高原環(huán)境下野戰(zhàn)機動式連續(xù)性血液凈化系統(tǒng)對急性腎衰竭犬治療的實驗研究

李海斌，張智敏，朱志東，于濤，李揚，李平，武寶巖，周偉，史迎昌，石炳毅

連續(xù)性腎臟替代治療(continuous renal re-placement therapy，CRRT)可有效清除體內(nèi)有害物質(zhì)[1]，同時更好地糾正水電解質(zhì)紊亂、維持機體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定[2]，是多器官功能障礙[3]、全身炎癥反應綜合征[4]治療中不可或缺的手段之一。應用CRRT對急性腎衰竭(acute renal failure，ARF)患者進行早期血液凈化治療，可促進腎功能恢復、預防并發(fā)癥發(fā)生，大大提高患者生存率[5-8]。有研究表明，即使是在搖擺、顛簸、震動等海上作業(yè)時，便攜式血液凈化系統(tǒng)也能對犬進行透析治療，并且安全、有效[9]。筆者前期研究結(jié)果也表明，便攜式血液凈化系統(tǒng)可以在行駛的機動車、行進中的擔架上完成血液凈化治療，“即時、即地”實現(xiàn)CRRT干預，可為爭取搶救時間、提高救治成功率提供保障。本研究擬通過高原環(huán)境下的動物實驗進一步觀察該系統(tǒng)在特殊環(huán)境下應用的穩(wěn)定性、有效性及安全性。

1 材料與方法

1.1 實驗環(huán)境 本實驗在西藏自治區(qū)拉薩市遠郊進行，實驗地點海拔3640m，平均大氣壓力10.0mmHg(1.33kPa)，平均氧氣體積百分比12.24%，平均空氣相對濕度45.3%，平均溫度24.6℃。本實驗系統(tǒng)固定于野外救護車車廂，車輛行駛于特殊路面時有明顯震感。

1.2 ARF犬模型的建立 成年比格犬6只，體重20～25kg，雌雄不拘。動物術(shù)前禁食12h，速眠新肌內(nèi)注射(0.1ml/kg)，麻醉生效后間斷肌內(nèi)注射力月西(0.1ml/kg)維持。動物仰臥，四肢固定，頸部、腹部術(shù)區(qū)備皮、消毒、鋪巾。腹部正中切口，仔細游離雙腎、完整切除。頸部縱行切口，鈍性剝離至頸外靜脈顯露，置入血液透析用雙腔靜脈導管(美國Mahurkar，3.8mm×13.5cm)。頸外靜脈置管不成功者改為股靜脈置管。

1.3 實驗方法 犬雙腎切除后24h連接野戰(zhàn)機動式血液凈化系統(tǒng)(血濾器為德國費森尤斯FX80)行血液濾過治療，每次治療持續(xù)時間4h，每24h治療1次，連續(xù)治療5次。血液濾過參數(shù)：模式為CVVHDF，血流量維持150～180ml/min，透析液流速為2000ml/h，置換液流速為2000ml/h，超濾量150±30ml。輸入方式為前稀釋法，低分子肝素抗凝(100U/kg)。透析液(上海長征富民金山制藥有限公司)組成：鈉140mmol/L、氯105mmol/L、重碳酸鹽34.9mmol/L、鈣2.07mmol/L、鎂1.56mmol/L、糖11.8g/L。以5000U/L肝素鹽水預沖濾器。實驗觀察結(jié)束后以急性失血法處死動物。

1.4 觀察指標 野戰(zhàn)機動式血液凈化系統(tǒng)治療的有效性及安全性：觀察ARF模型犬應用野戰(zhàn)機動式血液凈化系統(tǒng)治療前、治療后2、4h生命體征(包括平均動脈壓、心率、呼吸頻率)、腎功能[血肌酐(Cr)、尿素氮(BUN)]水平、肝功能[丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶(ALT)、天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶(AST)、總膽紅素(T-Bil)]及血清離子(K+、Na+、Cl-)水平變化。野戰(zhàn)機動式血液凈化系統(tǒng)安全性能：觀察血液凈化機血流量、動脈壓、靜脈壓、超濾壓、置換液溫度、置換液速度、置換出入量、超濾量及安全報警監(jiān)測裝置應答。

