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麻醉犬的四种气管插管清洁方案的比较
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目的:比较从麻醉犬身上收集的气管插管(ETT)所使用的四种清洁方案的效果。
样本:100根气管插管(每种方案25根)。
步骤:通过电子邮件向一组兽医麻醉师分发了一份包含10个问题的调查表,旨在了解气管插管的重复使用和清洁操作。根据调查结果,选择了四种气管插管清洁方案用于前瞻性临床研究。给犬使用无菌聚氯乙烯气管插管。在拔管时,对每根气管插管进行细菌培养,然后随机分配到四种方案中的一种[水冲洗(P1)、洗涤剂冲洗(P2)、洗涤剂冲洗加氯己定葡糖酸盐(CHG)浸泡(P3),或洗涤剂冲洗加漂白剂浸泡(P4)],干燥后再次进行细菌培养。使用质谱法和16s rRNA测序技术鉴定细菌种类。使用带有Bonferroni校正的Fisher精确检验比较各方案之间无清洁后生长的气管插管比例。
结果:在调查中,半数重复使用ETT的受访者表示,在重复使用前未对其进行灭菌处理,且清洁方法差异极大,同时所报告的清洁方法均缺乏循证依据。在使用后,根据P1、P2、P3和P4四种方案,无细菌生长的ETTs数量分别占25例中的15例(60%)、14例(56%)、20例(80%)和17例(68%)。各方案间的成对比较未显示出任何统计学上的显著差异。
临床意义:在小动物患者中,部分兽医麻醉师在未经灭菌的情况下重复使用气管内插管,且清洁方案差异极大。本研究未发现所研究方案之间存在差异。为小动物医疗实践确定一种安全、有效的气管内插管清洁方案,仍有待进一步研究。
聚氯乙烯气管内插管(PVC ETT)于20世纪60年代首次被引入麻醉实践中。尽管自20世纪80年代以来,在人类医疗实践中重复使用气管内插管已不被接受,但在小动物医疗实践中,PVC ETT仍经常被重复使用,这大概是为了降低麻醉护理的成本。迄今为止,尚未在临床兽医患者中对气管内插管的清洁方案进行有效性和安全性的测试。尽管已经发表了关于气管内插管清洁的建议,但这些建议均缺乏循证依据。在兽医学领域,仅有一项实验室研究探讨了5种消毒方案对故意接种了马链球菌兽疫亚种(Streptococcus equi ssp zooepidemicus)和支气管败血波氏杆菌(Bordetella bronchiseptica)的无菌气管内插管的有效性。在该研究中,ETT通过喷洒加速过氧化氢(AHP)或浸泡在AHP溶液、0.5%氯己定葡萄糖酸盐(CHG)溶液、含有0.3%三氯生的肥皂溶液或自来水浴中进行处理。尽管无论采用哪种方案,ETT上的细菌生长均未能完全消除,但作者得出结论认为,当无法进行气管内插管灭菌时,使用0.5%CHG溶液浸泡、AHP喷洒或浸泡是可行的选择。
本研究的目的如下:1) 通过向美国兽医麻醉与镇痛学院(ACVAA)的会员发送在线调查,了解具有认证的兽医麻醉师在ETT的复用和清洁方面的实践;2) 比较在兽医教学医院麻醉犬临床拔管时收集的ETT上应用的4种清洁方案(根据调查结果制定)的有效性。所测试的清洁方案包括:仅使用自来水刷洗(P1);使用洗涤剂刷洗后,再用自来水冲洗(P2);使用洗涤剂刷洗后,再用自来水冲洗,接着在0.04%CHG溶液中浸泡1小时,并再次用自来水冲洗(P3);以及使用洗涤剂刷洗后,再用自来水冲洗,接着在300ppm漂白剂溶液中浸泡1小时30分钟,并再次用自来水冲洗(P4)。本研究的临床关注点是清洁后细菌培养的结果,即是否存在细菌生长。我们假设与方案P1相比,方案P2、P3和P4将使得更大比例的气管内插管在清洁后无细菌培养生长。我们进一步假设,在方案P2、P3和P4之间进行成对比较时,将观察到无细菌培养生长的ETT比例存在显著差异。
