一种针对患者气道的气管导管气囊精准匹配方法

1.本发明涉及气管插管技术领域，具体涉及一种针对患者气道的气管导管气囊精准匹配方法。


背景技术：

2.气管插管和有创机械通气是重症监护室常用的挽救患者生命的治疗措施，机械通气患者呼吸道的分泌物可在声门下、气囊上滞留，这些分泌物可沿气囊壁流入下呼吸道可能会发生微量误吸，而误吸是导致呼吸机相关性肺炎 (ventilator-associated pneumonia，vap) 的重要原因；呼吸机相关性肺炎是指气管插管或气管切开患者接受机械通气48小时后或撤机拔管48小时内发生的肺炎；是重症患者常见的严重并发症,更是常见医院获得性感染，且患者病死率高，一旦发生感染不仅会延长住院时间，还会增加患者住院费，最终影响患者预后。气管导管的气囊主要作用是封闭气道保证正压通气、防止口腔内分泌物下移至肺部，因此，气囊的管理是气道维护的重要部分。气管导管的气囊的压力过高将导致气道黏膜出血、溃疡及炎症等不良症状；若压力过低，可能导致气道漏气，引发误吸的风险。国外指南推荐维持气囊压力在20～30cmh20能有效避免误吸的发生和气管黏膜的损伤，国内指南推荐维持气囊压力在25～30cmh20。但是有学者对气管导管气囊压力管理临床实践调查结果显示，24%患者的气管导管气囊压力大于30cmh2o才能密闭气道，也有多项研究证实部分患者的气囊压力维持在20～30cmh2o不能完全封闭气道，上述原因可能是气管导管气囊与患者气道不匹配。如果气囊选择过大，气囊壁可能会折叠形成褶皱；如果气囊选择过小，气囊压力在20～30cmh20不能密闭气道；因此气囊选择过大或者过小均可能造成漏气和误吸，导致呼吸机相关性肺炎的风险增加。
3.目前国际研究推荐气管导管的气囊内压力维持在20～30cmh20，但是有部分患者存在气道漏气现象。大量的临床研究验证：有部分患者的气管插管的气囊压力大于30cmh2o才能密闭气道。上述原因是气管插管的气囊与患者的气道不匹配导致，只有当气囊内的压力等同于气囊壁对气道黏膜压力时，指南指导的气囊压力范围才具有临床指导意义；因此气管导管气囊与气道精准匹配是气囊压力推荐范围具有临床意义的前提。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是提供一种针对患者气道的气管导管气囊精准匹配方法，提高患者气管插管的气道有效密闭性，降低vap的发生率和气道粘膜的压力性损伤。
5.为解决上述技术问题，本发明采取如下技术方案：一种针对患者气道的气管导管气囊精准匹配方法，包括如下步骤：1）采用ct断层扫描图像计算患者气道面积s1；2）确保气管导管气囊面积与患者气道面积之差为149.7
ꢀ±
48.34 mm2，计算出气
管插管的气囊面积s2，s2= s1-149.7
ꢀ±
48.34 mm2；3）然后根据患者的气管导管方式，选择与患者气道相匹配的气管导管气囊。
6.进一步地，步骤1）中采用ct断层扫描图像计算患者气道面积的具体方法为：使用his系统查阅患者ct摄片，电脑系统测量患者t3层面的气道最大直径l1和最小直径l2，采用如下公式计算出气道横截面积s1：s1=π
×
l1×
l2/4。
7.进一步地，步骤2）中气管插管的气囊面积s2采用如下公式计算：s2=π
×
(l/2)2，其中l为气囊直径。
8.进一步地，步骤3）中当患者气囊内压力在20～30cmh20时且气道刚好密闭，通过ct测量患者气道面积，反向推算出气管导管气囊面积与患者气道面积差，得到当气囊压力维持在20～30cmh20且气道刚好密闭时，气管导管的气囊横截面积与患者气道之差的最佳值为149.7
ꢀ±
48.34 mm2。
9.进一步地，同时采用mov法和mlt法，检测气道是否漏气，判断气道是否刚好密闭。
