便攜式體外生命支持系統(tǒng)深低溫低流量在肺爆震傷救治中應(yīng)用價(jià)值研究

孟 浩，劉 宇，歷 志，張 永，薛曉東，尹宗濤，呂汝舉，王輝山

1.空軍軍醫(yī)大學(xué)附屬西京醫(yī)院 心血管外科，陜西 西安 710199；2.北部戰(zhàn)區(qū)總醫(yī)院 心血管外科，遼寧 沈陽(yáng) 110016；3.山東威高新生醫(yī)療器械有限公司，山東 威海 264209

胸部爆震傷傷情的救治難度大、病死率高，肺對(duì)于超壓較敏感，是較易受損的器官[1-2]。寒冷地區(qū)的胸部爆震傷由于受到低溫因素的影響，增加了其救治困難。本研究通過(guò)應(yīng)用便攜式體外生命支持系統(tǒng)(portable extracorporeal life support system，PELS)對(duì)胸部爆震傷進(jìn)行救治，旨在為該類(lèi)患者贏得轉(zhuǎn)移后送時(shí)間，提高患者的存活率和救治成功率?，F(xiàn)報(bào)道如下。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑 健康清潔級(jí)成年巴馬香豬14只，雌雄各半；體質(zhì)量38～64 kg，平均(47.21±9.45) kg，由北部戰(zhàn)區(qū)總醫(yī)院實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供，術(shù)前禁食12 h，禁水4 h。便攜式體外生命支持系統(tǒng)(portable extracorporeal life support system，PELS)為北部戰(zhàn)區(qū)總醫(yī)院與中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所聯(lián)合研制的體外生命支持系統(tǒng)(專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枺?01310347528.1，201410350944.1尚未授權(quán))。膜式氧合器(Maquet公司)，變溫水箱(Sorin公司)，CDI500連續(xù)動(dòng)脈血?dú)獗O(jiān)測(cè)儀(Terumo公司)。體外管道：16F股動(dòng)脈插管、18F股靜脈插管(Edward公司)；S/5多功能監(jiān)護(hù)儀(Datex-Ohmeda公司)，預(yù)充液總量約600 ml(復(fù)方乳酸鈉注射液600 ml+肝素4 000 U)。所用炸藥為40TNT/60RDX的標(biāo)準(zhǔn)B炸藥，RDX為黑索今，采用8號(hào)銅殼電雷管起爆。

1.2 研究方法

1.2.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物分組 將14只小型巴馬香豬隨機(jī)分為對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組，每組各7只。兩組均建立爆震傷模型，對(duì)照組予以插管觀(guān)察指標(biāo)，不行體外循環(huán)。實(shí)驗(yàn)組通過(guò)PELS行深低溫體外循環(huán)處置。

1.2.2 動(dòng)物麻醉 氯胺酮20 mg/kg及阿托品0.5 mg肌內(nèi)注射誘導(dǎo)麻醉，面罩吸入1.5%～2.0%異氟醚5 min后行氣管內(nèi)插管，呼吸機(jī)輔助呼吸，吸入氧濃度60%，潮氣量10 ml/kg，呼吸頻率15～20次/min。胸部貼電極片行心電監(jiān)護(hù)，豬舌中部夾氧飽和度探頭監(jiān)測(cè)末梢血氧飽和度，肛門(mén)置溫度探頭監(jiān)測(cè)直腸溫度。雙側(cè)腹股溝穿刺左側(cè)股靜脈及右側(cè)股動(dòng)靜脈，分別置入7F中心靜脈導(dǎo)管、20G動(dòng)脈穿刺針、18G動(dòng)脈穿刺針監(jiān)測(cè)中心靜脈壓、動(dòng)脈及靜脈輸液通路。

1.2.3 胸部爆震傷模型建立 參照犬胸部爆震傷模型建立方法[3]，將豬固定于其胸骨中點(diǎn)距離地面1 m處，爆炸裝置距地面高度為1 m，豬胸骨中點(diǎn)正對(duì)爆炸源。排除爆炸后產(chǎn)生心臟和大血管破裂出血致迅速死亡的動(dòng)物。