1.5 統(tǒng)計學處理 采用SPSS 11.5軟件進行統(tǒng)計分析。計量資料以s表示，組間比較采用重復測量方差分析，計數(shù)資料采用χ2檢驗，P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié) 果

2.1 ARF動物模型建立 6只犬完成雙腎切除術(shù)，3只犬順利行頸外靜脈血液透析用雙腔靜脈導管置管，1只犬因頸外靜脈置管不成功改為股靜脈置管并成功，2只犬順利完成股靜脈置管。術(shù)后24h實驗犬生命體征平穩(wěn)；血BUN、Cr升高，與術(shù)前比較，差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.05，表1)。由于目前尚無犬ARF的診斷標準，本實驗采用了內(nèi)科學ARF標準[10]。6只犬均達到ARF診斷標準進入本研究，其中5只犬完成全部實驗，1只犬雙腎切除術(shù)后15h因股靜脈置管脫落，失血死亡。

2.2 機器性能檢測 野戰(zhàn)機動式連續(xù)性血液凈化系統(tǒng)對異常情況反應敏感、報警迅速，同時機器血泵停止運轉(zhuǎn)，須警報解除后才能正常運轉(zhuǎn)。治療前后系統(tǒng)設置的理論置換液、廢液量與實際測得的置換液、廢液量比較，誤差范圍分別為0.273%±0.015%、0.182%±0.014%，差異無統(tǒng)計學意義(P＞0.05)，符合國家行業(yè)標準。

表1 ARF模型犬不同時間點生命體征及腎功能變化s, n=5)Tab.1 Changes of vital signs and kidney function in ARF models±s, n=5)

表1 ARF模型犬不同時間點生命體征及腎功能變化s, n=5)Tab.1 Changes of vital signs and kidney function in ARF models±s, n=5)

(1)P＜0.05 compared with before kidney resection; (2)P＜0.05 compared with instant of kidney resection

Item Before kidney resection Instant of kidney resection 24 hours after kidney resection Mean arterial pressure (mmHg) 156.35±25.54 148.95±22.79 142.32±18.96 Heart rate (/min) 120.59±23.92 125.35±18.53 118.95±20.35 Respiratory frequency (/min) 22.36±4.32 25.31±2.65 26.83±3.49 BUN(mmoL/L) 4.98±0.95 5.85±1.09 24.27±5.32(1)(2)Cr(μmol/L) 94.34±29.42 117.64±35.12 489.56±34.98(1)(2)

2.3 ARRT治療的有效性及安全性 高原環(huán)境下，應用野戰(zhàn)機動式血液凈化系統(tǒng)對ARF犬進行血液濾過治療。ARF犬治療后2、4h，生命體征平穩(wěn)，平均動脈壓、心率、呼吸頻率與治療前比較，差異均無統(tǒng)計學意義(P＞0.05，表2)。ARF犬治療后2、4h，血BUN及Cr水平較治療前明顯下降(P＜0.05)。肝臟功能未受影響，ALT、AST及T-Bil水平與治療前比較，差異均無統(tǒng)計學意義(P＞0.05)。治療后血清K+水平下降，與治療前比較差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)，Na+水平、Cl-水平與治療前比較差異無統(tǒng)計學意義(P＞0.05，表3)。過程中未見出血、過敏、低血壓等并發(fā)癥發(fā)生。

表2 ARF犬經(jīng)野戰(zhàn)機動式血液凈化系統(tǒng)治療后生命體征變化Tab.2 Changes of vital signs in ARF models after CRRT

表3 ARF犬經(jīng)野戰(zhàn)機動式血液凈化系統(tǒng)治療后肝腎功能及血清離子水平變化Tab.3 Changes of kidney function, liver function and ion-levels in ARF models after CRRT

3 討 論

CRRT已廣泛應用于擠壓綜合征、多器官功能衰竭等各種原因引起的急慢性ARF救治過程中[11-12]，但目前應用的連續(xù)性血液凈化機雖然種類較多，但機器重量和體積偏大，不利于移動，更重要的是，其控制液體平衡的原理均依賴于重力平衡裝置，要求工作環(huán)境平穩(wěn)、無搖擺、顛簸或震動[13]，極大地限制了CRRT技術(shù)在復雜地理環(huán)境下的應用。本研究中應用的野戰(zhàn)機動式連續(xù)性血液凈化機，在液體計量上使用了容積測量方式，克服了晃動、顛簸等惡劣條件對血液凈化機的影響，同時也減小了機器體積。本研究結(jié)果證明，野戰(zhàn)機動式血液凈化系統(tǒng)在特殊環(huán)境下工作穩(wěn)定，報警系統(tǒng)各項應答迅速、各項技術(shù)參數(shù)達到國家標準要求。