10.进一步地，所述的mov法具体为：将听诊器放于气管处，向气囊充气，直到听不到漏气声为止；然后抽出0.5ml气体，再以0.1 mi／次气体注入数次，直到吸气时听不到漏气声为止。
11.进一步地，所述的mlt法具体为：将听诊器放于气管处，向气囊充气，直到听不到漏气声为止；然后再抽空气体，以每次0.1ml开始重新注入气体直到吸气时听到少量漏气声为止；并记录此时气囊压力值；测得气囊内压力小于30cmh2o,定义为气道不漏气；测得气囊内压力大于30cmh2o,定义为气道漏气。
12.本发明还提供一种针对患者气道的气管导管气囊精准匹配系统，该系统包括数据中心、信息采集单元、验证单元、处理单元、插管方式选择单元和确定单元；数据中心与影像科ct影像成像单元连接，用于存储患者的ct断层扫描图像，并将ct断层扫描图像的t3层面的气道最大直径l1和最小直径l2进行存储；信息采集单元与数据中心连接，用于获取患者身份信息；验证单元与信息采集单元连接，用于接收信息采集单元采集的身份信息，并且对该身份信息进行验证，验证通过后，处理单元开始工作，数据中心将需要调取的信息发送至处理单元；处理单元包括气道面积计算单元和气管导管气囊面积计算单元；气管导管气囊面积计算单元，用于获取不同厂家，不同气管导管的气囊直径，计算相应的气囊面积，后生成列表后存储至数据中心；气道面积计算单元与数据中心连接，调取数据中心的数据信息后，利用计算模块计算，生成气道面积后给出与气道面积匹配的气管导管气囊面积信息，然后从数据中心调取匹配的气管导管气囊信息发送至确定单元的缓存器内；插管方式选择单元用于确定气管导管方式；确定单元根据插管方式选择单元选择的气管导管方式，结合从数据中心调取匹配的气管导管气囊信息，选择合适的气管导管气囊。
13.进一步地，信息采集单元包括主治医生信息采集单元和患者信息采集单元；医生信息采集单元和患者信息采集单元均能包括指纹采集模块和人脸识别模块；用于或者主治医生和患者的身份信息。
14.本发明的有益效果为：1）本发明弥补现有气囊压力使用指南的不足,只有当气囊内的压力等同于气囊壁作用气道黏膜的压力时，指南推荐气囊压力在20-30cmh20范围，才能实现有效密闭患者气
道。
15.2）本发明推测出气管导管的气囊面积与患者气道之差的最佳值，为气管导管的气囊精准选择提供数据支撑，还适用于不同种族人群。
16.3）采用本发明的方法，使医护人员根据指南推荐保持气囊内压力在20-30cmh20正常范围时，能够确保每位患者均能有效密闭气道。
17.4）本发明能够在气管导管气囊大小多元化的背景下，患者气道的个体差异和气管插管的方式等多因素作用下，精准匹配患者气道所需的气管导管的气囊。
18.5）本发明降低机械通气患者不必要的呼吸机相关性肺炎，有效减少患者的医疗费用，节约国家医保费用。
附图说明
19.下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
20.图1为患者不同椎体层面的气道面积和使用中气管导管气囊的横截面面积的比较图。
21.图2利用患者胸部ct测量患者不同层面气道横截面积。
22.图3为不同品牌的气管导管相同的id型号气囊直径比较图。
23.图4为气管导管气囊面积与患者气道面积之差的比较图。
24.图5为气囊横截面积减去患者气道面积的结果与最小气囊压力存在线性关系图。
25.图6为不同气囊压力范围气管导管的气囊横截面积与患者气道之差比较图。
具体实施方式
26.下面将通过具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。
