一种新型无创呼吸机衬垫对面部压力和漏气的体外评估 / 开普饭

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摘要:

背景:本研究的目的是评价一种新设计的泡沫垫在应用于面部时对漏气和压力的影响。

方法:使用一个教学人体模型，该模型连接到四种不同品牌口鼻面罩(Amara、Mirage、Forma和Wizard)上的双水平正压通气机上。将5毫米和10毫米厚的泡沫垫附着到面罩上，并且在没有垫子的情况下测试每个面罩。将六个压力传感器放置在人体模型的脸上，并记录数据。观察呼吸机的吸气量和漏气量。

结果:漏气受面罩品牌和衬垫存在的影响。软垫的存在不会影响Wizard面罩的泄漏(p = 0.317)或吸气量(p = 0.726)。与其他5个点相比，Wizard和Amara面罩在前额产生的接触压力最低(p < 0.001)。

结论：使用气垫可减少漏气，并维持更大的吸气量，无论其厚度如何。接触压力因面罩品牌而异，这将需要衬垫厚度的差异来减压。

介绍

无创通气(NIV)广泛用于治疗急性呼吸衰竭患者的危重情况。NIV的使用减少了重症监护室的住院时间以及插管率，进一步降低了5年内的医疗费用和死亡率。NIV已被用于管理绝症患者的呼吸困难症状。来自欧洲的报告表明，NIV用于缓解约一半“不复苏”状态患者的呼吸困难症状。此外，在过去几十年中，长期家庭NIV已被确定用于慢性疾病。

NIV建立了具有各种类型患者接口的密闭通气系统，如鼻罩、全脸罩、口鼻罩等，其中后者最常用。界面类型已被报告为NIV治疗成功的关键组成部分。然而，对比较呼吸机设置和结果的研究进行的综述显示，对接口选择和改进的科学关注有限。不适当的界面会引起患者不适/疼痛、漏气和皮肤损伤，导致NIV失败。研究表明，约10-38%接受NIV的患者因为接口引起的不适和面罩泄漏导致的患者-呼吸机不同步而拒绝治疗。

鼻胃(NG)管通常用于缓解NIV气体引起的胃内气体膨胀。但是，NG管的存在可能进一步诱导面罩通过患者面部和面罩之间的空间泄漏；临床医生倾向于拧紧面罩，从而增加患者面部的压力。因此，接受NIV治疗的患者通常会出现压疮、疼痛、不适和焦虑。之前的一项研究显示，2-23%接受NIV治疗的患者在治疗数小时后报告了面罩引起的疼痛和皮肤破裂，其中70%的患者在两天后报告了重度压疮。

临床医生使用不同的敷料，如硅酮泡沫、水/聚氧化乙烯氢和布敷料，以减少NIV界面造成的皮肤破裂。Weng对不同类型敷料实现的减压进行了实验，并报告敷料的材料显著影响压疮形成的时间。Dellweg等人研究了皮肤接触和充气面罩之间的压力变化，发现与面罩接触的压力增加与吸气压力增加相关。此外，Maruccia等人报告称，老年患者在NIV治疗期间压疮风险较高；因此，敷料应与NIV界面一起使用，以降低压疮风险并增加患者舒适度。但是，大多数粘性敷料或泡沫敷料均为方形包装，与患者面部或椭圆形NIV界面不匹配。此外，粘性敷料难以揭除，并且在揭除过程中可能进一步诱发皮肤破裂。最近，Shikama等开发了采用三维扫描技术创建的定制NIV面罩，以降低红斑发生率、不适水平和接触压力。但是，设备并不容易获得。

因此，我们设计了一种带有乳胶记忆泡沫的口鼻面罩衬垫。本研究的目的是评估在实验室环境中衬垫厚度对面罩泄漏和施加到患者面部的压力的影响。

图1. 4种口罩的外观：(A)Amara口罩，(B)Mirage Quattro口罩，(C)Forma口罩，(D)Wizard口罩。

图2.(A)实验装置示意图，(B)压力测量点。

图3. 4种面罩之间漏气与吸气量的相关性。

图4.带和不带缓冲垫的四个面罩对每个检测点的压力。

图5.每个点施加到表面的平均压力。

讨论

研究结果表明，使用垫子可以减少空气泄漏，保持更大的吸气量。接触压力根据面罩的品牌而变化，这将需要衬垫厚度的差异来降低压力。

垫子对通气的影响

泄漏的存在，特别是较大的意外泄漏，可能会影响触发和循环阶段，导致患者-呼吸机不同步。呼气时漏气可导致呼气末正压丧失，呼吸机自动触发增加。吸气漏气可延长吸气时间，导致吸气灵敏度降低；因此，需要更大的吸气努力。虽然大多数NIV呼吸机能够在一定范围内补偿漏气，但大量漏气会导致用于漏气补偿的吸气流量增加，以维持设定压力，这可能会引起副作用，包括损害面罩密封和干燥空气。