ARF基礎研究采用的實驗動物包括大鼠、小鼠、豚鼠、家兔、犬[14]和豬[15]等，多根據(jù)實驗動物的生理學特性結(jié)合研究目的選擇，以期更好地模擬ARF特征、反映研究特性。ARF動物模型的制作方法包括物理學方法、外科學方法、藥物注射誘導方法及化學成模法等。本研究旨在觀察新型血液凈化系統(tǒng)在高原環(huán)境下的工作性能，要求模型動物血容量充分、血流動力學穩(wěn)定同時耐受高原環(huán)境，為此選擇了高原雜種犬，應用雙腎切除方法制作ARF模型。雙腎切除后24h，實驗犬血BUN、Cr顯著升高，符合ARF診斷標準。因研究持續(xù)時間較長，為了便于護理、治療與觀察，本研究優(yōu)先選擇頸部靜脈置管。犬頸部主要靜脈為頸外靜脈，于頜下腺后緣由頜內(nèi)、外靜脈匯合而成，管徑約為4.5～5.5mm，僅被頸部皮肌覆蓋；頸內(nèi)靜脈則為較細的血管，與頸總動脈伴行。盡管犬頸部血管變異很大，不同個體之間、甚至同一個體左右兩側(cè)也不盡相同[16]，但只要仔細操作、耐心觀察，置管不難。選擇股靜脈置管簡便易行、成功率高，但增加了護理、治療的難度。另外，ARF模型犬血液高凝，研究過程中需注意觀察透析管路及腹部切口，及時追加肝素抗凝的同時避免手術(shù)創(chuàng)口滲血。

隨著海拔升高，ARF患者各系統(tǒng)的炎癥反應會明顯加重[17]。拉薩地區(qū)地處高原，氣壓較低，空氣中氧含量僅相當于平原地區(qū)的65%，這些因素都可能引起機體生理病理狀態(tài)發(fā)生變化，為腎功能的替代治療增加了難度。本研究應用野戰(zhàn)機動式血液凈化系統(tǒng)治療ARF犬，其血BUN、Cr、K+水平顯著降低，說明該血液凈化系統(tǒng)在高原環(huán)境下具有理想的治療效果；ARF犬心率、呼吸頻率、血壓平穩(wěn)，ALT、AST及T-Bil無明顯變化，并且無出血、過敏、低血壓等并發(fā)癥發(fā)生，說明實驗動物完全能夠耐受野戰(zhàn)機動式血液凈化系統(tǒng)的治療過程，野戰(zhàn)機動式血液凈化系統(tǒng)應用于ARF動物模型安全、有效。

綜上所述，本研究通過構(gòu)建高原犬ARF模型，驗證了野戰(zhàn)機動式血液凈化系統(tǒng)在高原環(huán)境下性能穩(wěn)定、治療有效，具備特殊環(huán)境下對ARF進行CRRT早期干預的可行性。對野戰(zhàn)機動式血液凈化系統(tǒng)進行更深入的研究，有望為提升高原環(huán)境下ARF救治成功率提供理論基礎。

[1]Fertel BS, Nelson LS, Goldfarb DS. Extracorporeal removal techniques for the poisoned patient: a review for the internsivist[J]. J Intensive Care Med, 2010, 25(3): 139-148.

[2]Sun XF, Su JH. The prescription and anticoagulation of continuous renal replacement therapies[J]. Chin J Pract Intern Med, 2009, 29(8): 700-702. [孫雪峰, 蘇金環(huán). 持續(xù)性腎臟替代治療處方的設定和抗凝策略[J]. 中國實用內(nèi)科雜志,2009, 29(8): 700-702.]

[3]Joannidis M. Continuous renal replacement therapy in sepsis and multisystem organ failure[J]. Semin Dial, 2009, 22(2): 160-164.

