麻醉中湿度

前言

物质的存在有三种形式：固态、液态或气态。液体分子可以自由活动并携带可变的动能。液体表面的一些分子能摆脱液态内部分子的引力由液态转为气态。只有最高动能的液态分子才能逃脱变成气态分子，而平均动能的液态分子只能在液体中，因此蒸发使温度下降1。

如果液体封闭在一个密闭的容器中，离开液体的分子和重新进入液体的分子将达到平衡。液体上面的蒸气达到饱和产生一定的分压。这种平衡产生的压力被称为饱和蒸气压1。如果给系统加热，分子的动能增加，因此逃脱液体的分子增加，则饱和蒸气压增加。将1g物质由液态转为气态需要加热提供的热能称为汽化潜热1。如果不给系统加热，液体失去这部分能量则变凉。这就是麻醉蒸发器的温度补偿原因。

湿化是额外给气体加湿。绝对湿度是指单位体积气体中所含水蒸气的量以g.m-3或mg/L表示。相对湿度是指在一定温度时,空气中的实际水蒸气含量与饱和水蒸气含量之比1, 2 。当气体温度增加时，水蒸气的量也增加，因此饱和蒸气压也增加（表1/图1）。

图 1. 温度对饱和蒸气压的影响

降低气体温度，所含的水蒸气量也降低。空气相对湿度为100%时的温度为露点。露点时水蒸气以蒸发的速度凝结成液态水。露点为零度被称为霜点。

湿度与麻醉

室内温度为20℃相对湿度为50-60%3。当气体通过鼻咽部被加热，完全饱和绝对湿度是44g/m3（图1）。正常呼吸时，等温状态下气体完全饱和的位置在隆突2。鼻的结构很好的增加相对湿度，鼻粘膜血管丰富，鼻甲增加了与空气的接触面积利于加热和加湿。

气道上皮细胞分泌粘液，润滑气道并捕获吸入的分子和病原。纤毛有节奏的摆动将粘液送向鼻咽部，清除脏东西。气管内导管或气切管避开咽喉部，干冷的空气直接进入气道。气体加湿只能通过粘液层湿化。这将引起粘膜干燥，热量随着汽化而丢失。小儿气道管理这一部分的热量丢失很重要。小儿尤其是新生儿，相对于体表面积分钟通气量高，未湿化的气体机械通气90 min体温下降0.75℃3。

气道湿化不充分将形成厚厚的痰痂。痰痂很难清除，可能形成粘液栓阻塞气管导管甚至气道。这可以导致患者远端肺不张，通气/血流比值失调，感染的发生率增加。随着暴露时间的延长损伤会加重。随着暴露于未湿化的气体时间延长，纤毛数量和功能丧失，气道上皮角化，气道上皮坏死3, 4。重症监护机械通气中，这些并发症使机械通气相关性肺炎的发生率增加，呼吸做功增加，延长机械通气时间，增加机械通气脱机拔管的难度。

手术室内湿度也起到重要作用。如果相对湿度太高，工作人员感到不舒适，通过发汗降温减少。如果湿度太低，火灾和爆炸的风险增加。湿度低也可以加重鼻炎和哮喘。它们平衡时的湿度是50-60%4。

空气湿度的测定

测定湿度的装置是湿度计。湿度计可分为用于测量相对湿度的如毛发湿度计、干湿球湿度计、Regnaults 湿度计，和用于测量绝对湿度的如传感器和质谱仪。

毛发湿度计

毛发湿度计用来测定人发和不同类型的动物毛的湿度。它的原理是，随着湿度的增加，头发的长度增加。头发拉紧，使末端保持固定，而另一端可以在有刻度的尺子上自由延长。毛发湿度计可以准确测量30-90 %相对湿度5。

干湿球湿度计

使用两个水银温度计，干球与周围空气温度保持平衡，湿球悬浮在水中。随着水分蒸发，内在汽化热丢失湿球冷却，蒸发速率与水上面的相对湿度成正比，湿度越高，蒸发的水就越少，湿球的冷却也就越少。两个球之间的温差根据表格算出相对湿度。为了确保准确性，此装置上方需要恒定的气流以保证湿度1。

湿度计

空气通过含有醚的银管，使空气冷却，一旦空气达到露点（100%的相对湿度），管的外部就发生冷凝。通过设置表，找到露点温度即相对湿度。它能最精确的测量相对湿度5。

绝对湿度

绝对湿度可以用质谱仪和传感器测量。传感器的工作原理是电阻或电容随湿度的增加而变化。质谱仪测量气体样品的呼吸湿度，但不要求样品冷凝1。

上气道湿化的方法

The ideal humidification device is one which:

•  便宜
• 应用简单
• 不增加感染风险
• 不会明显增加气道阻力或增加死腔

加湿装置提供的水滴的大小是很重要的。理想的尺寸是1微米，这个大小的水滴可以到达肺泡。5微米的水滴沉积在气管内，对远端气道无益处。20微米以上的水滴在通气管路内凝集5。目前的设备可分为主动加湿和被动加湿系统。被动加湿系统不依赖于外部电源或水，主动加湿系统则需要电源或水源。

热湿交换器

最常用的被动加湿器是热湿交换器（HME）。HME是在一个较轻的塑料外壳内的出口和入口部位悬挂有吸湿性材料（钙或氯化锂）包被的膜（一般是纸、陶瓷或聚氨酯泡沫）的装置1。温暖潮湿的呼出气体凝结在膜上，当干冷的吸入气体经过膜变得湿润和温暖。大约20分钟能达到最大的疗效产生相对湿度70% 1,5。

优点-使用简单和便宜。可以将1微米的细菌过滤掉（HMEF）（图2）。

缺点-体积大，需要接近病人，以尽量减少死腔。高通气量效率低，分泌物会阻塞，从而显著增加气道阻力。每24小时更换一次。

图 2. HME过滤器的结构图

主动加湿装置

水浴加湿器

气体鼓泡通过水可以增加湿度。由于汽化潜热，室温下通过水的气体使气体冷却，水浴可以加热。这提高了设备的效率，也降低了细菌定植的发生率。

优点–可以达到较高的相对湿度。加热吸入气体。

缺点–如果不加热到60℃，可能细菌污染。水被误吸到呼吸道的风险。高温灼伤呼吸道的风险。

雾化器

雾化器使用文丘里系统采用伯努利效应。高流量的气体通过收缩使气体加速，降低其势能，允许其他气体或液体被夹带。这可以包括药物或湿化的水蒸气。所产生的雾化液滴的大小决定它滞留在上气道还是气管2。标准的雾化器产生的液滴直径在4微米，滞留在上呼吸道和气管。液滴通过小孔可进一步减小颗粒大小提高雾化效率。雾化器最高效的是超声波雾化器。传感器浸在水里，振动频率3MHz可产生1-2微米的水滴。这些水滴很容易达到细支气管和提供优良的加湿效果。

表2. 不同湿化装置的效率