第二节 肺功能室常用仪器设备及其维护

肺功能室常用的仪器设备主要是肺功能仪器及其标化设备,两者均有其质量技术标准,并需要注意长期维护和标定。
一、肺功能仪器及其标化设备
(一)肺功能仪器
肺功能的检测仪器主要由肺量计、气体分析仪及压力计组成,通过它们的组合可测出呼吸生理的大多数指标(如肺容积、通气、弥散、呼吸肌肉力量、耗氧量、二氧化碳产生量等)。
1.肺量计(spirometer)
肺量计在肺功能检查中最为常用,分容量检测型肺量计和流量检测型肺量计2种。
(1)容量检测型肺量计:
有水封式和干式滚桶式2种,目前已较少使用,仅一些基层医院或生理实验室尚有使用。
(2)流量检测型肺量计:
包括压差式流量计、热敏式流量计和涡轮式流量计等。压差式流量计的传感器在高流量检测时误差稍偏大;热敏式流量计传感器在低流量检测时线性反应稍差;涡轮式流量计的传感器会因涡轮叶片的运动惯性而影响检测的精度,但可通过电子线路予以补偿及通过系数的修正减少误差。
各种类型的肺量计流量传感器的比较见表2-1。
2.气体分析仪
主要用于测定气体成分(定性分析)和气体浓度或压力(定量分析)。肺弥散功能检查、氦稀释法肺容积检查或氮冲洗法肺容积检查等项目均需通过气体分析仪进行检测。
3.压力计
是临床医学中用作呼吸肌肉力量和肺顺应性检测的仪器。
表2-1 肺量计流量传感器特性的比较
(二)标化肺功能仪器的设备
1.环境参数计量器
用于检测实验室肺功能检查当天的温度、湿度、大气压的计量器,以标化肺功能参数,转换为正常体温37℃、标准大气压760mmHg及饱和水蒸气状态(BTPS)。
2.定标筒(calibrator syringe)
用于校准肺量计。常用有1L及3L的定标筒,推荐用3L。
3.标准浓度的气体
常用的有一氧化碳(CO)、氮气(N 2)、氧气(O 2)、甲烷(CH 4)等。部分标准气体可为混合气体。
二、肺功能仪器的技术要求
仪器精确是检测结果可靠的前提。肺量计检测的流量、容积、时间等指标的量程、精度、重复性、零位计算标准、误差允许范围等参数应达到一定的技术质量控制标准。
(一)肺量计的技术要求
可参考2005年ATS/ERS联合发布的《肺量计检查标准》( Stand ardization of Spirometry)和中华医学会呼吸病学分会(Chinese Thoracic Society,CTS)2014年发布的《肺功能检查(第二部分)——肺量计检查》中提出的“肺量计技术标准”(表2-2)。
表2-2 肺量计技术标准
续表
(二)肺弥散功能检查仪器的技术要求
肺弥散功能检查仪器应能符合一定的技术标准,可参考2017年ERS/ATS联合发布的《一口气法肺弥散功能检查标准》( Standards For Single Breath Carbon Monoxide Uptake In The Lung)(表2-3),包括肺量计、呼出气体采样系统、气体分析仪、标配测试气体和记录仪系统的技术要求。仪器的自检应该包括气路阻力、阻断阀相应敏感度、计时器等。
表2-3 肺弥散功能检查仪器的技术标准
(三)气体法肺容积检查仪器的技术要求
1.氦稀释法肺容积检查设备的技术要求
氦分析仪的量程范围是0~10%,分辨率≤0.01%,95%的响应时间≤15秒。呼吸阀和接口器的无效腔应< 100ml。
2.氮冲洗法肺容积检查设备的技术要求
①氮分析仪在量程范围(0~80%)应呈线性,精确度≤0.2%,分辨率≤0.01%,95%的响应时间≤60毫秒;②控制受试者从吸入室内空气转换为100%氧气的呼吸阀的无效腔应< 100ml;③在潮式呼吸吸入100%氧气时,氧源控制阀的触发压力应小于0.2kPa,氧气流量应达6L/s,阻力应小于1.5cmH 2O/(L·s)。
(四)体积描记仪的技术要求
