王怡 梁艷 陳莉 侯淮杰 郭晶 付勇彬 國(guó)家癌癥中心/國(guó)家腫瘤臨床醫(yī)學(xué)研究中心/中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)院腫瘤醫(yī)院深圳醫(yī)院內(nèi)鏡科 （廣東 深圳 518116）

內(nèi)容提要： 在臨床醫(yī)學(xué)上，激光和手術(shù)電設(shè)備已得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，在進(jìn)行手術(shù)等侵入性治療時(shí)產(chǎn)生的煙霧已成為手術(shù)室環(huán)境污染的重要源頭。文章結(jié)合腹腔鏡手術(shù)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)一款自循環(huán)帶凈化功能的手術(shù)煙霧過(guò)濾系統(tǒng)。微型真空泵提供足夠的吸引力將腹腔內(nèi)的手術(shù)煙霧吸出，采用多級(jí)過(guò)濾方式，吸附手術(shù)煙霧中的蒸汽和絕大部分微粒，該自循環(huán)煙霧過(guò)濾系統(tǒng)，在自動(dòng)維持腹腔內(nèi)壓力穩(wěn)定的同時(shí)，自動(dòng)吸引過(guò)濾手術(shù)煙霧，不需要人為過(guò)多干預(yù)，在避免手術(shù)煙霧排放至手術(shù)室內(nèi)的同時(shí)也解放了人力，提升了手術(shù)效率。

在臨床醫(yī)學(xué)上，激光和手術(shù)電設(shè)備已得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，在進(jìn)行手術(shù)等侵入性治療時(shí)產(chǎn)生的煙霧已成為手術(shù)室環(huán)境污染的重要源頭，同時(shí)手術(shù)煙氣污染的手術(shù)環(huán)境對(duì)患者健康也會(huì)造成不良影響。腹腔鏡手術(shù)作為一種成熟的外科手術(shù)，在臨床應(yīng)用越來(lái)越普遍，據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每年進(jìn)行的腹腔鏡手術(shù)達(dá)幾十萬(wàn)例[1]。由于腹腔鏡手術(shù)釋放出的手術(shù)煙霧及二氧化碳（Carbon Dioxide，CO2）氣體容易造成職業(yè)傷害，長(zhǎng)期吸入可對(duì)手術(shù)室醫(yī)護(hù)人員健康造成嚴(yán)重威脅，因此急需有效設(shè)備來(lái)減少及消除手術(shù)煙霧的排放，在手術(shù)室營(yíng)造無(wú)煙霧污染手術(shù)環(huán)境，保護(hù)醫(yī)護(hù)人員及患者的身心健康。國(guó)內(nèi)外越來(lái)越認(rèn)識(shí)到手術(shù)室煙霧給醫(yī)護(hù)人員和患者帶來(lái)的危害，并給出了一些建議措施并制定了操作規(guī)范[2,3]。國(guó)內(nèi)也有部分針對(duì)手術(shù)煙霧過(guò)濾系統(tǒng)的研究，如借助手術(shù)室負(fù)壓系統(tǒng)產(chǎn)生吸力的結(jié)構(gòu)緊湊型的手術(shù)煙霧過(guò)濾器[4]；針對(duì)激光手術(shù)特點(diǎn)設(shè)計(jì)的激光手術(shù)煙霧凈化器，其利用真空泵形成負(fù)壓，吸收在激光手術(shù)過(guò)程中從燒焦組織中散發(fā)出的煙霧，并將吸收的有毒有害煙霧經(jīng)過(guò)活性炭?jī)艋笈懦鯷5]；通過(guò)控制器實(shí)現(xiàn)的具有過(guò)壓保護(hù)功能的手術(shù)煙霧吸附機(jī)，配備消毒瓶的可供多種治療儀配套使用的煙霧吸引雙重凈化器等[6,7]。但手術(shù)室內(nèi)配置的層流凈化系統(tǒng)、煙霧抽吸等措施，以及口罩等并不能完全使醫(yī)護(hù)人員遠(yuǎn)離手術(shù)煙霧及CO2氣體的危害?？傮w而言，國(guó)內(nèi)對(duì)手術(shù)煙霧的危害認(rèn)識(shí)仍然不足，對(duì)于術(shù)中煙霧的清除措施尚處于探索階段，鮮有具體的技術(shù)手段。本文結(jié)合腹腔鏡手術(shù)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一款自循環(huán)帶過(guò)濾凈化功能的手術(shù)煙霧過(guò)濾系統(tǒng)，使用方便簡(jiǎn)單，成效比高。

