在机械通气治疗过程中，必须通过人工湿化来代替人上呼吸道的功能，良好的气道湿化是机械通气治疗过程中的重要环节。现阶段机械通气患者常用的气道湿化装置是加热湿化器和热湿交换器。本文介绍两种湿化装置的优缺点，并在湿化效果、对呼吸机使用的影响和与呼吸机相关性肺炎的关系这几方面对两者进行了比较。临床工作中要根据患者的实际情况选择湿化装置，并且根据患者的治疗效果随时进行调整。
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正常情况下，人的鼻腔和上呼吸道对吸入和呼出的气体有加温、加湿及重新吸收热量和水分的作用。当人工气道建立后，人体鼻腔和上呼吸道的自然加温和加湿功能丧失，易导致下呼吸道失水，引起呼吸道阻塞[1]；同时可以使肺泡表面活性物质遭到破坏，导致肺顺应性下降，从而引起或加重肺不张或肺部感染等[2]。因此，良好的气道湿化是人工气道治疗过程中决定成败的一个重要环节，也是机械通气气道管理的重要方面。
2012年美国呼吸治疗学会(American Association For Respiratory Care，AARC)制定的呼吸道湿化指南中明确提出，所有的有创机械通气患者均应进行气道湿化[3]。现阶段机械通气患者常用的两种气道湿化装置为主动湿化装置即加热湿化器(Heated humidifier，HH)和被动湿化装置即热湿交换器(Heat and moisture exchanger，HME)。根据AARC的规定[3]，HH的输出气体湿度需维持在33～44 mgH2O/L之间，温度维持在34～41 ℃之间，相对湿度100%。指南明确提出使用无创通气的患者不使用被动湿化，有创通气使用HME时吸入气体绝对湿度不低于30 mgH2O/L，对于气道分泌物清除能力正常的患者HME也需提供26～29 mgH2O/L的湿度水平[3]。
对于机械通气患者，气道湿化可以选择与呼吸机配套的自动加热加湿装置。HH的原理是通过加热盘加热湿化罐中的液体，让水分蒸发来加温和湿化气体，并通过呼吸机管道进气端进入患者体内。但是水蒸气在输送过程中由于温度降低会在呼吸机管道内形成冷凝水，大大影响了进入患者体内气体的湿度[4]。为了解决这个问题，制造商生产了带有加热丝的湿化器，将加热丝放置在呼吸机管道进气端内，并在"Y"接头进气端和湿化罐的出口处安置温度传感器，当实际温度超过或低于设定的范围时，报警装置会启动，湿化器会自动调节温度[4,5]。
但湿化器的加热效果除了与湿化温度有关外，还与分钟通气量、环境温度等因素有关[6]。在同一湿化温度下，如果分钟通气量增加，那么呼吸机管道进气端的湿度就会降低。Lellouche等[6]选择了带有加热丝和不带有加热丝两种湿化器，并将它们放置在两种不同环境温度(高温，28～30 ℃；正常温度，22～24 ℃)的房间里，选择了两种不同的分钟通气量水平(低于10 L/min ，高于21 L/min)进行试验，结果发现高的分钟通气量和高的环境温度会导致湿化功能降低。如果给湿化器安置一个湿化功能自动控制装置，让湿度随着分钟通气量的变化进行自动调整，这就比单纯安置温度传感器更有效[6]。此外没有带加热丝的湿化器比带有加热丝的湿化器能够提供更高的湿化水平，但是也增加了冷凝水和气道分泌物的量[6,7,8,9,10]，由于呼吸机管道除了进气端外，在出气端也会产生冷凝水，这也促成了带有双加热丝的湿化器的产生，并且在一些国家已经开始逐渐取代只带有单加热丝的湿化器[11]，国内一些地方也开始使用这类湿化器[12]。
加温装置是否带有加热丝对呼吸机管道使用时间也有影响。张馨心等[13]研究发现，使用一次性呼吸机管路(湿化装置中无加热丝)的机械通气患儿，在使用第4天即可在其呼吸机管道内发现与下呼吸道一致的细菌定植。而使用带有加热丝的湿化器作为湿化装置的患者则可以延长呼吸机管道使用时间超过10 d以上[14]，既降低了护士工作量，又降低了医疗成本。
