新型傷口閉合裝置對(duì)豬致死性創(chuàng)傷出血模型止血效果的觀察

胡傳忠，梁向黨，王 森，孫 賡，郭占社

1解放軍總醫(yī)院 骨科，北京 100853；2大興區(qū)人民醫(yī)院，北京 102600；3解放軍第252醫(yī)院，河北保定071000；4北京航空航天大學(xué) 儀器科學(xué)與光電工程學(xué)院，北京 100191

戰(zhàn)傷主要由高能火器以及物理、化學(xué)因素造成，與平民創(chuàng)傷機(jī)制顯著不同[1]。戰(zhàn)創(chuàng)傷出血是平戰(zhàn)時(shí)創(chuàng)傷導(dǎo)致死亡的首要原因，大量出血可增加低血壓、缺乏凝血因子和多器官衰竭的發(fā)生率和死亡率[2]。在院前時(shí)期，出血造成33% ～ 56%的平民創(chuàng)傷相關(guān)死亡，而在軍事行動(dòng)中，不可控制的出血是造成戰(zhàn)場(chǎng)死亡的主要原因[3]。止血敷料通常用于可加壓部位血管損傷，而不適合如腹股溝、頸部或腋下的傷口[4]，止血敷料不能對(duì)以上部位進(jìn)行壓迫，會(huì)造成大量血液流失。即使訓(xùn)練有素的醫(yī)務(wù)人員也不能在短時(shí)間內(nèi)快速止血[5]。因此，院前急救需要一種快速有效的止血方法。傳統(tǒng)的止血敷料，如紗布敷料、止血帶對(duì)于可壓迫部位的出血有效，而對(duì)于不可壓迫部位的出血不能充分止血，而這些不可控制性出血中腋窩、頸部以及腹股溝區(qū)出血占20%[6-7]。新型傷口閉合裝置由解放軍總醫(yī)院骨科于2017年研發(fā)，主要用于院前急救止血，可控制不可加壓區(qū)域內(nèi)開放性創(chuàng)傷的外出血。該裝置可快速閉合傷口，通過(guò)閉合的鋸齒結(jié)構(gòu)握持皮緣，在兩條壓力臂之間閉合傷口，使局部皮下形成血池然后形成血凝塊。本研究比較基于3D打印的新型傷口閉合裝置與標(biāo)準(zhǔn)紗布加壓包扎止血對(duì)豬股動(dòng)靜脈離斷致死性創(chuàng)傷出血模型的止血效果。

材料和方法

1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物和設(shè)備 選用10只雄性巴馬小型豬(北京實(shí)創(chuàng)小型豬實(shí)驗(yàn)基地提供)，體質(zhì)量30 kg，標(biāo)準(zhǔn)紗布，電子稱重天平，手術(shù)器械，動(dòng)脈血氧血壓脈搏監(jiān)測(cè)儀，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)手術(shù)臺(tái)、麻醉藥品異氟烷、氯胺酮、鹽酸塞拉嗪(以上其器械及材料均由解放軍總醫(yī)院動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中心提供)。

2 新型傷口閉合裝置 新型傷口閉合裝置由帶皮針的兩臂和轉(zhuǎn)動(dòng)連接軸組成。分別由3D打印機(jī)以聚乙烯為材料打印后組裝而成。兩臂分別成弓形鈍角，抓持皮膚的橫桿部分由垂直于橫桿的弓形板連接。橫桿上一字排列著圓錐形皮針，相鄰兩個(gè)皮針距離為10 mm，兩側(cè)抓持臂上的皮針成犬牙交錯(cuò)狀排列，兩臂通過(guò)一轉(zhuǎn)軸連接。抓持皮膚后通過(guò)兩側(cè)弧形板上的齒輪結(jié)構(gòu)鎖定，結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 新型傷口閉合裝置Fig.1 New wound closure device

