體外研究引流管大小對不同液體引流量的影響

趙光鋒 徐正寬 張茂 巴立 馬岳峰

【摘要】目的 通過體外基礎(chǔ)研究探討不同大小的引流管對不同性質(zhì)液體的引流效果，確定能滿足臨床上胸腔引流需要的引流管大小。方法 體外實(shí)驗(yàn)把1000 mL 30%血球壓積的全血、2，5%白蛋白溶液、0，9%生理鹽水分成A、B、C 三組，分別用管徑為6F（FRench，F(xiàn)）、8F、10F、12F、14F、16F、18F、20F、22F、24F、26F、28F、30F、32F、34F、36F引流管進(jìn)行重復(fù)引流，計(jì)算引流量。相同性質(zhì)液體采用不同大小引流管的引流量之間的比較采用單因素方差分析，不同性質(zhì)液體采用不同大小引流管的引流量之間的多重比較采用雙因素方差分析，并遵照泊肅葉公式進(jìn)行曲線擬合。結(jié)果 三組液體的引流量與引流管大小成正相關(guān)，雙因素方差分析中6F與8F引流管差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0，513），其他大小引流管多重比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0，05）；A組引流量數(shù)據(jù)單因素方差分析中，與引流量為3，33 mL/min的對照值比較，6F和8F引流管引流量大于3，33 mL/min，但差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0，05），10F及以上的引流管的引流量明顯大于對照值（P<0，05）。擬合曲線方程分別為：A組Q=0，002 9X4，R2=0，991；B組Q=0，003 2X4，R2=0，981；C組引流量Q=0，003 4X4，R2=0，975。當(dāng)Q=3，33時(shí)，A組引流量擬合曲線方程中X≈5，82F。結(jié)論 本基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)研究提示小管徑引流管（6F～14F）理論上可以滿足臨床上對血胸、滲出液及漏出液的引流。

【關(guān)鍵詞】引流管大?。灰髁?；泊肅葉定律；曲線擬合方程

Effects of tube size foR dRainage on flow Rate of diffeRent kinds of fluid studied in vitRo Zhao Guangfeng， Xu Zhengkuan， Zhang Mao， BA Li， Ma Yuefeng. The Second Affiliated Hospital of Zhejiang UniveRsity School of Medicine， Hangzhou 310009， China

【AbstRact】Objective To deteRmine the appRopRiate size of the tube foR the thoRacic dRainage in good efficiency by the expeRimental study in the influence of the tube size on the flow Rate of the fluid with diffeRent pRopeRties.Methods ThRee gRoups weRe divided accoRding to the diffeRent components in the fluid： gRoup A， whole blood with 30% hematocRit； gRoup B， 2，5% albumin solution； and gRoup C， 0，9% noRmal saline. The total volume of the fluid was 1000 mL in each gRoup in the expeRiment. DiffeRent soRts of fluids weRe dRained with the chest tubes with diffeRent diameteRs （6F， 8F， 10F， 12F， 14F， 16F， 18F， 20F， 22F， 24F， 26F， 28F， 30F， 32F， 34F， 36F of FRench F） sepaRately， and the flow Rate was calculated. ANOVA was used foR the compaRison of the diffeRences in flow Rate among the gRoups with given fluid pRopeRty. Two-factoR analysis of vaRiance was used foR the analysis of flow Rates of fluid with diffeRent fluid pRopeRties. CuRve fitting was peRfoRmed accoRding to the Poiseuille foRmula.Results The flow Rate was positively coRRelated with the size of the chest dRainage tube. The diffeRence in flow Rate among the tubes with diffeRence in size was statistically significant （P<0，05） but theRe was no noticeable diffeRence in flow Rate between 6F and 8F （P=0，513）. The flow Rate of the 6F and 8F tubes was higheR than that of the contRol （3，33 mL/min） but theRe was no significant diffeRence between them （P>0，05）. The flow Rate of the tubes in 10F and above was obviously higheR than that of contRol （P<0，05）. The cuRve was estimated that gRoup A was Q=0，002 9X4， R2=0，991； gRoup B Q=0，003 2X4， R2=0，981； gRoup C Q=0，003 4X4，R2=0，975. When the flow Rate was fixed at 3，33 mL/min，the estimated cuRve in gRoup A was X≈5，82F.Conclusions OuR expeRiment indicated that the chest tube with small diameteRs （6F-14F） could meet the demand of high efficient dRainage in the patients with hemothoRax oR pleuRal effusion.