1.自循環(huán)煙霧過(guò)濾系統(tǒng)

1.1 自循環(huán)煙霧過(guò)濾系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本自循環(huán)煙霧過(guò)濾系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)見圖1。在密封殼體內(nèi)內(nèi)置微型真空泵和過(guò)濾組件，同時(shí)，密封殼體也提供了足夠的空間以冷凝并滯留手術(shù)過(guò)程中可能的吸出物（如：蒸汽水分等），密封殼體的溫度小于人體體內(nèi)溫度，所以手術(shù)煙霧中霧化的水分會(huì)在密封殼體內(nèi)冷凝，可以避免過(guò)多的水汽經(jīng)過(guò)過(guò)濾層，影響過(guò)濾效果。微型真空泵由同樣一體化內(nèi)置的微型電池供電，電池容量能夠維持微型真空泵連續(xù)工作數(shù)小時(shí)。微型真空泵提供足夠的引吸力以將腹腔內(nèi)的手術(shù)煙霧吸出，微型真空泵出料口連接的出氣管路靠近于密封殼體內(nèi)表面位置，過(guò)濾組件進(jìn)料口連接的進(jìn)氣管路位于殼體內(nèi)部中央位置，這樣的管路布置可以使液態(tài)吸出物盡量滯留在密封殼體內(nèi)，避免因過(guò)濾組件濾芯堵塞而降低過(guò)濾效果，從而延長(zhǎng)濾芯使用時(shí)長(zhǎng)。

圖1.自循環(huán)煙霧過(guò)濾系統(tǒng)

過(guò)濾組件濾芯采用三級(jí)過(guò)濾結(jié)構(gòu)。依次為過(guò)濾網(wǎng)、一級(jí)過(guò)濾和二級(jí)過(guò)濾。其中，過(guò)濾網(wǎng)間隙設(shè)置為＜0.5μm，用以過(guò)濾掉98%的固體微粒；活性炭為一級(jí)過(guò)濾媒介，用以吸附、分解異味粒子，去除所有氣化物和異味；二級(jí)過(guò)濾媒介為L(zhǎng)EPA高效空氣過(guò)濾棉，用以過(guò)濾更細(xì)小的微粒（＜0.3μm）。

此外，在進(jìn)氣管路直管部分內(nèi)部，放置有親水濾芯，長(zhǎng)約20cm，親水濾芯通過(guò)密封接頭（魯爾接頭）固定于直管的中心，親水濾芯由聚乙烯醇（Polyvinylalcohol，PVA）制成，PVA為無(wú)毒無(wú)污染的水溶性的高分子化合物，可以有效吸附水分。將親水濾芯制成方形長(zhǎng)條狀，以增大與手術(shù)煙霧的接觸面積，提升微粒與水分的吸附效率。親水濾芯與直管之間留有足夠的流通氣路，以使手術(shù)煙霧能夠順利流過(guò)。