3 出血模型的建立 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物于術(shù)前12 ～ 18 h禁食，飲水不限。全部動(dòng)物均接受腹股溝復(fù)合傷出血模型的建立。實(shí)驗(yàn)開始時(shí)建立耳靜脈通路，耳靜脈注射氯胺酮15 mg/kg，鹽酸塞拉嗪注射液10 mg/kg誘導(dǎo)麻醉，手術(shù)過(guò)程中給予1%異氟烷維持麻醉狀態(tài)。實(shí)驗(yàn)動(dòng)物仰臥位固定于手術(shù)臺(tái)上，通過(guò)檢查肛門括約肌張力和針刺下肢的反應(yīng)判斷麻醉深度。用食指于腹股溝處觸摸到股動(dòng)脈搏動(dòng)部位，手術(shù)刀順股動(dòng)脈走行方向切長(zhǎng)度為4.5 cm的開口，依次逐層分離皮下組織，切除股動(dòng)靜脈血管上覆蓋的股四頭肌和外展肌，游離腹股溝處股動(dòng)靜脈(游離長(zhǎng)度大于2 cm)，動(dòng)、靜脈周圍用利多卡因浸潤(rùn)，血管夾夾閉動(dòng)、靜脈血管的近端和遠(yuǎn)端。原位切除兩動(dòng)脈夾之間的動(dòng)靜脈2 cm以及動(dòng)靜脈周圍軟組織而不牽拉血管，降低血管自發(fā)回縮的概率(圖1)。心率、血壓由動(dòng)脈插管監(jiān)測(cè)，動(dòng)脈血氧飽和度由指夾式血氧飽和度儀夾在豬耳緣測(cè)定。通過(guò)稱重干紗布與吸血后紗布算出外出血量。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后取紗布包扎組與閉合器止血組的創(chuàng)口周圍皮膚進(jìn)行病理檢查(分組情況未事先告知病理醫(yī)生)。

4 分組和實(shí)驗(yàn)方法 10只雄性巴馬小型豬，隨機(jī)分為A、B兩組，每組5只，分別由兩種不同的止血方法進(jìn)行止血，A組為新型傷口閉合裝置止血組，B組為標(biāo)準(zhǔn)紗布加壓包扎止血組。松開止血夾，出血3 min(3 min時(shí)間間隔模擬野外條件下救治延遲時(shí)間)后兩組動(dòng)物分別用新型傷口閉合裝置閉合傷口止血(圖2)和(圖3)。全部動(dòng)物手術(shù)及動(dòng)物試驗(yàn)止血過(guò)程均由同一人操作，保證實(shí)驗(yàn)操作技術(shù)的一致性。

5 監(jiān)測(cè)指標(biāo)和記錄數(shù)據(jù) 實(shí)驗(yàn)過(guò)程中通過(guò)頸動(dòng)脈插管監(jiān)測(cè)動(dòng)物心率，平均動(dòng)脈壓，血氧飽和度。采集3 h數(shù)據(jù)：自傷口出血開始，出血3 min記錄1次數(shù)據(jù)，后1 h每15 min記錄1次數(shù)據(jù)，以后每小時(shí)記錄1次數(shù)據(jù)，直到3 h。若實(shí)驗(yàn)過(guò)程中動(dòng)物死亡，則停止記錄。標(biāo)準(zhǔn)紗布止血組收集吸血紗布及外滲流出的血液，稱重吸血紗布。閉合器組直接收集3 min內(nèi)流出的血液、外滲的血液以及試驗(yàn)結(jié)束時(shí)傷口內(nèi)的血凝塊。

6 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 用SPSS20.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，正態(tài)分布計(jì)量資料以-x±s表示，組間比較采用重復(fù)測(cè)量方差分析。P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié) 果

1 兩組止血效果比較 A組與B組出血量分別為(488.78±40.57) g與(809.84±127.82) g，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.047)。兩組的平均動(dòng)脈壓、血氧飽和度以及心率無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(圖4)。

