非侵入性呼吸机设备中的呼吸道交叉感染（ResCIND）

《Journal of Hospital Infection》：Respiratory Cross Infection in Non-Invasive Ventilator Devices (ResCIND)

　　

乔治·T.P·泰（George T.P. Tay）、金伯利·史密斯（Kimberley Smith）、何从荣（Congrong He）、布雷特·戴尔（Brett Dyer）、雷切尔·M·汤姆森（Rachel M. Thomson）、大卫·W·里德（David W. Reid）、莉迪亚·莫拉夫斯卡（Lidia Morawska）和斯科特·C·贝尔（Scott C. Bell）

澳大利亚昆士兰州切姆斯айд市查尔斯王子医院（The Prince Charles Hospital, TPCH）呼吸内科

结构化摘要

背景

非侵入性通气（NIV）被认为是一种会产生气溶胶的诊疗方法，但其对空气传播病原体的风险程度仍不确定。为了解决这一问题，我们进行了三项研究，评估了NIV过程中生物气溶胶的产生、设备污染以及咳嗽相关的气溶胶扩散情况。

方法

研究1和2使用了专门设计的装置，并配备了高效颗粒空气（HEPA）过滤器，以确保仅检测到由NIV系统产生的颗粒物。研究3则利用流动 tunnel 装置来比较NIV、模拟NIV、潮式呼吸和未遮盖咳嗽时的气溶胶扩散情况。

结果

在受控制的实验室环境中（研究1），测量了NIV产生的气溶胶颗粒。当接种浓度 ≥1 × 10⁵ CFU/mL 时，检测到了具有活性的铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa），且使用内联抗菌过滤器可防止细菌释放。研究2表明，在短期使用期间，NIV设备污染的风险较低（1/10）。而在研究3中，使用治疗压力的NIV产生的气溶胶数量高于潮式呼吸或模拟NIV，但低于未遮盖咳嗽的情况。在13名参与者中，有7名（54%）在未遮盖咳嗽时检测到了活性病原体（中位数9 CFU，IQR 3-12 CFU），而仅有一名参与者在NIV期间检测到阳性结果（模拟NIV时2 CFU，治疗NIV时3 CFU）。

结论

我们的研究结果表明，NIV设备在使用后可能会被污染，并能释放活性细菌。尽管世界卫生组织将NIV归类为高风险的气溶胶生成过程，但我们发现，在采取有效的接口设计、泄漏控制以及强有力的感染预防措施时，病原体释放的可能性较低。

引言

非侵入性通气（NIV）是治疗严重呼吸衰竭（包括慢性阻塞性肺疾病（COPD）、支气管扩张症、囊性纤维化和神经肌肉疾病）的重要方法。NIV可以改善通气情况，减少呼吸负担，并有助于通过物理治疗清除分泌物。NIV被归类为会产生气溶胶的诊疗过程，可能会传播潜在的传染性呼吸道颗粒（IRPs）。世界卫生组织（WHO）最近重新定义了呼吸道传播方式，强调“通过空气的传播”，指出IRPs存在于不同大小的颗粒中，并在不同条件下悬浮。重要的是，IRPs的风险可能受到病原体的生物学和物理特性（如毒力、抗干燥能力、病原体在气溶胶中的存活时间）、宿主免疫力、排出动态以及环境因素（如湿度、温度）的影响。

关于临床NIV使用过程中空气传播风险的证据仍然有限且不一致。实验研究表明，可能会发生飞沫和气溶胶的扩散。例如，使用人-患者模拟器的烟雾模拟研究显示，呼出气体的扩散范围可达0.95米，在较高压力下扩散更广。口罩设计和空气泄漏也会增加气溶胶浓度和扩散范围。观察性研究也表明，短暂NIV暴露可能导致气溶胶传播。另一项儿童病例研究（脊髓性肌萎缩症）中，由于长期使用受污染的NIV设备，患者持续感染了铜绿假单胞菌。其他病例报告描述了与受污染的正压通气设备相关的潜在危害，尽管明确的因果关系尚未得到证实。