材料与方法
调查
本研究作者设计了一份包含10个问题的调查问卷,旨在探讨小动物ETT的重复使用、材料(如PVC与硅胶的比较)、具体清洁流程、储存方法,以及所选清洁方案的循证支持情况。在初步测试了2名兽医麻醉师和2名兽医麻醉技术人员后,对问题进行了清晰度方面的修改,并创建了在线调查表(Qualtrics)。调查问卷的问题旨在确定在兽医教学医院工作的认证兽医麻醉师所使用的ETT清洁方案的具体流程和依据。
研究设计
本研究于2020年10月~2022年1月在密苏里大学兽医健康中心进行。在此期间,数据被间断性地收集,最终得到了一个方便样本,该样本中所有工作日的数据均得到均衡体现。在每个数据收集日,随机化发生在两个层面。首先,每个数据收集日仅应用一种清洁方案,该方案通过伪随机数生成器(Matlab版本R2018b;MathWorks)进行随机选择。其次,使用抛硬币的方式从当天犬类麻醉病例中随机选择纳入研究的ETT。任何体征、任何预约在数据收集日进行麻醉的犬只的PVC ETT均可纳入研究。在每个清洁方案中,数据收集直至获得25个ETT为止。内径<3.5mm的ETT被排除在外,因为培养拭子无法放入远端管腔内,且由于COVID-19大流行导致的供应链短缺,无法获得微型培养拭子。内径>12mm的ETT也被排除,因为它们由不同材料(硅胶)制成。本研究的这部分内容无需动物护理与使用委员会的研究批准,因为它不需要改变或干扰患者的护理。
麻醉诱导后,使用适当尺寸的、插管前刚从无菌包装中取出的无菌PVC ETT对每只犬的气管进行插管。麻醉人员不得润滑或触摸ETT带袖带的末端。插管后,所有麻醉护理均按照在场麻醉师的判断进行。拔管后立即使用细菌培养拭子从ETT斜面边缘与Murphy孔之间的远端内部采集预清洁细菌培养样本。选择ETT远端内表面进行拭子采样,是因为与外表面相比,该区域的有效清洁难度被认为更大。如果同时发生多次拔管,则将ETT分别放入新的、清洁的塑料袋中,进行短期储存,直至可以采集样本。预处理样本采集总是在拔管后的10分钟内进行。
收集到的ETT用标签进行标记,标签上包括识别号和清洁方案标识符。标签使用软质铁丝固定在ETT的患者端,并用透明包装胶带覆盖以防水,便于清洁过程。为了避免不同清洁方案间交叉污染的可能性,每种清洁方案都配备了一套专用的尼龙清洁刷(48英寸尼龙工业管刷,尺寸分别为3/16、3/8、1/4和5/8英寸),这些刷子直径各异,并有单独的干净塑料桶用于ETT的浸泡和干燥。任何清洁方案中使用的刷子或塑料桶均不得与任何其他清洁方案的ETT接触。然而,来自每个单独治疗组的ETT在同一天内会同时浸泡在同一个桶中(所谓分批处理)。在浸泡和干燥过程中,ETT彼此分开,不得相互接触。刷洗或浸泡后,ETT用自来水冲洗并风干。ETT完全干燥后,按照预清洁样本的采集方式获取清洁后的细菌培养样本。每个培养拭子都贴有唯一标识符,该标识符与记录ETT和病例信息相对应。这一标记过程使诊断实验室人员无法知晓样本的收集时间(清洁前或清洁后)以及每个提交样本对应的清洁方案。
清洁处理方案
基于之前所述的调查结果以及与一位经认证的兽医微生物学家的咨询,我们选择了四种ETT清洁方案(P1、P2、P3和P4)进行研究。