1.2.4 體外循環(huán)建立 右頸部氣管旁行約4 cm長(zhǎng)縱切口，胸鎖乳突肌中點(diǎn)內(nèi)側(cè)肌間溝內(nèi)分離出右側(cè)頸總動(dòng)脈及頸內(nèi)靜脈，切開(kāi)血管后分別置入16F股動(dòng)脈插管及18F股靜脈插管(股靜脈插管需置入右心房?jī)?nèi))，股靜脈注射肝素鈉300 U/kg，檢測(cè)激活全血凝固時(shí)間(activated clotting time，ACT)>400 s時(shí)開(kāi)始體外循環(huán)。通過(guò)下述方法迅速誘導(dǎo)深低溫：(1)通過(guò)變溫水箱迅速降溫；(2)通過(guò)PELS靜脈端迅速加入冰臟器保護(hù)液2 000 ml(K+濃度55 mmol/L)，誘導(dǎo)心臟停搏，促進(jìn)降溫；(3)通過(guò)PELS靜脈端或股靜脈側(cè)孔放血1 000 ml，用1 000 ml冰臟器保護(hù)液(K+濃度5 mmol/L)置換降溫并降低K+濃度。待直腸溫降低至20℃時(shí)，通過(guò)股靜脈側(cè)孔放血約1 000 ml，減低PELS流量至500～1 000 ml/min。低流量灌注90 min后，恢復(fù)正常流量并緩慢復(fù)溫，復(fù)溫過(guò)程中通過(guò)超濾濾出液體，補(bǔ)充之前放出的血液，心臟復(fù)跳后繼續(xù)復(fù)溫至37℃，循環(huán)穩(wěn)定，逐漸降低流量并停機(jī)。拔除頸總動(dòng)脈及頸內(nèi)靜脈插管，魚(yú)精蛋白中和肝素。

1.3 觀(guān)察指標(biāo) 根據(jù)吸氣停頓壓和潮氣量的測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算肺靜態(tài)順應(yīng)性(cstat)。

cstat=潮氣量/吸氣停頓壓

計(jì)算兩組的氧合指數(shù)(PaO2/SiO2)。檢測(cè)實(shí)驗(yàn)組實(shí)驗(yàn)豬的心率、平均動(dòng)脈壓、末梢氧飽和度、體溫、K+等指標(biāo)，評(píng)估肺震蕩傷后使用PELS的安全性。

2 結(jié)果

本組13只實(shí)驗(yàn)豬胸部爆震傷模型建立成功，對(duì)照組1只死亡。實(shí)驗(yàn)組動(dòng)物復(fù)溫后心臟均自動(dòng)復(fù)跳并恢復(fù)竇性心律。自主呼吸全部恢復(fù)，停機(jī)后存活>2 h。對(duì)照組觀(guān)察中未出現(xiàn)死亡。實(shí)驗(yàn)組動(dòng)物的體溫、平均動(dòng)脈壓、心率及K+濃度變化見(jiàn)表1、圖1。行體外循環(huán)前，兩組cstat比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。但經(jīng)過(guò)體外循環(huán)，停體外循環(huán)后5 min、2 h，實(shí)驗(yàn)組cstat顯著高于對(duì)照組，組間比較，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。爆震傷后cstat逐漸降低，但經(jīng)過(guò)PELS給予的深低溫體外循環(huán)處置后，雖然降低，但已經(jīng)減緩。見(jiàn)表2。行體外循環(huán)前，兩組PaO2/FiO2比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。但經(jīng)過(guò)體外循環(huán)后，實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組PaO2/FiO2分別為(352±23) mmHg和(264±25) mmHg，組間比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。爆震傷后，PaO2/FiO2逐漸降低，但經(jīng)過(guò)PELS給予的深低溫體外循環(huán)處置后，雖然降低，但已經(jīng)減緩。見(jiàn)圖2。

表1 不同時(shí)間點(diǎn)實(shí)驗(yàn)組實(shí)驗(yàn)豬的體溫、平均動(dòng)脈壓、心率、K+濃度變化情況

注：1 mmHg=0.133 kPa

圖1 不同時(shí)間點(diǎn)實(shí)驗(yàn)組豬體溫的變化情況

表2 各時(shí)間點(diǎn)兩組實(shí)驗(yàn)豬的cstat比較/ml·cmH2O-1

注：1 cmH2O=0.098 kPa

圖2 體外循環(huán)前后兩組實(shí)驗(yàn)豬的PaO2/FiO2比較

3 討論

胸部爆震傷后，傷情危重，病死率極高。其早期臨床表現(xiàn)主要包括呼吸、循環(huán)功能不全，約81%的胸部爆震傷患者死于現(xiàn)場(chǎng)和運(yùn)送途中[4-5]。因此，要提高這類(lèi)傷病員的救治成功率就必須加強(qiáng)早期的現(xiàn)場(chǎng)救治。寒區(qū)條件下進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)有效救治難度較大[6-7]。PELS輔助下轉(zhuǎn)移后送進(jìn)行后續(xù)治療為這類(lèi)傷病員的救治提供新的思路，即傷病員進(jìn)行PELS轉(zhuǎn)流、降溫，至深低溫后維持低流量輔助，低流量期間將傷病員轉(zhuǎn)運(yùn)至后方有條件的醫(yī)療單位進(jìn)行有效的治療。本研究結(jié)果顯示，肺爆震傷后采用PELS裝置進(jìn)行深低溫處置是安全的。