【Key woRds】Chest tube size； Rate of flow； Poiseuille law； CuRve estimate equation

用大管徑（管徑>24F）引流管行胸腔閉式引流是處理胸腔積液的傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)治療程序，通過引流胸腔積液而迅速解除對肺和縱隔的壓迫，改善呼吸及循環(huán)系統(tǒng)功能；對于創(chuàng)傷性血胸患者能有效觀察胸腔活動性出血的程度，判斷是否進(jìn)行性血胸，為決定是否開胸止血提供依據(jù)。 臨床上對胸腔積液使用小管徑（管徑≤14F）引流管進(jìn)行引流的病例報(bào)道及臨床分析越來越多，無論是回顧性分析或前瞻性隨機(jī)對照研究，都認(rèn)為小管徑引流管可以有效引流胸腔積液，包括漏出液、滲出液及血性積液，相對于大管徑的胸腔閉式引流的鈍性剝離胸壁及胸膜，可以減少創(chuàng)傷、疼痛及相關(guān)并發(fā)癥[1-6]。但胸腔積液引流中，選擇何種管徑的引流管仍存爭議[7-8]，尚缺乏具體而有力的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和理論支持。對此，筆者通過設(shè)計(jì)體外實(shí)驗(yàn)研究，以驗(yàn)證不同管徑的引流管分別對不同性質(zhì)的液體的引流效果，選擇出最佳的引流管管徑。

1 材料與方法

1，1 材料

統(tǒng)一長度（25 cm）的管徑為6F、8F、10F、12F、14F、16F、18F、20F、22F、24F、26F、28F、30F、32F、34F、36F（以毫米計(jì)算分別為2 mm、2，67 mm、3，33 mm、4 mm、4，67 mm、5，33 mm、6 mm、6，67 mm、7，33 mm、8 mm、8，67 mm、9，33 mm、10 mm、10，67 mm、11，33 mm、12 mm）引流管各一根（由江蘇省蘇州市晶樂高分子醫(yī)療器械有限公司生產(chǎn)，批號：60824208-3），計(jì)時(shí)秒表（由蘇州嶸拓電子商務(wù)有限公司生產(chǎn)，型號JD-1），鐵架臺（由浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第二醫(yī)院實(shí)驗(yàn)室提供），1000 mL分液漏斗（國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司生產(chǎn)，批號：0252582），1000 mL燒杯（由浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第二醫(yī)院實(shí)驗(yàn)室提供），30%血球壓積的全血：取2U懸浮紅細(xì)胞（由浙江省血液中心提供，批號60824208-3，產(chǎn)品號13137280。含300 mL全血提取的紅細(xì)胞和100 mL血液保存液）加入600 mL 0，9%生理鹽水配置成相當(dāng)于30%血球壓積的全血1000 mL。2，5%白蛋白：取125 mL醫(yī)用20%人血白蛋白溶液（由上海萊士血制品有限公司生產(chǎn)）加入875 mL 0，9%生理鹽水配置成2，5%人血白蛋白溶液1000 mL。0，9%生理鹽水1000 mL。

1，2 方法

常溫實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下支架固定1000 mL分液漏斗，封閉下端，倒入1000 mL 30%血球壓積全血，分液漏斗下部接6F引流管，引流管末端接1000 mL燒杯，打開分液漏斗下端開關(guān)，開始計(jì)時(shí)，記錄從打開開關(guān)至引流完1000 mL所用的時(shí)間，重復(fù)5次，記錄時(shí)間，計(jì)算引流量（mL/min）。如此反復(fù)測量及計(jì)算不同管徑的引流管引流1000 mL 30%血球壓積全血、2，5%白蛋白、0，9%生理鹽水的流量。

1，3 數(shù)據(jù)處理

設(shè)X為引流管管徑，根據(jù)泊肅葉定律（Poiseuile law），液體在水平圓管中做層流運(yùn)動時(shí)，液體流量qv與管子兩端的壓強(qiáng)差Δp，管的半徑R（X=2R），長度L，及液體粘滯系數(shù)η有下列關(guān)系。