对于P1方案,ETT首先在温水龙头下冲洗,然后按照世界卫生组织的建议,使用至少与ETT等长且内径相同的尼龙刷对其内外表面进行刷洗。刷洗过程重复进行,直至ETT上没有可见的异物。刷洗后,P1方案的ETT在温水龙头下冲洗,直至水流清澈,然后放置在开放式、专用于该方案的塑料盒内的干净、经过工业洗涤的毛巾上,干燥2小时。如果干燥2小时后,任何ETT的表面仍有可见水分,则在培养前再干燥2小时。干燥过程中,各插管之间不得接触。干燥后,从每个ETT中采集清洁后的细菌培养样本。
对于P2方案,ETT首先在温水龙头下冲洗,然后在插管袖带、斜边和Murphy眼上涂上1茶匙洗涤剂(Ivory超浓缩液体餐具洗涤剂;宝洁公司)。然后,使用尼龙刷进行刷洗,在温水龙头下冲洗,按照P1方案的描述进行干燥,并按照P1方案的描述采集清洁后的细菌培养样本。
对于P3方案,ETT首先在温水龙头下冲洗,并按照P2方案的描述使用洗涤剂进行刷洗。冲洗后,将ETT完全浸入每日用自来水从浓缩原液(Nolvasan Solution 2%;硕腾公司)新鲜配制的0.04%氯己定葡糖酸盐(CHG)溶液中,浸泡1小时。浸泡后,将ETT从溶液中取出,在温水龙头下冲洗,按照P1方案的描述进行干燥,并按照P1方案的描述采集清洁后的细菌培养样本。
对于P4方案,ETT首先在温水龙头下冲洗,并按照P2方案的描述使用洗涤剂进行刷洗。冲洗后,将ETT完全浸入每日向1加仑自来水中加入1汤匙漂白剂(Clorox漂白剂;高乐氏公司)配制的300ppm漂白剂溶液中,浸泡1小时。浸泡后,取出ETT,在温水龙头下冲洗,按照P1方案的描述进行干燥,并按照P1方案的描述采集清洁后的细菌培养样本。
每个数据收集日结束时,用于指定方案的尼龙刷和塑料盒与ETT使用相同的清洁剂进行处理,并以类似的方式干燥。
实验室分析
在每个数据收集日结束时,将采集的细菌拭子送至作者所在兽医学院的诊断实验室进行分析。
拭子采用四分区模式接种于培养皿中。对于需氧培养,使用了含有5%绵羊血的胰蛋白胨大豆琼脂(TSA)、麦康凯琼脂和巧克力琼脂平板,并在36°C下培养。巧克力琼脂平板在5% CO2环境中培养。对于厌氧培养,使用了预先还原的含有5%绵羊血的TSA平板。这些平板在氮气室中还原至少24小时后再进行接种。厌氧平板在装有产生<1% O2环境的厌氧袋的三菱培养箱中于36°C下培养。使用比色氧指示剂验证三菱培养箱中的厌氧条件。所有平板均培养72小时,并由细菌学家每24小时检查一次生长情况。
细菌种类鉴定采用基质辅助激光解吸/电离飞行时间质谱(MALDI-TOF MS)和/或16S rRNA基因测序。选择这些方法是因为它们易于使用和样品处理速度快。无论是需氧还是厌氧细菌培养结果,均报告为无、轻度(每琼脂平板<25个菌落形成单位[CFU])、中度(25~100个CFU)或重度(>100个CFU)。如果从一个细菌培养物中获得多个细菌分离株,则记录的结果根据生长最重的水平进行分类。
结果
调查
大多数受访者(10/11,91%)表示,他们所在机构会对小动物患者重复使用ETT,而在这10位受访者中,有9位(90%)表示没有限制ETT可重复使用的次数。关于ETT材料,受访者提到了聚氯乙烯(10次)和硅胶(10次),未提及其他材料。关于ETT清洁过程的描述中,有60%(6/10)的受访者提到了使用刷子物理刷洗ETT,100%(10/10)的受访者提到了在清洁前后或仅清洁后、干燥前用“自来水”或“水”冲洗。在重复使用ETT的受访者中,大多数(9/10,90%)在清洁过程中使用了氯己定(CHG)(其中一位未具体说明使用了消毒剂),半数(5/10,50%)表示ETT在重复使用前没有进行灭菌处理。在使用CHG的受访者中,有7人(77.8%)表示浓度“未知”,而2人(22.2%)则列出了2%的溶液浓度。受访者中,CHG与ETT的接触时间不一致。基于CHG的方案的接触时间从10分钟到未指定或未知的时间不等。关于当前使用的ETT清洁方案已实施多久的问题,受访者的回答从6个月到超过30年不等。没有受访者表示他们的ETT清洁方案是基于证据的。