過(guò)濾組件的出氣管路上，設(shè)置有三通旋塞閥，三通閥下游設(shè)置有“Y型”分接頭。各部分之間以軟管連接，軟管由軟質(zhì)聚乙烯材料制成。

1.2 工作原理

整個(gè)裝置進(jìn)行無(wú)菌化處理，獨(dú)立包裝，按手術(shù)室一次性物品管理。在腹腔鏡手術(shù)時(shí)患者在腹部合適位置固定一個(gè)或數(shù)個(gè)腹腔鏡穿刺器，一個(gè)獨(dú)立的吸入器與腹腔鏡穿刺器排氣口連接，將CO2泵入腹腔而使腹腔充氣，形成氣腹。在使用本系統(tǒng)時(shí)將Y型分接頭一端與泵入CO2的腹腔鏡穿刺器排氣口密封連接，如果只需要使用其中1個(gè)分接頭，則將空置的Y型分接頭密封，防止氣體外逸，將吸入端（親水濾芯所在的一端）與引入高頻電刀等手術(shù)器械的穿刺器排氣口密封連接。在術(shù)者使用高頻電刀對(duì)組織部位進(jìn)行切割、止血操作時(shí)，其間因燒灼等產(chǎn)生的細(xì)胞碎片等手術(shù)煙霧顆粒隨水蒸氣一起被吸入。親水濾芯擁有足夠的長(zhǎng)度，與手術(shù)煙霧充分接觸，初步吸附蒸汽和微粒，吸入密封殼體內(nèi)的手術(shù)煙霧經(jīng)過(guò)濾組件進(jìn)一步過(guò)濾處理后，再泵入腹腔。這樣就形成了一個(gè)封閉的自循環(huán)煙霧過(guò)濾系統(tǒng)，過(guò)濾后的氣體以自循環(huán)的方式進(jìn)入腹腔，保證了氣腹壓力相對(duì)穩(wěn)定，減少CO2氣體的使用量，在過(guò)濾手術(shù)煙霧的同時(shí)也優(yōu)化了術(shù)者的視野。

在腹腔鏡手術(shù)過(guò)程中，可能出現(xiàn)腹腔內(nèi)水汽量突然增大導(dǎo)致清除不及時(shí)，在腹腔內(nèi)手術(shù)部位附近形成蒸汽層，導(dǎo)致術(shù)者的視野不足?？赏ㄟ^(guò)三通旋塞閥控制切換排放路徑，將三通旋塞閥調(diào)至釋放模式，使氣體直接排放至手術(shù)室內(nèi)空間，同時(shí)阻止再循環(huán)過(guò)濾氣體通過(guò)正常出口管路返回到腹腔?？墒古欧殴苈返谋硥貉杆俳档?，加速裝置的手術(shù)煙霧的引吸和過(guò)濾能力，迅速排出蒸汽，消除腹腔內(nèi)的蒸汽層，使腹腔內(nèi)的可視化程度恢復(fù)至可接受條件。然后可將三通旋塞閥重新置于正常出口管路模式，阻止向手術(shù)室空間直接釋放。

該自循環(huán)煙霧過(guò)濾系統(tǒng)也可以以“被動(dòng)”的方式使用。在電池用盡后，微型真空泵不再提供引吸驅(qū)動(dòng)力，此時(shí)可將Y型分接頭一端接于手術(shù)室負(fù)壓引吸管道，由手術(shù)室負(fù)壓引吸系統(tǒng)提供引吸驅(qū)動(dòng)力。打開CO2穿刺器注氣閥門，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)控制結(jié)構(gòu)來(lái)控制流量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的流量大小，使手術(shù)煙霧以不同的流動(dòng)速率流動(dòng)，如果要迅速去除手術(shù)煙霧，可將流量調(diào)大，較高的流動(dòng)體積可以將煙霧和其他雜質(zhì)從外科醫(yī)生的視野中迅速去除。

