引用本文
杨洋, 马燕兰, 曹冠楠, 白俊柳, 成健, 姜丹. 除烟装置清除腹腔镜胆囊切除术烟雾中有机物的作用[J]. 武警医学, 2018,29(12): 1117-1120
YANG Yang, MA Yanlan, CAO Guannan, BAI Junliu, CHENG Jian, JIANG Dan. Organic components of smoke during laparoscopy and the effect of self-made fume-extracting device[J]. Medical Journal of the Chinese People's Armed Police Forces, 2018,29(12): 1117-1120 
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除烟装置清除腹腔镜胆囊切除术烟雾中有机物的作用
杨洋1,2, 马燕兰2, 曹冠楠3, 白俊柳3, 成健1, 姜丹1
1.100142 北京,空军特色医学中心
2.100853 北京,解放军医学院
3.100142 北京,解放军工程与环境质量监督局
通讯作者：马燕兰,E-mail:mayl301@126.com

作者简介:杨 洋,硕士,主管护师。

收稿日期: 2018-09-11
基金资助: 空军总医院院级课题(KZ2016035)
摘要

目的 探讨自制除烟装置降低手术烟雾中有机物质浓度的作用。方法 将除烟装置应用于腹腔镜胆囊切除手术患者。50例患者随机分为对照组(25例)和实验组(25例)。对照组术中从操作Trocar阀门开关处接1个导气管,导气管的另一头连接检测仪的探头。实验组术中从操作Trocar阀门开关处接1个导气管,导气管连接自制除烟装置,检测仪探头置除烟装置末端开口处。检测两组手术烟雾中有机物浓度。结果 实验组七氟烷、环戊烷、乙苯十一种有机物浓度较对照组显著降低,除烟装置对有机物的清除率最高的是环乙酮,达到94.03%,十烷达到33.57%,对十一种有机物平均清除率为73.22%。结论 自制除烟装置能够安全有效过滤手术烟雾中有机物,为医护人员提供优质的手术室内空气环境。

关键词: 腹腔镜手术; 除烟装置; 手术烟雾
中图分类号:R575.6
Organic components of smoke during laparoscopy and the effect of self-made fume-extracting device
YANG Yang1,2, MA Yanlan2, CAO Guannan3, BAI Junliu3, CHENG Jian1, JIANG Dan1
1.Air Force General Hospital of PLA, Beijing 100142, China
2. Medical School of Chinese PLA, Beijing 100853, China
3.Engineering and Environmental Quality Supervision Bureau of Chinese PLA, Beijing 100142, China
Abstract

Objective To investigate the effect of a self-made fume-extracting device in reducing the concentration of organic components of surgical smoke, and to provide evidence for purifying the air in the operating room.Methods The self-made fume-extracting device was applied to the patients undergoing laparoscopic cholecystectomy. Fifty eligible patients were randomly divided into the experimental and control groups. In the experimental group, one end of the pneumoperitoneum tube was connected to the trocar valve switch and the other end was connected to the self-made fume-extracting device. The detector probe was attached to the end of the device. In the control group, one end of the pneumoperitoneum tube was connected to the trocar switch, while the other end was connected to the probe of the detector. The concentrations of organic components of surgical smoke were detected and analyzed between the two groups.Results The concentrations of seven halothane, cyclopentane and ethylbenzene in the experimental group were significantly lower than those of the control group. The highest clearance rate of the self-made fume-extracting device reached 94.03% with acetophenone, and the lowest clearance rate was 33.57% with n-decane. The average clearance rate of this self-made fume-extracting device in the process of adsorbing organic components was 73.22%.Conclusions The self-made fume-extracting device can safely and effectively filter the surgical smoke and provide high-quality air for the medical staff in the operating room.

Keyword: laparoscopic surgery; fume-extracting device; surgical smoke

电刀、超声刀等电外科设备具有切割效果好、止血快等特点, 在外科手术中被广泛应用, 但在切割组织时会产生大量的手术烟雾, 不但会遮挡手术医师的视野, 更会对医务人员身体健康造成危害。手术烟雾中含有600种以上有害的化学成分, 主要包括烃类、醛类、氰化氢、甲醛和苯等[1]。丙烯腈是手术烟雾中有毒有害物质之一, 能抑制氧化酶活性, 阻断细胞内的氧利用, 抑制组织细胞氧合[2], 可释放氰化物[3]。腹腔镜手术烟雾中含有高浓度七氟烷, 长期暴露于七氟烷可影响大鼠生育能力, 但七氟烷对人体是否有影响还未见报道[4]。醛类化合物具有一定的遗传毒性[5]。总之, 手术人员长期反复接触手术烟雾会产生潜在危害。鉴于此, 本研究将自制除烟装置应用于腹腔镜胆囊切除术中, 观察其降低手术烟雾中有害物质的作用。

