一次性輸血輸液加溫袖帶的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

馬印圖，侯小康，谷建芳，陳曉飛，劉 宏，王 哲，張哲凱，陳 莉，李莉華*

（1.聯(lián)勤保障部隊(duì)第980醫(yī)院，石家莊050082；2.河北省衛(wèi)健委綜合監(jiān)督服務(wù)中心，石家莊050071；3.河北省血液中心，石家莊050071）

0 引言

在戰(zhàn)時(shí)、自然災(zāi)害等突發(fā)情況下，快速輸血補(bǔ)液是搶救失血性休克傷員的重要手段，及時(shí)糾正血容量不足、保障重要臟器的血液灌注、改善機(jī)體有效血液循環(huán)刻不容緩[1-2]。但短時(shí)間內(nèi)大量冷藏的庫存血液輸入患者體內(nèi)會導(dǎo)致患者體溫快速下降，誘發(fā)一系列低溫?fù)p傷等不良反應(yīng)，甚至?xí)斐晌＜吧膰?yán)重后果，而加溫輸注可有效防止此類并發(fā)癥的發(fā)生[3-4]。為液體加溫的方式主要有3種：（1）應(yīng)用血液加溫儀或37℃水浴箱，先將冷藏的血液在體外復(fù)溫后再輸給患者[5]；（2）采用血液加溫器對輸血管路進(jìn)行加溫的方式，實(shí)現(xiàn)邊輸注邊加溫[6]；（3）采用將加溫毯覆蓋在患者身上為患者身體局部加溫的方式[7]。以上幾種加溫輸血方式都需要外接設(shè)備支持，特別是需要電力保障，適合在醫(yī)院內(nèi)部使用，在野外或傷病員運(yùn)送途中則使用受限。如果將加溫裝置設(shè)計(jì)成模塊化[8-9]，能夠更好地適應(yīng)部隊(duì)實(shí)戰(zhàn)化需要。因此，有必要研究一種適合戰(zhàn)時(shí)、自然災(zāi)害、突發(fā)事件等急救狀態(tài)下使用的輸血加溫裝置，滿足野戰(zhàn)救護(hù)所和傷員轉(zhuǎn)運(yùn)途中使用。近幾年，涉及加溫輸血的相關(guān)文獻(xiàn)較少[8-9]。本文在參考現(xiàn)有加溫暖貼的基礎(chǔ)上，利用鐵氧化反應(yīng)產(chǎn)熱的原理，設(shè)計(jì)了一款適合戰(zhàn)時(shí)各級救護(hù)所、運(yùn)送傷病員以及野外環(huán)境下使用的一次性輸血輸液加溫袖帶，經(jīng)過模擬測試，達(dá)到了輸血、輸液加溫的目的，避免了輸注冷液體對患者血管的刺激。

1 總體設(shè)計(jì)

1.1 設(shè)計(jì)背景

戰(zhàn)爭和突發(fā)重大自然災(zāi)害情況下及時(shí)有效的現(xiàn)場急救和快速輸血、輸液是保障傷員生命的重要措施[10]。然而野戰(zhàn)醫(yī)療所與后方大型綜合性醫(yī)院相比，環(huán)境條件惡劣，人員設(shè)備有限，批量重傷員多，搶救、護(hù)理任務(wù)繁重，涉及加溫輸血、輸液的問題往往被忽略，主要是因?yàn)槿藛T設(shè)備短缺造成實(shí)施起來存在困難。戰(zhàn)場環(huán)境下戰(zhàn)傷救治技術(shù)和設(shè)備具有特殊要求：衛(wèi)勤裝備器材性能及技戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)必須簡單、實(shí)用、高效，易于展開和撤收[11]，最好不受傷員體位和空間限制，在任何場所如飛機(jī)、車輛、艦艇、擔(dān)架上均可使用。此外，針對縣鄉(xiāng)級以下地區(qū)，遇到創(chuàng)傷大出血患者，在快速輸血、輸液急救的同時(shí)，盡可能降低傷者的不良反應(yīng)也是亟待解決的現(xiàn)實(shí)問題?；谝陨戏治?，本研究結(jié)合平戰(zhàn)時(shí)傷員救治的場景、模式，以及對加溫材料和方式的分析，認(rèn)為一次性輸血輸液加溫袖帶是適合戰(zhàn)時(shí)傷員急救和運(yùn)輸途中使用的裝置[12-13]。該加溫袖帶除了方便戰(zhàn)時(shí)前線救治、轉(zhuǎn)運(yùn)傷員使用，也可以用于后方各級軍地醫(yī)療機(jī)構(gòu)，特別是在寒區(qū)急救，可為大量輸血、輸液傷病員提供加溫保護(hù)，減少相關(guān)不良反應(yīng)，提高搶救的成功率和安全性[14]。

