3–5.6）；p = 0.021〕，ACD4000低于VAP4000〔5.2（4.4–6.0）对比6.1 mL（5.7–6.4）；p = 0.043〕。ACD500的RE高于VAP500〔88.37（88.17–88.56）对比46.96%（46.59–47.32）；p < 0.001〕，ACD4000高于VAP4000〔93.69（93.46–93.92）对比92.61%（92.58–92.65）；p < 0.001〕。ACD500的Cscav低于VAP500〔0.0（0.00–0.00）对比0.29%（0.29–0.29）；p < 0.001〕，ACD4000低于VAP4000〔0.09（0.07–0.10）对比0.43%（0.42–0.44）；p < 0.001〕。 结论与临床意义：在新鲜气体流量（FGF）为2 L minute-1的循环呼吸系统中，ACD可降低异氟烷消耗量和Cscav，同时提高RE，具有临床和环境双重效益。

论文解读

一、研究背景与目的

挥发性麻醉气体（如异氟烷）在临床麻醉和重症监护中被广泛使用，但其消耗量大、成本高昂，且排放至大气后具有温室效应，对环境造成显著污染。麻醉节约装置（anaesthetic conserving device, ACD）由汽化室和活性炭过滤器组成，液态麻醉药通过注射泵输送至汽化室汽化后输向患者，活性炭过滤器可部分捕获呼出的麻醉蒸气，并在下一次吸气时将其反射回患者，从而显著减少麻醉药浪费。ACD最初用于全身麻醉的挥发性麻醉药输送，随后在重症监护病房（ICU）的镇静治疗中广泛应用。ICU呼吸机通常为非再呼吸系统，不含蒸发罐，但联合ACD后无需麻醉机和蒸发罐即可输送挥发性麻醉药。在非再呼吸系统中，ACD的效率已通过体外、人体和仔猪实验得到验证，其麻醉药消耗量仅为蒸发罐的四分之一左右，且与低流量循环系统（FGF 1–1.5 L minute^-1）相当。

在兽医麻醉中，非再呼吸系统适用于极小型患者和自主通气情况，但大型动物所需的新鲜气体流量往往高达每分钟数十升，因此大型患者常采用循环呼吸系统联合低流量技术以减少新鲜气体消耗和麻醉气体浪费。循环呼吸系统允许呼出气体被再呼吸，最大限度减少麻醉药浪费，从而降低成本、环境污染和职业暴露，但仍不可避免地有部分麻醉气体释放至清除系统和环境中。尽管ACD在非再呼吸系统中已被证实高效，但其与本身已高效的循环呼吸系统联合时是否能带来额外获益尚不清楚。此前唯一一项关于ACD在循环呼吸系统中用于人工通气的研究缺乏蒸发罐对照组，且未评估消耗量。因此，本研究通过体外实验，比较ACD与蒸发罐（vaporiser, VAP）在循环呼吸系统中输送异氟烷时的消耗量和效率，并设置两种潮气量以反映不同患者体型的临床通气条件。研究假设为：达到稳态后，ACD相比蒸发罐可降低异氟烷消耗量并提高反射效率（reflection efficiency, RE）。

二、研究方法概述

研究人员构建了定制人工肺，分别采用5 L和30 L呼吸囊模拟500 mL和4000 mL潮气量下的肺力学特性。异氟烷分别通过蒸发罐（Isoflurane Vapor 19.3，Dr?ger）或ACD（Sedaconda ACD-L，Sedana Medical）输送，形成VAP500、VAP4000、ACD500和ACD4000四种装置组合，每种重复四次。ACD置于人工肺与循环呼吸系统Y型接头之间，ACD500使用单个ACD，ACD4000使用3D打印聚乙烯连接器并联四个ACD，各配独立注射泵。麻醉工作站设置除潮气量外均一致：呼吸频率8次/分钟，新鲜气体流量（fresh gas flow, FGF）2 L minute^-1（医用空气），吸呼比1:2。异氟烷输送遵循预定义决策树，以人工肺内浓度达到1.0%为目标，稳态判定标准为浓度在0.95–1.0%范围内稳定5分钟。测量期持续400次呼吸（50分钟），每四次呼吸记录一次数据，包括人工肺内异氟烷浓度（C_lung）、清除软管内浓度（C_scav）、潮气量、呼吸频率、FGF、注射泵输注速率、蒸发罐刻度盘设置及室温。使用两台气体监测仪（S5，Datex Ohmeda，GE Healthcare）分别采样人工肺中部和清除软管，环境气压从比利时皇家气象研究所网站获取。每次实验前进行漏气测试，每日校准红外气体分析仪、验证蒸发罐精度及流量计和注射泵精度。

三、研究结果

液态异氟烷消耗量：ACD500的液态异氟烷消耗量为1.2 mL（95% CI 1.1–1.3），显著低于VAP500的5.4 mL（95% CI 5.3–5.6），差异具有统计学意义（p = 0.021）；ACD4000的消耗量为5.2 mL（95% CI 4.4–6.0），显著低于VAP4000的6.1 mL（95% CI 5.7–6.4），差异具有统计学意义（p = 0.043）。这表明在500 mL潮气量下ACD的液态异氟烷消耗量仅为蒸发罐的约22%，在4000 mL潮气量下约为85%。

反射效率（RE）：ACD500的RE为88.37%（95% CI 88.17–88.56），显著高于VAP500的46.96%（95% CI 46.59–47.32），差异具有统计学意义（p < 0.001）；ACD4000的RE为93.69%（95% CI 93.46–93.92），显著高于VAP4000的92.61%（95% CI 92.58–92.65），差异具有统计学意义（p < 0.001）。在500 mL潮气量下，ACD的RE较蒸发罐提高近一倍；在4000 mL潮气量下，ACD的RE也略高于蒸发罐。

清除软管异氟烷浓度（C_scav）：ACD500的C_scav为0.0%（95% CI 0.00–0.00），显著低于VAP500的0.29%（95% CI 0.29–0.29），差异具有统计学意义（p < 0.001）；ACD4000的C_scav为0.09%（95% CI 0.07–0.10），显著低于VAP4000的0.43%（95% CI 0.42–0.44），差异具有统计学意义（p < 0.001）。ACD500的清除软管浓度为零，即无异氟烷排放至清除系统；ACD4000的C_scav较蒸发罐降低约79%。

四、讨论与结论

本研究表明，在FGF为2 L minute^-1的循环呼吸系统中，ACD相比蒸发罐可显著降低异氟烷消耗量和清除软管浓度，同时提高反射效率，尤其在500 mL小潮气量条件下优势更为突出。ACD500的液态异氟烷消耗量较VAP500降低约78%，C_scav降至零，RE提高至88.37%；ACD4000的消耗量较VAP4000降低约15%，C_scav降低约79%，RE提高至93.69%。这些结果证实了研究假设，表明ACD在循环呼吸系统中仍能提供额外效益。

研究结论为：在新鲜气体流量为2 L minute^-1的循环呼吸系统中，ACD可降低异氟烷消耗量和清除软管浓度，同时提高反射效率，具有临床和环境双重效益。该发现对兽医麻醉和重症监护实践具有重要参考价值，提示在循环呼吸系统中联合使用ACD可进一步减少麻醉气体浪费、降低成本和环境污染。然而，本研究为体外实验，实际临床应用中的效果可能受患者因素、通气模式及麻醉深度等影响，未来仍需体内研究验证。