27.实施例1大量的临床研究验证：部分患者的气管插管的气囊压力大于30cmh2o才能密闭气道。并且我院发现1例患者t3位置气道面积646.2mm2,远大于气囊面积380.133mm2,导致气囊压力需要达到100cmh2o才能保持气道密闭（如图1所示）。上述原因是气管插管的气囊与患者的气道不匹配导致，只有当气囊内的压力等同于气囊壁对气道黏膜压力时，指南指导的气囊压力范围才具有临床指导意义。因此气管导管气囊需要与气道精准匹配。
28.气管导管气囊直径存在多元化，国内临床上出现不同厂家相同型号（id）的气管导管的气囊直径存在差异（如图3所示），国外临床上同样出现上述现象。因此气管导管气囊选择，也要考虑气囊直径的多元化。
29.目前临床常见的气管插管方式是经口气管插管和经鼻气管插管。由于鼻腔口径小，在实践中医生为了提高经鼻气管插管的成功率，绝大部分麻醉师会选择较小型号气管插管；小型号气管导管对应小的气囊，气囊压力在20～30cmh20时，可能部分患者仍会存在气道不能密闭的现象。因此，在选择气管导管气囊时，需要考虑不同的气管插管方式。
30.我院报道过1位特殊患者，这位患者的气管导管气囊内压力达到100cmh2o时，气道才能密闭。通过回顾患者胸部ct影像学资料，发现t2、t3、t4水平的气道面积均大于患者使用的气管导管气囊横截面积（如图1所示）。上述例子说明患者气道面积大小存在个体差异，按照指南无法实现每位患者气道有效密闭，因此临床迫切需要气管导管气囊精准匹配的选择
方案。
31.但是，现有临床更多关注气管导管尺寸的选择（id），麻醉学文献推荐成人气管导管的型号选择：男性患者选择（id）9mm，女性患者选择（id）8mm。临床文献证据建议女性使用7.0毫米至7.5毫米，男性使用7.5毫米至8.5毫米。临床有气管导管id选择方案，但是目前临床缺少气管导管的气囊选择方案。
32.本发明提供一种针对患者气道的气管导管气囊精准匹配方法，包括如下步骤：1）采用ct断层扫描图像计算患者气道面积s1；ct断层扫描图像技术可以对气管直径的精确测量，使用his系统查阅患者ct摄片，电脑系统测量患者t3层面的气道最大直径l1和最小直径l2，采用如下公式即计算出气道横截面积s1：s1=π
×
l1×
l2/4。
33.2）确保气管导管气囊面积与患者气道面积之差为149.7
ꢀ±
48.34 mm2，计算出气管插管的气囊面积s2，s2= s1-149.7
ꢀ±
48.34 mm2。
34.气管插管的气囊面积s2采用如下公式计算：s2=π
×
(l/2)2，其中l为气囊直径。
35.本发明气管导管气囊面积与患者气道面积之差的最佳值是当患者气囊内压力在20～30cmh20时且气道刚好密闭，通过ct测量患者气道面积，反向推算出气管导管气囊面积与患者气道面积差。采用上述方法得到当气囊压力维持在20～30cmh20且气道刚好密闭时，气管导管的气囊横截面积与患者气道之差的最佳值为149.7
ꢀ±
48.34 mm2。
36.本发明纳入284例机械通气患者作为研究对象，均来自于2019年6月至2021年4月在南通大学附属医院心胸外科重症监护室住院的患者，2020年3月至10月在南通大学附属医院呼吸内科重症监护室住院的患者，2021年4月至7月在南通市第三人民医院综合重症监护室住院的患者收集的病历资料；284例患者的危险因素进行logistic回归分析，对最终危险因素再次进行统计分析比较，计算出气管导管的气囊面积与患者气道面积最佳差值。
37.本发明同时采用mov法和mlt法，检测气道是否漏气，判断气道是否刚好密闭。
38.mov法具体为：将听诊器放于气管处，向气囊充气，直到听不到漏气声为止；然后抽出0.5ml气体，再以0.1 mi／次气体注入数次，直到吸气时听不到漏气声为止。
39.mlt法具体为：将听诊器放于气管处，向气囊充气，直到听不到漏气声为止；然后再抽空气体，以每次0.1ml开始重新注入气体直到吸气时听到少量漏气声为止；并记录此时气囊压力值；测得气囊内压力小于30cmh2o,定义为气道不漏气；测得气囊内压力大于30cmh2o,定义为气道漏气。