本研究主要涉及兩部分動(dòng)物模型的建立[2,8-10]：(1)豬胸部爆震傷模型的建立，筆者參照了犬胸部爆震傷模型建立方法[3]，模型建立成功；(2)深低溫低流量體外循環(huán)模型的建立[11]，這也是本研究的重點(diǎn)。通過(guò)本研究總結(jié)以下要點(diǎn)：(1)實(shí)驗(yàn)豬股動(dòng)、靜脈較細(xì)，行股動(dòng)靜脈插管難度較大，且難以滿(mǎn)足全流量要求，無(wú)法按照實(shí)際臨床常規(guī)方法進(jìn)行股動(dòng)、靜脈插管。因此，需采用頸總動(dòng)脈及頸內(nèi)靜脈插管，而股動(dòng)靜脈只能用于動(dòng)靜脈測(cè)壓或作為靜脈通路。(2)低流量期間，如果有條件仍需要通過(guò)變溫水箱保持低溫，否則溫度會(huì)受環(huán)境溫度影響而升高。本研究在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，具備保持低溫的條件，因此，低流量灌注前后溫度變化不大。然而，在實(shí)際的救治過(guò)程中，低流量過(guò)程為傷病員轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程，很難保證保溫條件，不可避免溫度上升，這可能影響研究結(jié)果，仍需進(jìn)一步驗(yàn)證。(3)恢復(fù)循環(huán)后復(fù)溫需緩慢(0.5℃/min)，以減少神經(jīng)系統(tǒng)并發(fā)癥的發(fā)生[12]。(4)由于動(dòng)物模型不切開(kāi)心臟及主動(dòng)脈，冠狀動(dòng)脈不存在氣體栓塞風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)驗(yàn)豬復(fù)溫后于20.8℃～24.3℃均可自動(dòng)復(fù)跳，且K+濃度對(duì)心臟復(fù)跳影響有限，本研究中實(shí)驗(yàn)豬心臟復(fù)跳時(shí)K+濃度為6.9～10.1 mmol/L。(5)體外循環(huán)期間，由于反復(fù)通過(guò)冰臟器保護(hù)液置換血液，導(dǎo)致血液嚴(yán)重稀釋?zhuān)t細(xì)胞壓積嚴(yán)重降低，血漿膠體滲透壓降低，復(fù)溫過(guò)程中需持續(xù)超濾濾除液體并隨溫度升高，逐漸補(bǔ)充血液及膠體[13]。(6)低流量灌注前，需通過(guò)PELS靜脈端或股靜脈側(cè)孔放血以降低體循環(huán)內(nèi)容量負(fù)荷和血管內(nèi)靜水壓，避免體液向組織及間隙滲出。(7)本研究選擇胸部爆震傷后未產(chǎn)生嚴(yán)重心臟、大血管損傷及穿透性損傷的實(shí)驗(yàn)豬，可以順利進(jìn)行PELS輔助；而發(fā)生嚴(yán)重心臟、大血管損傷的實(shí)驗(yàn)豬，PELS輔助無(wú)法順利進(jìn)行。

肺爆震傷的主要病理改變是肺泡破裂和肺泡內(nèi)出血，其次是肺水腫、氣腫，有時(shí)伴肺破裂。肺出血可由斑點(diǎn)狀至彌漫性不等，重者可見(jiàn)相當(dāng)于肋間隙下相互平行的條狀肺實(shí)質(zhì)出血。肺實(shí)質(zhì)內(nèi)血管破裂可形成血腫，甚至可出現(xiàn)血凝塊堵塞氣管而迅速致死。爆震傷后，對(duì)肺進(jìn)行保護(hù)，可以提高傷員的存活率。cstat是反映肺功能的一個(gè)指標(biāo)[14]。本研究結(jié)果顯示，爆震傷后，cstat逐漸降低，經(jīng)過(guò)PELS給予深低溫體外循環(huán)處置后，雖然降低，但已經(jīng)減緩。這說(shuō)明深低溫用PLES干預(yù)，可對(duì)肺進(jìn)行保護(hù)。但cstat仍然在下降，這尚需要進(jìn)一步進(jìn)行治療。Imura等[15]在豬體外循環(huán)模型中發(fā)現(xiàn)，低頻率通氣(頻率5次/min，潮氣量10 ml/kg)可減少肺組織代謝和組織學(xué)損傷，改善術(shù)后肺功能。

綜上所述，PELS應(yīng)用于豬胸部爆震傷模型的救治安全、有效，但對(duì)于輕度的爆震傷，無(wú)需使用該方法。手術(shù)過(guò)程操作簡(jiǎn)便，實(shí)驗(yàn)豬脫離呼吸機(jī)后能短期存活，為研究胸部爆震傷的救治提供了良好的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。