醫用保溫毯關鍵技術的研究(一)

　　0 引言

近年來， 越來越多的學者對手術期間病人的低體溫現象給予高度重視[1]。 對體溫的有效監測和調節是保證麻醉手術成功、 降低術后并發癥的重要措施之一[2,3]。以往在手術期間， 采用電熱毯、 熱水袋等對病人保溫的措施因存在電熱毯漏電、 熱水袋燙傷等危險的可能性，使用效果不盡滿意。 隨著心血管外科技術的發展， 體外循環式血流變溫箱被應用于臨床， 并根據類似原理研發出保溫毯 (或變溫毯)。 如水循環式保溫毯通過控制水溫的變化， 在與病人的接觸部位及周圍一定空間范圍內形成傳導、 對流及輻射等; 而充氣式保溫毯是覆蓋在病人軀體或肢體上， 將暖風經導氣管道輸入保溫毯， 再經內層小孔流出， 在病人體表形成暖流達到保暖的目的[4]。 研究表明 ， 采取在床墊下放置保溫毯與在軀體或肢體覆蓋保溫毯的兩種不同熱傳導方式， 后者的保溫效果更佳[5]。

1 醫用保溫毯的研究現狀

手術中， 以往曾采用提高室內溫度、 輸入液體加溫、 呼吸道吸入氣體加熱、 使用電熱毯或熱水袋等保溫措施。 這些措施因為存在種種不足， 在國外已經逐漸被新型的醫用保溫毯所取代。 目前手術中使用最為廣泛的保溫儀器是充氣式保溫毯和水循環式保溫毯。 充氣式保溫毯是手術室為病人取暖的理想用品， 它能在保溫毯四周形成一個立體的溫暖空間并且弄濕后不會漏電[6]。 水循環式保溫毯通過控制水溫的變化、 與病人軀體或肢體形成對流等。 水循環式保溫毯的費用比較昂貴， 考慮到性價比， 臨床中采用較多的仍然是充氣式保溫毯[7]。 德國和美國在保溫毯方面的技術研發處于前沿地位， 在前端人體溫度的檢測速度和精度、 氣孔結構以及快速、 實時智能控制等方面進行了重點研發。 德國主要致力于水循環式保溫毯的研究; 美國主要致力于充氣式保溫毯的研制。 目前國內醫院使用的充氣式保溫毯通常是人工調節式， 存在溫度設定不準確、 使用不安全、 操作繁瑣等缺陷[8]。 科學、 合理地改進充氣式保溫毯結構及控制方法可以更有效的提高其保溫效果和使用效率。

2 醫用保溫毯的常用類型

加熱式保溫毯： 如圖 1(a)所示， 加熱式保溫毯主體為防水布和鋁箔雙層結構， 雙層鋁箔間設有加熱裝置， 并由電子數控裝置控制。

水循環式保溫毯：手術中使用的水循環保溫毯如圖 1(b) 所示， 由進水連接管、 出水連接管和水循環毯構成。水循環保溫毯目前也常應用于醫院外科及 ICU 監護室[10]。

充氣式保溫毯： 如圖 1 (c) 所示的充氣式保溫毯為病人提供了有效的空氣保溫療效。 當溫度高于或低于設定溫度時， 為了保證病人的安全， 內置的監測系統將會發出警報提醒手術工作人員。

3 充氣式保溫毯關鍵技術

3.1 氣孔結構

充氣保溫毯采用了可以提供漸進空氣量的低速鼓風機。 充入保溫毯的空氣是經過過濾后的暖空氣， 而不是源空氣。 氣囊中充入過濾后的暖空氣可以降低病人和醫生被空氣中病菌感染的可能性。 圖 2 是充入不同空氣時氣流情況對比圖片： 充入過濾后的暖空氣， 氣流平穩，病人的感覺更舒適， 污物含量少， 提高了手術中病人和醫務人員的安全性。

充氣式保溫毯輸送的暖空氣通過獨有的非紡織材料的毯面， 為病人提供有效的醫療效果。 過濾式充氣保溫毯不具有過孔結構， 因而在手術中可以避免有害微粒所帶來的潛在危險。 氣孔結構不同， 氣流流通的效果就不同。 如圖 3 所示， 氣孔結構(a)、(b)、(c)的結構基本相似 ， 均為透過式氣孔結構 ，不同之處僅在于孔的大小及分布稀疏密度。 空氣中的微?？梢酝ㄟ^透氣孔與病人進行接觸， 透氣孔越大， 則可透過的微粒就越大， 通過可透氣孔吹出氣流的平穩度受到孔的大小和分布的影響，如圖 3(d)所示。 圖 3(e)和圖 3(f)為非透過式氣孔結構，雖然氣孔清晰可見， 但氣孔并未完全透過，即不允許污染微粒透過。 圖 3(e)和圖 3(f)所示的毯面結構采用了不用的材料，與透過氣孔吹出的氣流平穩度和舒適度不同。 目前使用的主要是具有可視孔但未完全透過的氣孔結構形式， 這種結構可以通過氣體， 但不會透過微粒， 抗空氣污染效果更好。

3.2 人體溫度檢測和控制
(1) 溫度檢測。 研究表明， 人體皮膚溫度為體表溫度， 計作 ts。 體表溫度不穩定， 且在人體各部位之間差異大。 如上肢皮膚溫度為 28～32 ℃， 下肢為 31～35 ℃，正常腋下體表溫度為 36～37.4 ℃。 代表人體真實溫度的是心臟和腦部的血液溫度， 叫基礎溫度或核心溫度(Core Temperature)， 記作 tc， 正常溫度在 36.6～37.7 ℃，這個溫度無法臨床測量。 最接近基礎溫度的是人體內的肺動脈處、 膀胱內、 食道內和鼓膜處的溫度， 可近似認為與基礎溫度相等， 這叫局域溫度[11]。

在醫療手術中， 及時、 準確的檢測病人溫度， 并采取積極有效的保溫措施來預防術中低體溫的發生， 便顯得十分重要。 目前， 使用最廣泛的人體溫度檢測儀是基于紅外線的溫度快速檢測儀， 其測量的是額頭表面的溫度。 體表溫度不僅與人體溫度相關， 而且受環境溫度、濕度、 氣流、 體表下血液循環和導熱狀況， 以及表面換熱條件的影響， 因而現有的各種紅外測溫儀在測量人體溫度時均會出現較大的測量誤差[ 12]。 另一方面， 使用紅外檢測儀， 在手術室中會產生熱能， 對醫務人員的工作產生一定的影響。

采用接觸型快速皮膚溫度計， 可以在溫度傳感器與皮膚接觸 0.5~1s 之間， 測出人體皮膚的溫度， 還可以快速測量出人體皮膚溫度的空間分布和時間變化， 為醫用保溫毯的設計提供科學、 可靠的溫度檢測方式。

(2) 傳熱模型。 測量探頭溫度與實測溫度的關系常采用如圖 4 所示的傳熱模型。 模型中， T0—探頭初始溫度; T—探頭即時溫度; T1—被測實際溫度 ; RM—人體表面到探頭的傳熱阻抗; CM—探頭的熱容 ; t—感溫時間。