圖2 新型傷口閉合裝置閉合豬出血模型傷口Fig.2 A new type of wound closure device to close the wound of porcine bleeding model

圖3 標(biāo)準(zhǔn)紗布加壓包扎豬出血模型止血Fig.3 Standard gauze compression bandaging for stanching bleeding of porcine bleeding model

2 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物存活情況 B組的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物3只存活超過(guò)3 h，2只于實(shí)驗(yàn)結(jié)束前1 h死亡，死亡原因是低血壓休克，平均生存時(shí)間為129 min。A組動(dòng)物全部存活超過(guò)3 h。兩組生存時(shí)間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 (圖 5)。

3 病理檢查 實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)對(duì)兩組實(shí)驗(yàn)動(dòng)物取傷口皮緣做病理檢查，HE染色顯微鏡下觀察，皮膚角質(zhì)層、顆粒層、棘層基底層細(xì)胞正常，顯微鏡下未見A組細(xì)胞腫脹、大量凋亡細(xì)胞碎片和炎癥細(xì)胞聚集現(xiàn)象，A、B兩組表現(xiàn)無(wú)明顯差異。未發(fā)現(xiàn)閉合器對(duì)創(chuàng)傷皮緣夾持后產(chǎn)生不良影響(圖6)。

圖5 兩組動(dòng)物失血量比較Fig.5 The amount of blood loss in group A and B

討 論

本研究旨在驗(yàn)證豬腹股溝創(chuàng)傷出血模型中應(yīng)用3D打印的新型傷口閉合裝置對(duì)致死性血管損傷出血的控制效果。新型傷口閉合裝置止血組動(dòng)物全部存活超過(guò)3 h，而標(biāo)準(zhǔn)紗布止血組動(dòng)物生存率為60%。標(biāo)準(zhǔn)紗布止血組的動(dòng)物平均生存時(shí)間為129 min，兩組的生存時(shí)間有顯著差異。對(duì)不同處理組的出血量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，新型傷口閉合裝置治療的動(dòng)物平均出血量低，與經(jīng)紗布治療組動(dòng)物相比能顯著減少外出血量。血管損傷前的基礎(chǔ)血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)均在正常范圍內(nèi)，治療組間無(wú)顯著差異。傷后各組心率、血壓均有不同程度的改變，組間無(wú)顯著性差異。實(shí)驗(yàn)中觀察到的兩組動(dòng)物血氧飽和度無(wú)明顯變化。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，取創(chuàng)口邊緣皮膚進(jìn)行組織病理學(xué)檢查，病理切片顯示創(chuàng)口邊緣受夾持的皮膚與紗布加壓包扎的皮膚相比未見明顯組織學(xué)改變。

圖4 兩組實(shí)驗(yàn)中生理參數(shù)變化 A：心率；B：平均動(dòng)脈壓；C：氧飽和度(SP2O2)Fig.4 Changes in physiological parameters between two groupsA: Heart rate; measured in beats per minute (bpm); B: Mean arterial pressure; C: Oxygen saturation (SP2O2)

圖6 兩組實(shí)驗(yàn)動(dòng)物皮膚HE染色顯示皮膚各層未出現(xiàn)異常改變(×200)A：A組； B：B組Fig. 6 HE staining showed no abnormal changes in the skin layers of the two groups (×200)A: group A; B:group B