泊肅葉公式：

qv=πR4Δp8ηL=πΔp128ηLX4

泊肅葉公式為四次方單項(xiàng)式曲線方程， 故本研究在行曲線擬合時(shí)也采用四次方單項(xiàng)式方程。

1，4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

統(tǒng)計(jì)學(xué)分析使用SPSS 19，0軟件，引流量以Q（quantity of flow）表示，單位為mL/min，對相同性質(zhì)液體引流量數(shù)據(jù)采用單因素方差分析，多重比較采用敏感性最高的LSD法（Least significance diffeRence method），在30%血球壓積全血數(shù)據(jù)分析中加入每小時(shí)200 mL的流量數(shù)據(jù)（Q=3，33 mL/min）為對照組[9]，并進(jìn)行單因素方差分析中的bunnett法單向分析（H1：總體均數(shù)大于對照組）；對不同性質(zhì)液體影響下的引流量數(shù)據(jù)采用雙因素方差分析，多重比較應(yīng)用S-N-K法（Student-Newman-Keuls method）；并采用EXCEL 2007軟件回歸分析中四次單項(xiàng)式方程行曲線擬合，得出擬合曲線方程，并通過對3組擬合曲線方程求一階導(dǎo)數(shù)來求曲線方程極值點(diǎn)。以P<0，05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

A組引流量數(shù)據(jù)行單因素方差分析，引流管管徑的大小對30%血球壓積全血的引流量有顯著影響，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0，05）；多重比較（LSD法）中6F與8F引流量差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0，513），其余多重比較均示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0，05）；采用bunnett法與引流量（因變量）為3，33 mL/min的對照組單向比較顯示：6F（P=0，75）、8F（P =0，44）差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，其余的比較結(jié)果均提示管徑為10F及以上的引流管的引流量明顯大于對照組（P<0，05）。

A組、B組、C組引流量Q均隨著引流管管徑的增大而增加見表1、圖1，經(jīng)雙因素方差分析：液體性質(zhì)（P<0，05），引流管管徑（P<0，05），提示液體性質(zhì)及引流管管徑對引流量的影響差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

對A、B、C 三組在6F至36F引流管管徑下的引流量5次測量結(jié)果，用四次方單項(xiàng)式方程行曲線擬合（見圖2～圖4），得曲線方程：A組Q=0，0029X4，R2=0，991；B組Q=0，0032X4，R2=0，981；C組Q=0，0034X4，R2=0，975。在A組的擬合曲線方程中，代入Q=3，33 mL/min，解一元四次方程得X≈5，82F，即理論上每小時(shí)引流30%血球壓積全血超過200 mL，只要引流管管徑大于5，82F（≈1，94 mm），即6F引流管可滿足需求。但得出的X值并沒有落入 本研究曲線擬合區(qū)間[6F，36F]中。三組曲線擬合方程通過一階導(dǎo)數(shù)求極值點(diǎn)均為Q （0，0）。

3 討論

當(dāng)今社會胸部創(chuàng)傷的發(fā)生率越來越高，占總傷員的7，7%～10，0%[10-11]。Hanafi等[12]報(bào)道約95，5%的胸部鈍性損傷患者可以通過保守治療治愈，而保守治療中有效的胸腔引流是其重要的治療手段[13]。進(jìn)行性血胸是手術(shù)指征之一，而臨床上判斷進(jìn)行性血胸，單純從引流量數(shù)據(jù)上來說，閉式胸腔引流量每小時(shí)超過200 mL，持續(xù)3 h[9]，即要求Q>3，33 mL/min。小管徑引流管（管徑≤14F）能否滿足需要？本組數(shù)據(jù)中的bunnett法單向分析可知：6F及8F引流管可以滿足引流量需求，而10F引流管的引流量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過判斷進(jìn)行性血胸的標(biāo)準(zhǔn)（P<0，05）。再根據(jù)30%血球壓積全血的四次擬合曲線方程（圖2）可以計(jì)算3，33 mL/min引流量所對應(yīng)的引流管徑為5，82F（≈1，94 mm），即單純理論上來說，管徑超過6F及以上的引流管即可滿足要求。所以對創(chuàng)傷性血胸患者，目前臨床上的小管徑引流管（6F～14F）可以有效引流血胸胸腔積液，而且并不影響對進(jìn)行性血胸的判斷。臨床應(yīng)用上有學(xué)者報(bào)道通過使用SeldingeR法置入中心靜脈導(dǎo)管（6F～8F）成功引流214例創(chuàng)傷性血胸患者，對照傳統(tǒng)的大管徑引流管行胸腔閉式引流，提出中心靜脈導(dǎo)管用于胸腔閉式引流可以有效引流中到大量血胸，由于其較少的創(chuàng)傷和并發(fā)癥，故有逐漸代替大管徑引流管的趨勢[6]。