其他研究对此观点提出了质疑。NIV主要产生的颗粒较大（>10 μm），这些颗粒因重力作用会迅速沉降，因此传播风险较低。一项系统评价显示，NIV使用与空气传播病原体增加或气溶胶生成之间没有显著关联。威尔逊等人也证明，与说话或咳嗽等活动相比，NIV仅导致气溶胶数量略有增加。环境采样研究也未能发现NIV使用显著增加病毒污染的证据。在SARS-CoV-2感染期间，NIV使用与补充氧气使用相比，未增加环境污染，且ICU环境中未观察到无生命表面的污染。这些发现表明，NIV的气溶胶风险可能被过度强调了，需要进一步研究其气溶胶生成潜力。

与NIV相关的设备（如管路、口罩、加湿器腔室）在使用过程中可能会被患者的呼吸道分泌物污染，并可能成为病原体的储存库。污染可能来自多种来源，包括水源（加湿过程）、清洁不当、手部卫生不良以及从受污染表面或皮肤菌群直接转移的病原体。NIV设备的清洁和消毒指南（包括表面消毒、加湿器腔室清洁、滤芯更换和口罩/管路更换）基于有限的证据，通常依赖制造商的建议。此外，不同医疗环境中的NIV消毒实践存在很大差异，这凸显了制定标准化和基于证据的协议的需求。

这些不确定性凸显了当前在临床实践中定义NIV设备传播风险方面的知识空白。我们的研究旨在：（1）通过体外实验确定铜绿假单胞菌是否可以从NIV系统中释放成气溶胶；（2）评估囊性纤维化成人患者（awCF）使用NIV后NIV设备及其相关设备的污染程度和IRP的产生情况；（3）确定NIV使用过程中是否会产生和传播IRPs。

章节摘要

方法：

本研究包括三项调查，研究了囊性纤维化成人患者（awCF）使用NIV时的生物气溶胶产生情况。研究得到了Metro North Health人类研究伦理委员会（HREC/2019/QPCH/57097）的伦理批准。

研究1

NIV设备会产生可检测到的气溶胶颗粒。只有当接种浓度超过特定阈值时，才能检测到具有活性的铜绿假单胞菌，且只有在浓度 >1×10⁵ CFU/mL 时才能回收活细菌。活细菌的回收取决于初始细菌浓度、接种体积和NIV使用时间（见表S1）。在浓度 >1×10⁶ CFU/mL 时，无论接种体积或暴露时间如何，都能持续检测到铜绿假单胞菌。

讨论

我们强调了三个关键发现，这些发现对NIV在临床应用具有重要意义。首先，当细菌负荷超过阈值时，可以从NIV产生的气溶胶中检测到活性铜绿假单胞菌，这证实了潜在的传播风险。值得注意的是，这是在实验性较高细菌浓度下观察到的结果，可能不反映典型的实际污染情况。其次，NIV设备内部的污染情况……

结论：

总之，我们的研究表明，NIV应被视为一种会产生气溶胶的诊疗过程，其风险可以通过优化接口适配和泄漏管理、使用过滤器以及实施外部和内部组件清洁协议来减轻。充分的房间通风对于稀释和清除悬浮气溶胶至关重要，这些措施可以补充设备级别的防护策略。这些发现为制定相关指南提供了依据。

作者贡献声明

何从荣（Congrong He）：负责撰写、审稿与编辑、方法学、研究设计、数据分析、概念化。金伯利·史密斯（Kimberley Smith）：负责撰写、审稿与编辑、方法学、研究设计、数据分析。布雷特·戴尔（Brett Dyer）：负责撰写、审稿与编辑、可视化展示、方法学、研究设计、数据分析。大卫·W·里德（David W. Reid）：负责撰写、审稿与编辑、方法学指导、研究设计。雷切尔·M·汤姆森（Rachel M. Thomson）：负责撰写、审稿与编辑。

资助声明

本研究由美国囊性纤维化基金会治疗部门资助。

利益冲突声明：

作者声明没有利益冲突。

致谢：

我们衷心感谢参与本研究的患者们。同时，也要感谢查尔斯王子医院（TPCH）成人囊性纤维化中心的Vanessa Moore、Tracy McMahon、Michelle Wood和Robyn Cobb在寻找合适参与者方面的支持。特别感谢昆士兰科技大学团队、Graham Johnson博士以及已故的Nassib Jabbour，他们的专业知识和奉献精神对研究起到了重要作用。