在創(chuàng)傷急救環(huán)境中，任何有嚴(yán)重外出血的傷員都有可能處于危及生命的境遇，特別是在戰(zhàn)創(chuàng)傷環(huán)境下嚴(yán)重出血的傷員可能正處在敵對(duì)環(huán)境中，這種環(huán)境下傷員和施救者都有受到攻擊的危險(xiǎn)。我國(guó)戰(zhàn)創(chuàng)傷救治歷來(lái)重視自救互就工作，為此急救專家提出了“三七理論”，三分戰(zhàn)時(shí)，七分平時(shí)，三分救援七分自救。發(fā)揮自救互救的作用，減少戰(zhàn)傷減員，降低傷死率和傷殘率，對(duì)維護(hù)和提高部隊(duì)?wèi)?zhàn)斗力有不可替代的作用[8]。如果沒有快速的止血能力，失血同樣能危及傷員的生命。院前早期有效地控制交界部位出血可以挽救許多人的生命[9]。用3D打印的新型傷口閉合裝置進(jìn)行止血，能快速閉合傷口，減少出血，使傷口局部皮下形成血池達(dá)到加壓止血的目的，方法簡(jiǎn)單、操作用時(shí)短、閉合傷口更加迅速，且固定牢固。創(chuàng)傷部位閉合后皮下形成血池，血液凝固后壓迫斷端血管能達(dá)到止血目的。實(shí)驗(yàn)通過(guò)比較新型傷口閉合裝置與標(biāo)準(zhǔn)紗布加壓包扎對(duì)豬致死性創(chuàng)傷出血模型止血的近期療效，證明運(yùn)用新型傷口閉合裝置治療出血的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物失血量少，存活率高，生存時(shí)間延長(zhǎng)。

早期控制出血可以減少因治療延誤引起的并發(fā)癥，從而產(chǎn)生顯著臨床獲益。在戰(zhàn)創(chuàng)傷急救環(huán)境里，即使有足夠的靜脈液體復(fù)蘇，大量失血也會(huì)導(dǎo)致低體溫、凝血病和酸中毒[10-11]。這些患者更容易因膿毒癥和多器官功能衰竭而導(dǎo)致晚期死亡[12]。有關(guān)止血帶的研究表明，在休克發(fā)生前成功運(yùn)用止血帶可以顯著降低死亡率[13-14]。由3D打印的新型傷口快速閉合裝置提供了一種更簡(jiǎn)便有效的控制早期出血的方法，可以防止休克的發(fā)生。這項(xiàng)研究?jī)H限于3 h的觀察窗，并沒有解決止血后移除閉合器以后的問題，同時(shí)這項(xiàng)研究也沒有考慮到急救中的靜脈補(bǔ)液因素的影響，但戰(zhàn)創(chuàng)傷急救環(huán)境中并不總是能立即獲得靜脈補(bǔ)液[15]。與動(dòng)脈穿刺出血模型相比，本實(shí)驗(yàn)所選用的豬出血模型涉及股動(dòng)脈和靜脈完全橫斷，橫斷模型的再出血較少[16]。有文獻(xiàn)報(bào)道采用該模型不施加急救止血處理會(huì)導(dǎo)致100%的死亡率，血管收縮不太可能起到作用。然而，無(wú)論股動(dòng)靜脈橫切面離斷模型與動(dòng)脈穿刺出血模型都不是人的創(chuàng)傷真實(shí)情景[17-18]。下一步可以研究新型傷口閉合裝置在股動(dòng)脈穿刺模型中的止血能力。此外，未來(lái)的研究領(lǐng)域還包括腹股溝以外的損傷部位的研究，使用撕裂傷模型、使用凝血療法模型等與止血?jiǎng)┻M(jìn)行對(duì)比，甚至對(duì)聯(lián)合紗布與新型傷口閉合裝置單獨(dú)使用的止血效果進(jìn)行比較。

總之，用豬股動(dòng)靜脈創(chuàng)傷致死性出血模型對(duì)新型傷口閉合裝置與標(biāo)準(zhǔn)紗布進(jìn)行比較，3D打印的新型傷口閉合裝置組在出血量、生存時(shí)間等方面表現(xiàn)出優(yōu)勢(shì)，而且緊急施救的方法更加高效、簡(jiǎn)便，同時(shí)新型傷口閉合裝置也為院前救護(hù)提供了一種新的止血方法。