ETT细菌培养
本研究样本包括100根聚氯乙烯(PVC)气管内插管(ETT),每种清洁方案各25根。在拔管后和清洁前,根据清洁方案P1、P2、P3和P4,分别有88%(22/25)、88%(22/25)、76%(19/25)和84%(21/25)的ETT在培养中显示出至少一种细菌种类的轻度、中度或重度生长。总体而言,清洁前的培养鉴定出28种细菌属,均为需氧菌、兼性需氧菌或兼性厌氧菌。其中15种属被认为是口咽部的共生菌,通常与呼吸道疾病无关,而其余13种则被认为可能在呼吸系统或其他部位具有潜在致病性。
在每种清洁方案应用后,根据清洁后的细菌培养结果(即有生长与无生长),方案P1、P2、P3和P4中的ETT分别有60%(15/25)、56%(14/25)、80%(20/25)和68%(17/25)未显示细菌生长。使用Fisher精确检验对方案之间进行成对比较,未发现以下显著差异:P1与P2比较时P=1.00,P1与P3比较时P=0.22,P1与P4比较时P=0.77,P2与P3比较时P=0.13,P2与P4比较时P=0.56,以及P3与P4比较时P=0.52。清洁后的培养鉴定出22种细菌属,其中包括1种厌氧菌。其中15种属被认为是口咽部的共生菌,而其余7种则被认为可能在呼吸系统或其他部位具有潜在致病性。
讨论
本研究调查了四种ETT清洁方案在麻醉犬临床拔管后ETT上的应用效果。对清洁方案进行成对比较后,未发现清洁后细菌培养中有无生长这一主要结果变量存在任何统计学上的显著差异。所研究的方案包括仅用水擦洗(P1)、仅用洗涤剂擦洗(P2)、用洗涤剂擦洗后配合0.04%CHG浸泡(P3)以及用洗涤剂擦洗后配合300ppm漂白水浸泡(P4)。与我们的假设相反,包含洗涤剂擦洗或在消毒剂溶液中浸泡(P2、P3和P4方案)的方案在减少清洁后细菌培养生长方面并不比仅用水擦洗(P1方案)更有效。本研究中使用的清洁方案部分参考了针对AVMA认证兽医学校中ACVAA认证兽医麻醉师关于ETT复用和清洁实践的调查结果。该调查发现,大多数受访者会在小动物患者身上复用ETT,氯己定是清洁ETT时最常用的消毒剂,而表示会复用ETT的受访者中有一半在复用前没有对其进行灭菌处理。有趣的是,在表示使用氯己定的10名受访者中,只有2名提供了具体的氯己定浓度。
世界卫生组织(WHO)将清洁定义为从物体和表面上去除可见的污垢、有机和无机物质。清洁是使用洗涤剂通过手动或机械方式完成的,是消毒和灭菌之前的必要步骤,因为残留的外来物质会导致热量和化学消毒剂渗透不良。因此,清洁不当可能会导致消毒过程的效果降低。为了解决这一问题,本研究方案中的三个(P2、P3和P4)都加入了初步的洗涤剂擦洗步骤,其中一个方案(P2)仅包含洗涤剂擦洗。
此外,WHO关于清洁可复用管腔医疗器械的指南指出,刷子应足够长,能够从器械的远端伸出,并且与器械的直径相同,以确保能够触及所有内表面。遵循这些指南,本研究中的每根ETT都用至少与ETT内径相同直径的48英寸尼龙刷进行了物理擦洗,以确保与所有内管表面以及所有外表面均匀接触。请注意,使用尼龙刷进行剧烈擦洗可能会在ETT上造成微观磨损,这些磨损可能会在多次清洁循环中累积。这种表面损伤可能会成为局部细菌生长的支持点,从而逃避清洁和消毒。