40.具体步骤为：入监护室当天的机械通气患者（包括经口气管导管、经鼻气管导管、气管切开），生命体征平稳后，用两根一次性吸痰管，分别吸尽气道和口腔内分泌物；患者均为仰卧位，头部为正中位，把气管导管内的气囊完全放气，然后缓慢地对气囊重新充气，用听诊器发现喉部泄漏声音消失的气囊内的压力；同时观察呼吸机潮气量-时间波形，直到漏气率达到0%；并记录此时气囊压力值（必须同时具备两种检测方法）。结束后，气囊压力立即恢复指南提供的范围；整个试验不超过1min。
41.如图4所示，为研究对象与使用的气管导管气囊面积与患者气道面积之差的比较。对实验组中的五种厂家的气管导管气囊数据比较，其中气管插管有来自三个不同厂家，气管切开套管来自两不同厂家。即使相同的id型号，气囊直径大小也各不相同。
42.图中：a：112例患者使用广州维力医疗器械股份有限公司的气管插管；b：121例患
者使用江西格兰斯医疗器械有限公司的气管插管；c：33例患者使用史密斯医疗器械有限公司的气管插管；d：8例患者使用广州维力医疗器械股份有限公司的气管切开套管；e：10例患者使用安全医疗的气管切开套管。
43.112例患者使用广州维力医疗器械股份有限公司的气管插管，气囊压力＞30cmh2o才能密闭气道的患者31例，气道漏气率p=27.7%,(95%ci：19.3～36.1%)。使用的气管导管气囊面积与患者气道面积之差均值123.5
±
84.0mm2。
44.121例患者使用江西格兰斯医疗器械有限公司的气管插管，气囊压力＞30cmh2o才能密闭气道的患者10例，气道漏气率p=8.3%,(95%ci：3.3～13.2%)。使用的气管导管气囊面积与患者气道面积之差均值207.2
±
98.51mm2。
45.33例患者使用史密斯医疗器械有限公司的气管插管，气囊压力＞30cmh2o才能密闭气道的患者4例，气道漏气率p=12.1%,(95%ci：0.4～23.9%)。使用的气管导管气囊面积与患者气道面积之差均值242.9
±
137.2mm2。
46.8例患者使用广州维力医疗器械股份有限公司的气管切开套管，气囊压力＞30cmh2o才能密闭气道的患者8例，气道漏气率p=100%。使用的气管导管气囊面积与患者气道面积之差均值-39.9
±
172.5mm2。
47.10例患者使用安全医疗的气管切开套管，气囊压力＞30cmh2o才能密闭气道的患者2例，气道漏气率p=20%，(95%ci：-10.2～50.2%)。使用的气管导管气囊面积与患者气道面积之差均值229.8
±
199.2mm2。
48.如图5所示，气囊横截面积减去患者气道面积的结果与最小气囊压力存在线性关系，y =
ꢀ‑
0.1266*x + 46.50，r2=0.6695，f=571.4, p《0.0001。
49.如图6所示为患者气道刚好密闭时，不同气囊压力段气管导管气囊面积与患者气道面积之差的比较；当气管导管的气囊压力《20cmh2o时，气道密闭的患者166例，使用的气管导管气囊面积与患者气道面积之差均值236.0
ꢀ±
85.26mm2。
50.当气管导管的气囊压力20～30cmh2o时，气道密闭的患者63例，使用的气管导管气囊面积与患者气道面积之差均值149.7
ꢀ±
48.34mm2。
51.当气管导管的气囊压力＞30cmh2o时，气道密闭的患者55例，使用的气管导管气囊面积与患者气道面积之差均值-12.29
ꢀ±
113.0 mm2。
52.因此，本发明计算出当气管导管的气囊压力20～30cmh2o时，气管导管的气囊面积与患者气道面积最佳差值。
53.3）最后，根据患者的气管导管方式，选择与患者气道相匹配的气管导管气囊。