2.討論與建議

在腹腔鏡手術(shù)中，在利用超聲刀、電刀及激光等設(shè)備對(duì)組織進(jìn)行切割時(shí)，會(huì)破壞和汽化組織蛋白及脂肪形成手術(shù)煙霧，術(shù)者為保證手術(shù)視野清晰，需反復(fù)或始終開放穿刺套管排氣閥，釋放出大量手術(shù)煙霧。經(jīng)研究證實(shí)，手術(shù)煙霧主要由水蒸氣和以顆粒形態(tài)存在的細(xì)胞碎片組成，其中水蒸氣約占95%，細(xì)胞碎片約占5%[1,2]。細(xì)胞碎片顆粒一般由化學(xué)物質(zhì)、血液及組織碎片、活病毒、活性細(xì)胞和可誘導(dǎo)突變物質(zhì)成分組成，煙霧濃度可達(dá)3×108/m3以上，且95%為粒徑＜5μm的氣溶膠顆粒[8,9]。其中，值得關(guān)注的化學(xué)成分包括多環(huán)芳烴、丙烯腈和氰化氫等，丙烯腈為無(wú)色揮發(fā)性液體，是具有較強(qiáng)毒性的氰化物，在被細(xì)胞和肺部吸收后可抑制細(xì)胞色素氧化酶活性，阻斷細(xì)胞內(nèi)的氧利用，具有致癌性[10]；氫化腈是無(wú)色的有毒氣體，經(jīng)皮膚或肺吸入后，可引起頭痛、乏力、嘔吐、呼吸困難等癥狀。

在腹腔鏡手術(shù)中除了通過(guò)腹部穿刺引入內(nèi)窺鏡、光源和手術(shù)器械外，還需持續(xù)注入CO2氣體以維持氣腹，給手術(shù)醫(yī)生創(chuàng)造足夠的手術(shù)空間和優(yōu)良的視覺條件，以便于手術(shù)順利進(jìn)行。開放氣閥時(shí)，大量CO2伴隨手術(shù)煙霧排出。腹腔鏡手術(shù)期間排出的手術(shù)煙霧和CO2主要集聚在手術(shù)臺(tái)上方，極易被正在手術(shù)的醫(yī)護(hù)人員吸入，在手術(shù)室封閉環(huán)境中，空氣中高濃度的CO2污染會(huì)導(dǎo)致手術(shù)室工作人員出現(xiàn)頭疼、耳鳴、血壓增加、呼吸急促、注意力不集中、四肢乏力等癥狀。同時(shí)，有研究表明，在腹腔鏡手術(shù)的手術(shù)煙霧中一氧化碳濃度較高，一氧化碳是手術(shù)煙霧中最常見的有毒化學(xué)物質(zhì)，它可在血液中與氧氣競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合血紅蛋白，使組織缺氧[11]。

總體而言，長(zhǎng)期吸入上述化學(xué)成分對(duì)人體具有細(xì)胞毒性、基因毒性，也存在致染色體斷裂和誘發(fā)基因突變的可能性。同時(shí)手術(shù)煙霧中含有的病原體如人乳頭瘤病毒、乙型肝炎病毒或EB病毒會(huì)傳染相應(yīng)疾病[12]。手術(shù)煙霧可通過(guò)皮膚、肺、黏膜和眼睛侵入手術(shù)室內(nèi)醫(yī)務(wù)人員的體內(nèi)，長(zhǎng)期慢性侵入可能導(dǎo)致皮膚黏膜、上呼吸道刺激癥狀，同時(shí)伴有致癌、致畸、細(xì)菌、病毒感染等嚴(yán)重后果[13]。此外，手術(shù)期間產(chǎn)生的煙霧集聚在腹腔內(nèi)，將對(duì)外科醫(yī)生的術(shù)野造成干擾，可能會(huì)增加患者出血量，導(dǎo)致手術(shù)延遲。目前手術(shù)室配備的引吸系統(tǒng)雖然能有效地保持腹腔內(nèi)充氣壓力，但在其運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的一個(gè)問題是手術(shù)煙霧直接排放對(duì)醫(yī)護(hù)人員的危害，配備的煙霧過(guò)濾系統(tǒng)并未考慮蒸汽和細(xì)胞碎片顆粒從腹腔排出而堵塞引吸管和過(guò)濾濾芯的問題，導(dǎo)致腹腔內(nèi)手術(shù)煙霧清除不足，腹腔內(nèi)蒸汽聚積以及視野模糊問題。本裝置可有效防止手術(shù)煙霧堵塞引吸口和過(guò)濾濾芯，并減少或消除腹腔鏡手術(shù)期間腹腔內(nèi)煙霧和蒸汽的聚積。