当前研究与唯一一项评估不同ETT清洁方案效果的体外兽医研究之间存在显著差异。首先,本研究使用了从麻醉犬临床群体中收集的气管内插管,而体外研究则故意将无菌气管内插管接种了马链球菌兽疫亚种和支气管败血波氏杆菌。因此,本研究方案所接触到的细菌属可能更能代表临床实践。其次,体外研究包括了一个基于CHG的方案,其浓度(0.5%)比本研究中使用的浓度(0.04%)高10倍。此外,尽管这种更高浓度的氯己定在消除接种细菌生长方面比其他研究的方案更有效,但并未实现完全消除生长。鉴于大多数调查受访者没有说明其实践中使用的氯己定浓度,我们选择了0.04%的氯己定溶液,因为这是制造商建议的最低有效浓度。第三,引用的体外研究没有包括清洁或清洁后干燥过程(接种后,ETT经浸泡并用自来水冲洗后立即进行培养),这可能是因为该研究专注于ETT消毒的不同方法的效果。最后,体外研究与本研究中氯己定浸泡时间不同,分别为5分钟和1小时。本研究选择1小时浸泡时间是因为已知氯己定的消毒效果取决于接触时间,而目前尚无支持特定ETT消毒浸泡时间的证据。
我们选择从ETT远端内部采集清洁前后的细菌培养样本,而不是对整个插管进行采样。选择这一区域是因为我们认为它是ETT中最难彻底清洁和消毒的部分,并且它简化了采样过程中ETT的处理步骤。然而,这一选择可能导致存在但未采样的细菌生长。例如,我们发现,在P1、P2、P3和P4方案中,分别有12%(3/25)、12%(3/25)、24%(6/25)和16%(4/25)的ETT在清洁前细菌培养呈阴性。由于不知道ETT远端内部采样在多大程度上能代表整个ETT的采样(即所有表面都被采样),因此本研究中清洁前后细菌培养无生长不应解释为整个ETT上无生长。
本研究的一个有趣发现与仅用水清洁的方案(P1)有关。与我们预期该方案效果非常差相反,60%的P1 ETT在清洁后细菌培养呈阴性。由于水不是消毒剂,我们推测清洁过程中物理去除细菌以及随后的空气干燥导致的脱水足以消除一些P1 ETT上的细菌生长。Crawford和Weese的体外研究结果支持了这一推论,他们发现,在接种后,仅用水浸泡而不进行清洁或干燥会导致所有ETT在处理后细菌培养均显示生长。P1的这一发现也可能表明,P1、P2、P3和P4在清洁后细菌培养生长消除方面无统计学显著差异的原因可能是多方面的,其中基本的清水清洁和空气干燥可能是重要因素。然而,也有可能是方案样本量不足导致了II型统计错误。其他可能导致统计上不显著结果的因素包括CHG和漂白剂浸泡时间不足、CHG和漂白剂浸泡浓度不足,以及/或者使用可能含有污染物的工业洗涤毛巾来干燥ETT。
为了模拟我们认为在小动物兽医实践中常见的做法,我们选择在每个数据收集日对ETT进行批量处理。尽管单独清洗和消毒ETT可能是一种更优的方法,但出于时间、费用等多种原因,在大多数实践中这种做法可能并不可行。然而,必须认识到,批量处理可能与ETT之间的细菌交叉污染和/或ETT与清洁器械或溶液之间的细菌交叉污染有关。虽然根据本研究收集的数据很难量化,但交叉污染可能已经影响了研究结果。例如,我们在某些方案批次中观察到,一些ETT在清洁前后的细菌培养生长有所增加。大批量清洁的ETT由于整体细菌载量更大且更可能发生无意接触,因此交叉感染的风险可能增加。此外,批量处理还可能导致每批ETT拔管与清洁之间的时间间隔不同。延迟细菌培养采样或清洁可能会导致ETT表面细菌生长或死亡,从而影响收集的数据。然而,这种变异性可能更真实地反映了临床实践中的情况。