54.本发明的精准选择匹配患者气道的气管导管气囊的方法应用于临床实践中，护理人员可根据评估的方法，尽早实施精准的气管导管气囊匹配措施，降低气道漏气发生率和呼吸机相关性肺炎的风险，缩短住院时间，减少住院医疗费用，降低住院死亡率。
55.实施例2本发明提供一种针对患者气道的气管导管气囊精准匹配系统，该系统可以根据不同的患者自动选择合适的气管插管气囊。
56.本发明的系统包括数据中心、信息采集单元、验证单元、处理单元、插管方式选择单元和确定单元；
本发明的数据中心与影像科ct影像成像单元连接，用于存储患者的ct断层扫描图像，并将ct断层扫描图像的t3层面的气道最大直径l1和最小直径l2进行存储。
57.本发明的信息采集单元与数据中心连接，包括主治医生信息采集单元和患者信息采集单元；医生信息采集单元和患者信息采集单元均能包括指纹采集模块和人脸识别模块；用于或者主治医生（或者值班护士）和患者的身份信息。
58.本发明的验证单元与信息采集单元连接，用于接收信息采集单元采集的身份信息，并且对该身份信息进行验证，验证单元同时验证主治医生和患者的身份信息，当两个信息均验证通过后，处理单元开始工作；数据中心将需要调取的信息发送至处理单元。
59.本发明的处理单元包括气道面积计算单元和气管导管气囊面积计算单元。
60.本发明的气管导管气囊面积计算单元，用于获取不同厂家，不同气管导管的气囊直径，计算相应的气囊面积，（可手动输入气囊直径），后生成列表后存储至数据中心。
61.本发明的气道面积计算单元与数据中心连接，调取数据中心的数据信息后，利用计算模块计算，生成气道面积后给出与气道面积匹配的气管导管气囊面积信息，然后从数据中心调取匹配的气管导管气囊信息发送至确定单元的缓存器内。
62.本发明的插管方式选择单元用于确定气管导管方式，可以从存储器的调取气管导管方式，也可以手动输入气管导管方式。
63.本发明的确定单元根据插管方式选择单元选择的气管导管方式，结合从数据中心调取匹配的气管导管气囊信息，选择合适的气管导管气囊。
64.本发明的针对患者气道的气管导管气囊精准匹配系统的操作方法如下：需要选择匹配的气管导管气囊时，信息采集单元采集患者和医护人员的信息，验证单元验证通过后，信息采集单元将采集的患者信息发送至数据中心，数据中心根据接收的患者信息，调取对应患者的ct断层扫描图像，以及ct断层扫描图像的t3层面的气道最大直径l1和最小直径l2，并且该ct断层扫描图像的t3层面的气道最大直径l1和最小直径l2的数值上传至处理单元，处理单元开始工作，根据公式s1=π
×
l1×
l2/4，计算出气道横截面积s1。气管导管气囊面积通过处理单元计算后预存至数据中心，气管插管的气囊面积s2采用如下公式计算：s2=π
×
(l/2)2，其中l为气囊直径。处理单元根据气管导管气囊面积与患者气道面积之差的最佳值为149.7
ꢀ±
48.34 mm2，计算出与气道面积匹配的气管插管的气囊面积s2；医护人员通过插管方式选择单元确定气管导管方式后，确定单元根据插管方式选择单元选择的气管导管方式，结合处理单元生成的气管导管气囊面积信息从数据中心调取合适的气管导管气囊信息。
65.以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，不用于限制本发明，本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明技术方案的保护范围内。

技术特征：
1.一种针对患者气道的气管导管气囊精准匹配方法，其特征在于：包括如下步骤：1）采用ct断层扫描图像计算患者气道面积s1；2）确保气管导管气囊面积与患者气道面积之差为149.7
ꢀ±
48.34 mm2，计算出气管插管的气囊面积s2，s2= s1-149.7
ꢀ±