在相同的紧密度条件下，没有衬垫的Wizard面罩比其他三种面罩产生明显更低的漏气量和更高的吸气量。带有5毫米缓冲垫的Amara、Mirage和Forma面罩的泄漏明显减少，吸气量增加了近100毫升。据推测，为不同种族患者设计的口罩会影响口罩与面部的贴合性。我们的教学人体模型是在日本设计的，具有亚洲人的面部特征，例如更小/更平的脸、更小的鼻子和更宽的颧骨。Amara、Mirage和Forma口罩分别在美国、澳大利亚和新西兰设计，以更好地适应高加索患者，而Wizard口罩在台湾为亚洲患者设计，顶部较小，底部较窄。用另外三个口罩观察到鼻子和嘴角两侧有较大的漏气。然而，垫子的使用减少了漏气量，增加了吸气量。因此，应该松开面罩，以减少施加到患者面部的压力，同时保持可接受的空气泄漏量。对文献的初步回顾显示，没有关于亚洲人面部NIV界面的研究。需要进一步的临床研究来证实这一点。

NIV面罩引起的压力

既往研究报道，重症监护室内与医疗设备相关的压疮发生率约为2-6%，占整个医院压疮的20-47%。压疮的主要原因是对皮下组织较薄区域施加的压力过大，导致该区域下的灌注受阻。例如，当压力超过40 mmHg时，会在胫骨区域形成压疮。临床上NIV面罩引起的压疮多出现在鼻梁周围。之前的随机临床试验显示，NIV面罩在鼻梁上产生的压力达到322–532 mmHg。我们的研究显示压力高达263 mmHg，这表明我们的模拟研究是相关的。

人为因素可能是造成压力差异的原因。鼻子两侧和嘴角两侧的压力可能会有很大差异，这可能是由于操作员调整面罩时安装不当造成的。因为这项研究是由训练有素的呼吸治疗师进行的，数据是在确认口罩合适后才收集的；因此，这项研究有效地控制了人为错误。然而，我们的数据显示了不对称的压力，这可能是由于操作者的惯用手在调整面罩头套时施加了更大的力。压力传感器可以在训练正确的面罩安装时使用，以在拧紧口鼻面罩时获得均匀的力。

Brill等人报道称，不同品牌的NIV口罩对鼻梁施加的压力明显不同。我们的数据还说明了NIV面罩对面部施加的不同压力。总的来说，Amara施加的压力最低，其次是Mirage和Forma面罩，Wizard面罩施加的压力最高。面罩的形状影响每个检测点的压力。压力可能受到每种产品特性的影响。Wizard 面罩具有更厚的塑料（或硅胶）材料，以实现变形，并促进更好地适合不同的面部形状。然而，过厚的塑料容易产生皱纹和折痕，这可能会不均匀地施加力。

之前的研究表明，NIV设置以及面部和面罩之间的接触面积会影响对皮肤施加的压力。我们的研究表明，较厚的10 mm软垫在减少对面部施加的压力方面是最有效的。但是，必须进一步改进设计，以增强与Mirage和Wizard面罩配合使用时缓冲垫的益处，例如结合泡沫和硅胶。重新设计的面罩可以提高用户舒适度，减少对面部施加的压力。

本研究存在一些局限性。首先，从单个人体模型中获得的数据不能代表面罩对所有患者面部施加的压力。在台湾接受NIV的患者由于不适当安装的面罩发生了意外泄漏和皮肤破裂。因此，选择这种具有亚洲特征的人体模型来模拟预期研究人群。然而，每个人天生都有不同的面部结构。因此，建议对不同面部特征进行研究。此外，仅选择了两种缓冲厚度。在初步研究期间，测试了4种厚度的泡沫垫（3、5、10和15 mm）。3 mm垫从气体中吸收湿化，泡沫在短时间内一旦湿润就会塌陷。15 mm垫子太厚，无法贴合面部和面罩的轮廓，导致比无垫子更大的漏气。因此，本研究使用5 mm和10 mm缓冲垫进行最终评价。需要使用不同材料的额外厚度的缓冲垫。最后，人的面部结构是由不同数量的软组织组成的，这将是对NIV口罩的一层缓冲。我们用人体模型进行的台架试验中的接触压力可能被高估了。然而，该结果为临床医生提供了通过NIV面罩施加在面部不同点上的压力模式的参考。

结论

当使用为白种人设计的面罩时，亚洲人体模型的形状导致更多的漏气，这可以通过结合垫子来减少，从而改善通气。然而，通过应用垫子可以降低NIV面罩对面部造成的接触压力。垫所需厚度因口鼻面罩的原始设计而异。此外，头套可能会引起压力分布不均匀，这可能是由于操作者的优势手使用。本研究的结果表明，在安装面罩时，应将重点放在确保压力和气密性的对称性上。有必要进行临床试验，并提供患者对缓冲垫的反馈。