[4]Page B, Vieillard-Baron A, Chergui K, et al. Early venovenous hemodiafiltration for sepsis-related multiple organ failure[J]. Cri Care, 2005, 9(6): 755-763.

[5]Wang Y, Xiang J, Ma ZF, et al. Analysis of risk factors de term ining prognosis of 100 critically ill patients with severe acute renal failure[J]. Chin J Pract Intern Med, 2011, 31(6): 436-438.[王涌, 向晶, 馬志芳, 等. 重癥急性腎功能衰竭預后影響因素分析[J]. 中國實用內(nèi)科雜志, 2011, 31(6): 436-438.]

[6]Quan A, Quigley R. Renal replacement therapy and acute renal failure[J]. Curr Opin Pediatr, 2005, 17(2): 205-209.

[7]Bayliss G. Dialysis in the poisoned patient[J]. Hemodial Int,2010, 14(2): 158-167.

[8]Seabra VF, Balk EM, Liangos O, et al. Timing of renal replacement therapy initiation in acute renal failure: a metaanalysis[J]. Am J Kidney Dis, 2008, 52(2): 272-284．

[9]Yu YW, Zhou CH, Li HY, et al. Performance measurement of the portable continuous blood purification machine in adult hybrid dogs at sea[J]. Chin J Naut Hyperbar Med, 2009, 16(5): 305-307. [余永武, 周春華, 李洪艷, 等. 便攜式連續(xù)性血液凈化機海上犬試驗性能測試[J]. 中華航海醫(yī)學與高氣壓醫(yī)學雜志,2009, 16(5): 305-307. ]

[10]Qian JQ. Internal Medicine[M]. 6th ed. Beijing: People's Medical Publishing House, 2004. 536-538. [錢家麒. 內(nèi)科學[M]. 6版. 北京: 人民衛(wèi)生出版社, 2004. 536-538.]

[11]Sun XF. Severe acute renal injury in the need for greater therapeutic dose of CRRT[J]. Chin J Pract Intern Med, 2010,30(6): 572-574. [孫雪峰. 重癥急性腎損傷可能需要更大持續(xù)性腎臟替代治療劑量的討論[J]. 中國實用內(nèi)科雜志,2010, 30(6): 572-574.]

[12]Wang L. Applicable traditional dose of CRRT for critically ill patients with AKI[J]. Chin J Pract Intern Med, 2010, 30(6):569-571. [王莉. 傳統(tǒng)持續(xù)性腎臟替代治療危重病合并急性腎損傷合適劑量探討[J]. 中國實用內(nèi)科雜志, 2010, 30(6):569-571.]

[13]Cruz D, Bobek I, Lentini P, et al. Machines for continuous renal replacement therapy[J]. Semin Dial, 2009, 22(2): 123-132.

[14]Chen YC, Peng XD, Liu C, et al. Study of dog acute renal failure model[J]. West China Med J, 2003, 18(3): 376. [陳一川, 彭獻代, 劉春, 等. 犬急性腎功能衰竭模型建立探討[J]. 華西醫(yī)學, 2003, 18(3): 376.]

[15]Nicolau DP, Feng YJ, Wu AH, et al. Gvaluation of myoglobin clearance during continuous hemofiltration in a swine model of acute renal failure[J]. Int J Artif Organs, 1996, 19(10): 578-581.

[16]Ayiheng QK, Nilipaer ALM, Yalikun YS. Application anatomy of the neck of the Beagle dog[J]. Journal of Medical Postgraduates,2009, 22(10): 1025-1027. [阿依恒·曲庫爾汗, 尼力帕爾·阿力木, 亞力坤·亞生. 比格犬頸部應用解剖學研究[J]. 醫(yī)學研究生學報, 2009, 22(10): 1025-1027.]

[17]Liu HP, Zhang SF, Liu CL, et al. Diagnosis and treatment of critical patient with H-ARDS/MODS at high altitude[J]. Med J Natl Defend Forces Northwest Chin, 2008, 29(5): 321-323. [劉惠萍, 張世范, 劉傳蘭, 等. 高原地區(qū)ARDS/MODS早期診斷治療的經(jīng)驗體會[J]. 西北國防醫(yī)學雜志, 2008, 29(5): 321-323. ]