1 对象与方法
1.1 对象

选择2017-11至2018-05在空军总医院行择期腹腔镜胆囊切除手术患者50例。纳入标准:(1)术前诊断为胆囊结石、胆囊息肉; (2)在洁净手术部千级固定手术间内行腹腔镜胆囊切除手术; (3)手术台次为每天第一台手术的患者。排除标准:年龄大于70岁, 伴有糖尿病或高血压, 有胆管结石, 胆囊炎急性期, 有腹部手术史, 术前有吸烟史者。

50例患者随机分为对照组(25例)和实验组(25例)。对照组常规手术, 实验组常规手术并使用除烟装置净化手术烟雾。两组患者的手术方式相同, 均为同一手术医师。所有气体采样测量都由同一名实验人员完成。

1.2 方式

两组患者均采用全身麻醉, 取脐下缘切口长约1.0 cm气腹针穿刺行CO2气腹, 腹压定压12 mmHg, 流速5 L/min。然后于脐下、剑突下、右肋缘下分别穿刺后置Trocar, 置入腹腔镜、电钩、抓钳。使用5 mm电钩连接德国ERBE高频电刀, 进行切割组织或止血, 功率40~60 W。当电钩切割组织产生烟雾阻碍医师视线时, 打开Trocar阀门释放烟雾, 每例手术3次放气。对照组从操作Trocar 阀门开关处接导气管, 将手术烟雾直接释放, 实验组术中从操作Trocar 阀门开关处接导气管, 将烟雾引入1.3所述自制除烟装置, 经过三级净化处理后释放。

1.3 除烟装置的研制

1.3.1 设计 医用钙石灰吸收二氧化碳, 活性炭吸附有机物质和一氧化碳, 水吸收一些可溶性有毒气体。医用钙石灰为二氧化碳吸收剂, 主要成分是氢氧化钙, 活性炭吸附废气属于物理吸附, 基本是靠活性炭与气体分子之间的碰撞几率决定。如图1所示, 第一个密封瓶110盛蒸馏水700 ml, 置入2根导气管。111烟雾导气管与140 Trocar阀门连接, 将手术烟雾引入第一密封瓶的水中, 使烟雾经过水除去可溶于水的有毒气体; 第二个密封瓶120装入活性炭500 g, 通过121导气管与第一个密封瓶110连接。导气管在110中置于水面上, 在120置于活性炭内部, 将经水滤过的气体导入活性炭, 吸附除掉有机物和一氧化碳; 第三个密封瓶130装入钙石灰500 g, 通过131导气管与第二密封瓶120连接。导气管在120中置于活性炭上方, 在第三密封瓶130则置于钙石灰的内部, 将已经水被和活性炭处理的气体导入钙石灰, 以清除二氧化碳。最后132导气管将经三道净化处理后的气体排出瓶外即出口末端。除烟装置成品图见图2。该研究设计的 “ 一种清除腹腔镜手术除烟装置” 已取得实用新型专利(专利号:201721609130.0)。

图1 腹腔镜手术除烟装置设计
141为Trocar, 140为Trocar阀门开关, 111为导气管, 132为出气管路, 133为气体检测设备探头

图2 腹腔镜手术除烟装置

1.3.2 使用方法 腹腔镜手术中, 将此装置110与操作Trocar阀门开关处连接气腹管Ⅲ , 当手术烟雾影响医师视线时打开Trocar阀门放气, 导气管将烟雾引入除烟装置, 经过水、活性炭和钙石灰三级净化处理后再排放。每名患者使用一套除烟装置。使用完毕后清洗吸引器瓶, 放入含氯消毒水浸泡30 min后, 高温灭菌后再次使用。连接导气管使用一次性无菌吸引器管, 一用一换。

1.3.3 除烟效果检测 (1)有机物采样时段:在手术中医师打开操作Trocar阀门2 min; (2)有机物的检测探头放在管道末端开口处, 对照组为Trocar阀门连接导气管的末端, 实验组为除烟装置出气口末端133处; (3)有机物检测:使用气相色谱法HL1000数显恒流采样器, 将采样管与采样器连接, 当医师打开Trocar阀门后收集2 min空气, 将采样管送解放军工程与环境质量监督局实验室进行色谱分析; (4)有机物清除率计算:将不同出峰时间下实验组与对照组采样色谱峰比对图导入PIE4.0, 利用软件中的 “ 空间测量” 工具把图中实线所占面积和虚线所占面积矢量化; (5)矢量化的图件自动生成面积数据, 经过计算求出虚线面积与实线面积的比值, 进而求出除烟装置对有机物清除率。

1.4 统计学处理

采用Excel建立数据库并录入数据, 应用SPSS17.0软件进行统计分析。计量资料采用 x̅± s表示, 进行t检验; 计数资料采用百分率(%)表示, 进行χ 2检验; P< 0.05 为差异有统计学意义。