体积描记技术是一项相对复杂的测定技术,检查设备由仓体、流量传感器、口压传感器和仓压传感器等部件组成,均需符合一定的技术标准,详见表2-4。
表2-4 体积描记仪的技术要求
体积描记仪对室内气压变化、周边振动及气体流动等因素非常敏感。选择放置体积描记仪的场地时,要特别注意避免这些干扰因素,如空调或风扇出风口等,以免影响测定结果。
三、肺功能仪器及配件的清洁、消毒及维护
重复使用的接口器、鼻夹、呼吸管道、阀门和其他的连接部分应定期拆卸下来,进行清洗、消毒或灭菌。目前常用的方法有3种。①气体消毒法:环氧乙烷等气体可用于消毒大部分肺功能检查用的塑料物品。消毒前这些物品应先用清水冲洗、晾干,注意排出管道气泡,再用胶袋封好消毒。由于环氧乙烷气体对人体有害,应小心使用,废气排放应在通风柜内进行以减少对室内环境的影响。气体消毒法效果较好,但费时费钱。②化学消毒法:可用含氯化学药剂消毒,如用1%强力消毒净浸泡30分钟。同样,浸泡前应先用清水冲洗干净管道,管道中的气泡必须排出,否则影响消毒效果。由于残余的化学药品有毒,浸泡后必须冲洗干净。一般来说,细菌和真菌适于在潮湿的环境下繁殖。因此,仪器、管道和其他连接部分在清洗、消毒或灭菌后应晾干,才可重新拼接起来,并需注意保持干燥。水封式肺量计里的水应排放出来、晾干。③超声波消毒法:利用超声波振荡杀菌技术消毒,常用于流量传感器等器件的消毒。
由于不同实验室所使用的仪器及其组成和材料有较大差异,应用同一清洁和消毒程序可能会对不同的仪器和材料造成不同的影响,因此难以在这方面提出详细的、普遍可用的标准或规范。选择方法时,既要考虑消毒是否已经足够,有无需要进行灭菌,也要比较不同方法使用的简易性与仪器的相容性及最终的费用。无论采用什么方法,都应注意制造商对材料的相容性以及每个部件在出现重大结构破坏前可消毒的次数等相关说明与警告。通常制造商应推荐肺功能仪器清洁与消毒的相关方法。
肺功能仪器价格昂贵,结构复杂,难以全部拆开进行彻底清洗与消毒,且容易损坏;消毒后需彻底干燥才能重新装配,并必须校正才能再次用于检测受检者。整个过程比较烦琐,消耗的时间和费用较多,使仪器在一段时间内不能重新应用。而在繁忙的肺功能实验室里,每天要检测大量的受检者,一个受检者可能要进行一系列的试验,包括肺通气功能、弥散功能、肺容积的检测或对吸入性支气管舒张药物或激发剂的反应评估等,若在每个受检者之间都进行一次彻底消毒并不实际。因而应改良肺功能仪器的结构,使之易于反复安装拆卸,以方便实验室的日常应用;设计开放式的呼吸回路、尽量缩短重复呼吸的回路、减少回路无效腔及内置自动消毒设备(如内置紫外线消毒灯)等对感染预防与控制也有一定作用。有些实验室应用一种带有单向阀门的一次性接口器,这种接口器只允许呼气,不能从肺功能仪器中吸气,可防止污染仪器的病原体传播给受检者,但仅适用于单纯呼气肺活量的检测。
近年,一种新型的呼吸过滤器(图2-9)成为许多肺功能室减少交叉感染的方法之一。在受检者与肺功能仪器之间放置一个有效的呼吸过滤器,不仅可保护受检者,防止呼吸回路中沉积的微粒被吸入;同时也可保护整个肺功能仪器的呼吸回路,防止受检者呼出气中所含的微生物对仪器造成污染。尤其,目前传感器安装的地方越来越接近受检者,过滤器亦可为这些易损的部分提供保护,延长其使用寿命。
图2-9 肺功能检查专用呼吸过滤器
呼吸过滤器主要由外面的铸型硬壳和中间的过滤介质组成。目前,肺功能检查中常用的呼吸过滤器的过滤介质主要是一种由三层聚丙烯组成的驻极合成纤维。聚丙烯是一种疏水材料,不利于真菌、细菌和病毒的生长。驻极合成纤维,是一种新型的人造纤维,其表面包埋了大量正电荷和负电荷,这些纤维编织成席网状,兼有机械阻隔与静电吸附细菌、病毒等微粒的作用。选用呼吸过滤器时需注意其阻力及无效腔的大小,推荐使用能高效过滤但阻力小、无效腔容积小的过滤器。