ETT批次内或批次间与清洁刷之间的交叉污染是另一个变异来源。在本研究中,每个方案都有一套专用的尼龙刷,并且在每个方案中,刷子(如临床实践中常见的做法)被重复使用。每个数据收集日结束时,尼龙刷按照与ETT相同的方案进行处理并风干。世卫组织指南建议每天使用后对清洁刷进行热消毒和干燥处理。本研究未对刷子进行热处理,也未收集细菌培养样本。因此,对于清洁刷在一次使用到下一次使用期间(无论是批次内还是批次间)可能存在的潜在残留细菌污染的影响,我们尚不清楚。在未来的研究中,对清洁设备进行细菌培养将有助于确定清洁设备污染对清洁后细菌生长的影响,并区分这一效应与所研究方案的影响
一个尚未解决但又非常重要的问题是,为了达到由术后结果所定义的安全麻醉操作标准,ETT所需的消毒水平是多少。作者尚未了解到有已发表的研究将ETT的重复使用和清洁实践与麻醉后不良事件联系起来。根据本研究的发现,在小动物患者中清洁并重复使用的部分ETT很可能被细菌污染。然而,ETT被共生菌(如本研究中常见的情况)轻度污染可能对患者的风险很小。除了细菌污染问题外,未能从ETT中去除化学残留物也是一个安全考虑因素。例如,ETT上的氯己定(CHG)残留物可能导致马匹黏膜脱落。因此,如本研究中所采用的那样,在清洁后用清水彻底冲洗ETT对于降低患者风险非常重要。尽管由于误吸等混杂因素,评估ETT重复使用和清洁实践与麻醉后呼吸系统发病率之间的关联具有挑战性,但研究这一联系对于明确最佳实践非常有用,因为这关系到ETT的重复使用,而ETT是动物麻醉时使用的最基本设备之一。
其他研究局限性包括排除了尺寸非常小(内径<3.5毫米)和非常大(内径>12毫米)的ETT。内径小于3.5毫米的ETT存在独特挑战,因为很少有尼龙刷和细菌培养拭子能够适当放入其中。对ETT进行无菌液体灌洗将有助于在未来的研究中对这些设备进行细菌培养采样。本研究未解决的问题之一是ETT重复使用前的储存条件对细菌污染的影响。储存在干燥环境中可能会降低细菌载量,而开放、无保护或潮湿的储存环境可能会增加细菌载量。不同储存条件(例如,放在塑料箱中、水槽下或挂在挂钩上)的影响值得研究。虽然在对小动物患者进行气管插管前通常会润滑ETT的气囊,但我们选择不进行气囊润滑,以最大程度地减少在气管插管前对环境造成污染的可能性,否则无菌的ETT可能会被污染。使用水溶性润滑剂是否会影响ETT的细菌种群尚不清楚。本研究中用于鉴定培养细菌的方法仅限于鉴定菌属。这一点值得注意,因为在同一菌属内,有些物种可能是致病的,而有些则不是。例如,犬链球菌被视为呼吸道病原体,而海象链球菌则不是;金黄色葡萄球菌是致病的,而木糖葡萄球菌则不是。因此,无法准确确定培养菌属的致病意义。最后,用于指导研究设计的调查部分样本量不足,仅回收了11份调查问卷。此外,如果调查对象包括普通兽医而不仅仅是麻醉师,那么此类调查将具有更大的普适性。
需要进一步的工作来制定安全有效的ETT清洁方案,以供小动物麻醉实践使用。尽管本研究的结果表明所研究的方案之间在效果上没有差异,但作者并不推荐在没有进行某种形式的清洁和消毒的情况下重复使用ETT,因为如果正确执行清洁和消毒,这种做法很可能对患者造成的风险最小,并且符合疾病控制与预防中心(CDC)和WHO的建议。研究硅胶ETT和其他物种ETT的细菌培养,将有助于在兽医医学中推广清洁方案的研究结果。最后,对患者进行随访并收集与ETT重复使用相关的麻醉后并发症(例如,气管炎或肺炎)的数据,将能够基于结果来确定方案的安全性。
主译:VETLAND 熊二
校对:VETLAND Klyn
审阅:VETLAND 陈久智
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