48.34 mm2；3）然后根据患者的气管导管方式，选择与患者气道相匹配的气管导管气囊。2.根据权利要求1所述的一种针对患者气道的气管导管气囊精准匹配方法，其特征在于：步骤1）中采用ct断层扫描图像计算患者气道面积的具体方法为：使用his系统查阅患者ct摄片，电脑系统测量患者t3层面的气道最大直径l1和最小直径l2，采用如下公式计算出气道横截面积s1：s1=π
×
l1×
l2/4。3.根据权利要求1所述的一种针对患者气道的气管导管气囊精准匹配方法，其特征在于：步骤2）中气管插管的气囊面积s2采用如下公式计算：s2=π
×
(l/2)2，其中l为气囊直径。4.根据权利要求1所述的一种针对患者气道的气管导管气囊精准匹配方法，其特征在于：步骤3）中当患者气囊内压力在20～30cmh20时且气道刚好密闭，通过ct测量患者气道面积，反向推算出气管导管气囊面积与患者气道面积差，得到当气囊压力维持在20～30cmh20且气道刚好密闭时，气管导管的气囊横截面积与患者气道之差的最佳值为149.7
ꢀ±
48.34 mm2。5.根据权利要求4所述的一种针对患者气道的气管导管气囊精准匹配方法，其特征在于：同时采用mov法和mlt法，检测气道是否漏气，判断气道是否刚好密闭。6.根据权利要求4所述的一种针对患者气道的气管导管气囊精准匹配方法，其特征在于：所述的mov法具体为：将听诊器放于气管处，向气囊充气，直到听不到漏气声为止；然后抽出0.5ml气体，再以0.1 mi／次气体注入数次，直到吸气时听不到漏气声为止。7.根据权利要求4所述的一种针对患者气道的气管导管气囊精准匹配方法，其特征在于：所述的mlt法具体为：将听诊器放于气管处，向气囊充气，直到听不到漏气声为止；然后再抽空气体，以每次0.1ml开始重新注入气体直到吸气时听到少量漏气声为止；并记录此时气囊压力值；测得气囊内压力小于30cmh2o,定义为气道不漏气；测得气囊内压力大于30cmh2o,定义为气道漏气。8.一种针对患者气道的气管导管气囊精准匹配系统，其特征在于：该系统包括数据中心、信息采集单元、验证单元、处理单元、插管方式选择单元和确定单元；数据中心与影像科ct影像成像单元连接，用于存储患者的ct断层扫描图像，并将ct断层扫描图像的t3层面的气道最大直径l1和最小直径l2进行存储；信息采集单元与数据中心连接，用于获取患者身份信息；验证单元与信息采集单元连接，用于接收信息采集单元采集的身份信息，并且对该身份信息进行验证，验证通过后，处理单元开始工作，数据中心将需要调取的信息发送至处理单元；处理单元包括气道面积计算单元和气管导管气囊面积计算单元；气管导管气囊面积计算单元，用于获取不同厂家，不同气管导管的气囊直径，计算相应的气囊面积，后生成列表后存储至数据中心；气道面积计算单元与数据中心连接，调取数据中心的数据信息后，利用计算模块计算，生成气道面积后给出与气道面积匹配的气管导管气囊面积信息，然后从数据中心调取匹配的气管导管气囊信息发送至确定单元的缓存器内；插管方式选择单元用于确定气管导管方式；确定单元根据插管方式选择单元选择的气管导管方式，结合从数据
中心调取匹配的气管导管气囊信息，选择合适的气管导管气囊。9.根据权利要求8所述的一种针对患者气道的气管导管气囊精准匹配系统，其特征在于：信息采集单元包括主治医生信息采集单元和患者信息采集单元；医生信息采集单元和患者信息采集单元均能包括指纹采集模块和人脸识别模块；用于或者主治医生和患者的身份信息。

技术总结
本发明公开了一种针对患者气道的气管导管气囊精准匹配方法，包括如下步骤：1）采用CT断层扫描图像计算患者气道面积S1；2）确保气管导管气囊面积与患者气道面积之差为149.7


技术研发人员：史加海 沈红五 陈丽 吴洪磊 许旸晖 张海健 朱俊 杨学超
受保护的技术使用者：南通大学附属医院
技术研发日：2022.03.19
技术公布日：2022/7/5