臨床上胸腔積液中漏出液及滲出液的引流也廣泛應(yīng)用了小管徑引流管。HeRlihy等[14]應(yīng)用小管徑引流管引流因充血性心力衰竭而引起的胸腔積液，可以長期維持引流效果達(dá)1～15個(gè)月，認(rèn)為小管徑引流管可以有效控制頑固性充血性心力衰竭引起的胸腔積液，同時(shí)，由于引流管管徑變小，患者的耐受性也大大增加。臨床上對于滲出液的引流，早在1989年就有報(bào)道使用小管徑引流管對惡性胸腔積液患者進(jìn)行有效引流[1]。PaRaskakis等[15]推薦對炎性胸腔積液患者經(jīng)系統(tǒng)治療后，使用SeldingeR法置入小管徑引流管進(jìn)行炎性胸腔積液引流。本組研究中應(yīng)用0，9%生理鹽水、2，5%白蛋白溶液和30%血球壓積全血，模擬漏出液、滲出液及血胸模型，液體粘滯系數(shù)大小上漏出液<滲出液<全血溶液[16]。如圖1所示，相同性質(zhì)的液體，引流量與引流管管徑大小成正相關(guān)；與液體的粘滯系數(shù)成負(fù)相關(guān)，符合泊肅葉定律（Poiseuile law）。

泊肅葉定律從管子兩端壓強(qiáng)差、引流管管徑、長度及粘滯系數(shù)上闡述對液體流量的影響，流量與管徑的四次方成正比，故本組實(shí)驗(yàn)擬合曲線采用四次單項(xiàng)式方程，R2>0，9，故可認(rèn)為曲線擬合精度良好（見圖2～4）。最初的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)上，希望能通過擬合曲線方程求一階導(dǎo)數(shù)等于0的極值點(diǎn)，極值點(diǎn)所對應(yīng)的X值即所對應(yīng)的管徑大小，如果X值落在[6F～36F]區(qū)間上，則可以從理論上選擇引流管的最佳管徑大小。但無常數(shù)的一元四次單項(xiàng)式方程極值點(diǎn)為Q（0，0），故本組實(shí)驗(yàn)研究數(shù)據(jù)及其擬合曲線尚不足以計(jì)算引流管的最佳管徑大小。而且擬合曲線為“下凸”增長曲線（根據(jù)流體力學(xué)中泊肅葉公式也是如此），即斜率的變化率隨管徑的增大而越來越大，管徑的定值增加會引起因變量Q成級數(shù)增長，所以并不能僅僅根據(jù)管徑大小和液體的粘滯系數(shù)來確定最佳引流管大小，而要綜合考慮開胸手術(shù)指征、引流管堵塞的概率、患者的耐受性及相關(guān)并發(fā)癥的發(fā)生率等因素。

本組實(shí)驗(yàn)研究的不足之處在于僅僅把引流管管徑大小作為自變量，并沒有綜合考慮壓強(qiáng)差的變化，沒有建立符合人體胸腔壓力動態(tài)變化的模型，故得出的數(shù)據(jù)僅僅能從基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)理論上指導(dǎo)下一步動物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)或臨床上的前瞻性研究，這在筆者后續(xù)的研究中會詳細(xì)報(bào)道。

綜上所述，通過筆者的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)研究，揭示了小管徑引流管（6F～14F）理論上可以滿足臨床上對血胸、滲出液及漏出液的引流需要。

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（收稿日期：2013-06-21）

（本文編輯：邵菊芳）

DOI：10，3760/cma，j，issn，1671-0282，2014，01，012

基金項(xiàng)目：浙江省衛(wèi)生廳基金資助（G20060694）；浙江省教育廳科研項(xiàng)目（Y201018337）；浙江省醫(yī)藥衛(wèi)生一般研究計(jì)劃（2012KYB092）

作者單位：310009 杭州，浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第二醫(yī)院急診科

P45-49