HME又称为人工鼻，因为它是模拟人体鼻腔功能所研制出的，其工作原理是吸收呼出气体中的水分和热量，用作吸入气体的加热湿化，减少呼吸道水分丢失。由于HME是安置在呼吸机管道"Y"型接头和患者之间，因此使用时增加了吸气和呼气阶段的气流阻力。同时在给患者做雾化时，必须从管道上取下HME，否则药物就会被它吸收而影响效果。HME是由数层特殊材料制成的细孔网纱结构装置，根据填充的材料不同可分为疏水型、亲水型和过滤功能型。HME使用时一端与人工气道连接，一端与呼吸机管道连接，其优点在于操作简单、节约护士人力，环路无凝集，过滤微生物，节约成本等[15,16]，逐渐被广大临床工作者接受。但近年来有研究发现，HME的湿化效果有时并不能达到说明书标明的水平，Lellouche等[17]在研究中测量了32个HME的湿化效果，发现有36%的HME绝对湿度比说明书上标明的少4 mgH2O/L，有的甚至少8 mgH2O/L。因此，还需要进一步研究出一种独立的HME湿化效果评价标准，不能完全依赖制造商给出的数据。由于HME工作原理是利用患者呼出的气体来温化和湿化吸入的气体，并不额外提供热和水气，所以对脱水、低体温患者[3,18]，它并不是理想的湿化装置。此外，有些学者还指出，HME会增加额外死腔，增加通气要求和PaCO2水平，可能会导致患者出现酸中毒，所以对于儿童以及严重肺功能不全的患者不宜选用HME作为湿化装置[12,19]。另外，无特殊感染且痰多的人工气道患者也不适合使用HME，以免大量痰液附着于HME滤过膜上引起气道阻塞。
最初的HME主要用于麻醉过程中的湿化，使用时间短。由于其操作简便、节约成本，逐渐在ICU被长时间使用机械通气的患者使用。但在使用过程中，人们发现HME的湿化效果低于HH，容易导致气管导管阻塞。在一项前瞻性的观察研究中，研究者调查了158名使用HME湿化(HME每日更换)的机械通气患者和88名使用HH(带有加热导丝)湿化的机械通气患者，发现使用HME的患者出现气管导管阻塞率为5.75%，而使用HH的患者则无气管导管阻塞出现，在以后的18个月后续调查中由于患者全部使用了HH(带有加热导丝)，没有出现气管导管阻塞的情况发生[16]。但这里必须提到的是，研究中使用的HME是疏水型的，疏水型HME与亲水型HME相比更易导致气管导管阻塞，因此多推荐使用亲水型HME[20]。当然HME与HH相比也有优点，比如短期使用价格较低，使用方便，不会输入温度过高的气体，避免气道烫伤的危险，具有安全性。
HME的使用会影响呼吸机参数，它会增加死腔容积，影响肺泡通气，增加PaCO2水平，为了获得较好的通气效果，就必须增加潮气量[19]，这容易导致肺损伤。有自主呼吸的患者使用HME，会增大死腔容积导致呼吸肌做功增加，从而推迟了脱机时间[21]。Prat等[22]研究发现，对于ARDS患者用HH代替HME作为湿化装置后，PaCO2平均下降了17 mmHg(1 mmHg＝0.133 kPa)，死腔容积下降了95 ml。HH虽然没有以上缺点，但是它产生的冷凝水如果不及时倾倒，在管道中随着气流发生震荡，会导致人机不协调，以及呼吸机性能异常。
HME具有过滤细菌的作用，环路无凝集，无需倾倒冷凝水，环路打开次数少，可以避免感染发生的可能。研究者发现使用HME湿化的机械通气患者的VAP发生率小于使用HH湿化的患者[23]。但在后续的一系列调查研究中发现，使用两者作为湿化器对机械通气患者VAP发病率的影响没有差别[24]。随着研究的深入，甚至出现了一些结论相反的研究结果，Lorente等[25]研究发现在使用机械通气超过5 d的患者，使用HH作为湿化装置的患者VAP发生率小于使用HME的患者。这些研究中使用了不同种类的HME和HH，这也是造成结果多样性的原因。因此，2012年AARC制定的呼吸道湿化指南就没有把使用HME作为预防VAP发生的一项措施。
综上所述，要根据临床患者的实际情况选择湿化器的类型。HME使用时比HH更简单、轻便，在转运机械通气患者时更方便，同时还可以避免患者发生气道烫伤。但HH湿化效果比HME好，在痰液比较黏稠、长时间使用机械通气患者，尤其是在严重肺功能不全患者和儿科患者中使用更合适。
气道湿化是机械通气治疗中重要的一环，湿化不合适或选用不恰当的湿化装置，会给患者带来一系列伤害，比如：损伤患者气道黏膜、延长机械通气时间、增加呼吸肌做功等。为了选择合适的湿化装置就必须熟悉主动和被动湿化装置的优缺点，根据患者的实际情况进行选择，并且根据患者的治疗效果随时进行调整。综合国内外相关研究发现，研究对象多为成人，涉及儿童相对较少，这将会成为我们儿科工作者重要的研究方向。