2 结 果
2.1 患者一般资料

两组患者年龄、性别比较差异无统计学意义, 具有可比性(表1)。

表1 两组腹腔镜胆囊切除术患者一般资料比较( x̅± s)
2.2 两组有机物浓度分析

经气相色谱法分析生成总离子流图, 色谱图的横轴是定性参数, 每一个色谱峰代表一个物质。色谱图的纵坐标是定量参数, 为检测器的响应信号, 色谱峰的峰高或峰面积与所测组分的浓度成正比。如图3所示, 实验组中有机物浓度都较对照组降低。分别为1.83 min七氟烷, 2.22 min环戊烷, 10.76 min环己酮, 8.81 min乙苯, 9.63 min壬烯醛, 10.53 min苯乙烯, 13.22 min五甲基-庚烷, 11.72 min十烷, 14.27 min对应2-乙基己醇、15.24 min对应十一烷、16.23 min对应十二烷。实验组11种有机物色谱峰显著低于对照组(实线为对照组, 虚线为实验组, 图4)。

图3 两组腹腔镜胆囊切除术采样总离子流
A.对照组; B.实验组

图4 两组腹腔镜胆囊切除术不同出峰时间下采样色谱峰比较

2.3 有机物清除率

除烟装置对有机物的清除率最高的是环乙酮达到94.03%, 最低的清除率十烷达到33.57%, 对十一种有机物平均清除率到达73.22%(表2)。

表2 两组患者除烟装置对有机物清除率比较
3 讨 论

手术烟雾对健康的危害已得到证实, 这种危害是迟发性的。减少废气污染, 安装除烟装置至关重要。手术室墙壁负压吸引器虽然有排烟作用, 但是没有净化功能。文献[6]报道, 负压吸引器堵塞不能正常运转, 把调节器和吸流器接口间的管道切断后, 流出了许多棕色的液体, 此类液体不但会滋生细菌还会导致病态建筑综合征。墙壁吸引器并不是长久的除烟手段, 因此, 尽早安装除烟装置滤掉手术烟雾中有害物质, 减少对手术人员的危害至关重要。

3.1 除烟装置有效使用时间

医用钙石灰吸附二氧化碳后颜色由白色变为紫色, 当所有的钙石灰变为紫色说明吸附二氧化碳饱和, 应更换钙石灰。活性炭吸附废气属于物理吸附, 取椰壳常用气体吸附活性炭为参照标准, 形状4~6 mm圆柱体; 比表面积1000~1500 m2/g, 操作吸附量0.26 g/g, 密度为0.5 g/cm3, 试验瓶子为1 L的容器, 活性炭的质量为500 g, 核算可吸收量为500× 0.26=130 g。处理量为气腹机二氧化碳流速5 L/min=0.3 m3/h, 废气产生的浓度按125 mg/m3, 按去除率90%计算, 则活性炭更换周期为130/(0.125× 90%× 0.3)=3852 h。每天按8 h工作, 更换活性炭的周期为481 d。为使实验研究更准确减少误差, 研究中除烟装置一用一换, 每例患者更换一个除烟装置。

3.2 除烟装置有效降低有机物浓度

本研究显示, 经过除烟装置处理后, 烟雾中各种有机物浓度的强度信号均显著降低。图3A表示对照组采样的样本, 图3B表示实验组采样的样本。可以看出, 出峰时间为1.83 min、2.22 min、10.76 min等几处高峰在图3B中明显降低, 将图3A中的几处高峰与图3B进行单独比对分析, 如图4所示, 实线为对照组, 虚线为实验组。经过仪器NIST谱库查询得出, 不同出峰时间的色谱峰定性物质分别为七氟烷、环戊烷、乙苯、壬烯醛、苯乙烯、环己酮、五甲基-庚烷、十烷、2-乙基己醇、十一烷、十二烷。由图4可以看出, 在不同出峰时间下, 每种色谱峰均得出实验组采样的色谱峰显著低于对照组采样的色谱峰这一规律, 经过计算得出, 除烟装置对有机物的清除率最高的是环乙酮达到94.03%, 最低的清除率十烷的达到33.57%, 对十一种有机物平均清除率到达73.22%。表明自制除烟装置有效过滤有机物质, 降低手术烟雾中有害物质的浓度, 减少了手术烟雾对手术人员的危害。

3.3 除烟装置的优点

3.3.1 有效净化手术烟雾 研究显示自制的除烟装置有效净化手术烟雾, 处理后的空气可以直接在手术间内循环排放; 烟雾排放管道密闭性良好, 直接过滤空气, 减少有害气体的扩散。

3.3.2 轻便简易 除烟装置体积小、轻便, 可置于手术台下方任何位置, 不影响手术操作; 除烟装置取材便利, 耗材成本低, 节约环保; 设计简单, 容易清理维护。装置净化过程无明显噪音, 不影响手术操作。

3.3.3 不影响气腹压力 腹腔镜手术靠注入二氧化碳建立气腹压, 撑开腹腔获得手术操作空间, 稳定的气腹压是手术的必备条件。气腹压力设定在12 mmHg, 如若使用吸引器吸烟, 可能将改变气腹压, 需等待CO2充气后压力恒定再开始手术, 将延误手术进程。该装置设计安全稳定, 不影响恒定的气腹压, 便于手术医师操作。

The authors have declared that no competing interests exist.

参考文献
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