目前，國(guó)內(nèi)雖然在手術(shù)煙霧自動(dòng)引吸裝置方面進(jìn)行了一些嘗試，但大多數(shù)地區(qū)在腹腔鏡手術(shù)期間仍采用傳統(tǒng)的負(fù)壓引吸裝置清除手術(shù)煙霧[14,15]。由第一助手調(diào)節(jié)進(jìn)氣閥門維持腹腔氣壓，CO2直接排放至手術(shù)室空間，這種方式雖然可以通過(guò)控制CO2的注入保持氣腹壓力穩(wěn)定，并利用注入的CO2氣流帶走手術(shù)煙霧，但這種方式要求第一助手時(shí)刻關(guān)注CO2的注入情況，使得第一助手無(wú)法全程及時(shí)配合手術(shù)；同時(shí)，手術(shù)煙霧未經(jīng)過(guò)濾而直接排放，在將負(fù)壓引吸管置于煙霧集中區(qū)域，利用負(fù)壓引吸管清除這些煙霧時(shí)，勢(shì)必會(huì)干擾到主刀醫(yī)生的視野，同時(shí)，在助手配合手術(shù)期間，負(fù)壓吸引管被放置一旁，此時(shí)產(chǎn)生的煙霧幾乎會(huì)全部排放到手術(shù)室空間內(nèi)。本裝置為自循環(huán)煙霧過(guò)濾系統(tǒng)，在自動(dòng)保持腹腔內(nèi)壓力的同時(shí)，自動(dòng)引吸過(guò)濾手術(shù)煙霧，不需要人員的過(guò)多干預(yù)，在避免手術(shù)煙霧排放至手術(shù)室內(nèi)的同時(shí)，也解放了人力，提升手術(shù)效率。

據(jù)美國(guó)職業(yè)安全與保健管理總署調(diào)查統(tǒng)計(jì)，每年約有5萬(wàn)包括外科醫(yī)生、護(hù)士、麻醉師在內(nèi)的醫(yī)護(hù)人員暴露在手術(shù)煙霧中。為了減少手術(shù)煙霧對(duì)醫(yī)務(wù)人員的危害，為醫(yī)務(wù)人員的手術(shù)室工作提供健康的環(huán)境，美國(guó)國(guó)家職業(yè)安全和健康研究所和美國(guó)手術(shù)室護(hù)士聯(lián)合會(huì)等機(jī)構(gòu)陸續(xù)出臺(tái)了一系列的管理政策和操作規(guī)范[16,17]。國(guó)內(nèi)調(diào)查表明，目前國(guó)內(nèi)手術(shù)室醫(yī)護(hù)人員對(duì)手術(shù)煙霧危害的認(rèn)知水平和防護(hù)能力較低，大多數(shù)醫(yī)護(hù)人員不能夠采取有效措施預(yù)防手術(shù)煙霧[18,19]。為了盡量降低手術(shù)煙霧的危害，建議在引入手術(shù)煙霧過(guò)濾系統(tǒng)等專業(yè)設(shè)備的同時(shí)，著重提升醫(yī)護(hù)人員職業(yè)安全意識(shí)，開展職業(yè)安全防護(hù)教育，增強(qiáng)醫(yī)護(hù)人員對(duì)手術(shù)煙霧危害的認(rèn)知，規(guī)范電外科設(shè)備的正確使用，在個(gè)人防護(hù)方面，佩戴能夠過(guò)濾手術(shù)煙霧的高效過(guò)濾性外科口罩、護(hù)目鏡等。雖然手術(shù)煙霧僅在手術(shù)期間短暫產(chǎn)生，但長(zhǎng)期健康危害是不容忽視的，在手術(shù)醫(yī)護(hù)人員實(shí)際工作中，只有通過(guò)采取有效的防護(hù)措施，不斷加強(qiáng)防護(hù)意識(shí)，才能使自身身體健康得到有效保障。