1.2 加溫袖帶的復(fù)溫原理與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.2.1 加溫袖帶的復(fù)溫原理

利用鐵氧化反應(yīng)產(chǎn)生熱量，將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成熱能，類似原電池的原理，其化學(xué)反應(yīng)方程式為：（1）負(fù)極：Fe-2e-=Fe2+；（2）正極：O2+2H2O+4e-=4OH-；（3）總反應(yīng)：2Fe+O2+2H2O=2Fe（OH）2→4Fe（OH）2+2H2O+O2=4Fe（OH）3→2Fe（OH）3=Fe2O3+3H2O。發(fā)熱原料包括高純度鐵粉、蛭石、活性炭、無機(jī)鹽、水等合成的聚合物，鐵粉增大了與空氣的接觸面積，水、無機(jī)鹽和活性炭來促進(jìn)反應(yīng)，通過添加物的比例來控制熱量釋放；利用無紡布的孔徑來控制氧氣的透過量，控制氧化反應(yīng)速度，從而調(diào)節(jié)發(fā)熱溫度和時(shí)間；礦物材料蛭石起到保溫作用，使溫度持續(xù)時(shí)間更長。根據(jù)前期的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，短時(shí)間內(nèi)55℃以下對血液質(zhì)量基本沒有影響[15]，而且也不會對皮膚造成燙傷，因此，通過調(diào)整復(fù)溫材料的配比和透氣率將加溫袖帶設(shè)置在30 min之內(nèi)達(dá)到并恒定于50℃左右。

1.2.2 加溫袖帶結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

將加溫袖帶設(shè)計(jì)成一次性使用，避免重復(fù)使用引起交叉感染的風(fēng)險(xiǎn)。其主要結(jié)構(gòu)分為3層：最內(nèi)層為無紡布層，中間為發(fā)熱層，外面是黏膠層。（1）無紡布層：選擇散熱均勻、透氣性好的進(jìn)口無紡布原料，在無紡布內(nèi)層添加一層單向透氣膜，采用淋膜打孔技術(shù)，通過調(diào)整孔徑大小來控溫和散熱。透氣孔徑為納米級且分布均勻，優(yōu)于機(jī)械滾壓形成的透氣孔，確保透氣率的恒定，從而保證發(fā)熱均勻、徹底。（2）發(fā)熱層：通過反復(fù)預(yù)實(shí)驗(yàn)，按照一定比例將高純度鐵粉與活性炭、蛭石和氯化鈉均勻混合，填充至中間層。平時(shí)真空包裝，拆封即開始反應(yīng)發(fā)熱，10 min內(nèi)即可達(dá)到45℃的溫度，30 min進(jìn)入（50±2）℃的恒定狀態(tài)且持續(xù)時(shí)間超過10 h。（3）黏膠層：采用醫(yī)用級可食用明膠涂層，揭取時(shí)無毛發(fā)脫落和黏膠殘留，反復(fù)揭敷仍具有較強(qiáng)黏性，背膠層撕下后可貼于衣物上。加溫袖帶實(shí)物圖如圖1所示，具體內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。

圖1 加溫袖帶實(shí)物圖

圖2 加溫袖帶內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖

1.3 使用方法

首先打開真空外包裝，取出加溫袖帶，撕去背膠，粘貼在輸血、輸液部位（前臂、頸部、腹股溝等不同部位均可使用）。將末端30～40 cm輸液管包裹在加溫袖帶內(nèi)側(cè)，液體復(fù)溫效果會更好。具體使用方法如圖3所示。

圖3 加溫袖帶使用方法示意圖

2 加溫效果評價(jià)

2.1 與現(xiàn)有加溫貼比較

采用加溫袖帶與目前市售的某品牌輸液加溫貼進(jìn)行平行對比試驗(yàn)，二者都是利用鐵氧化反應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)加溫的目的。加溫袖帶規(guī)格為45 cm×20 cm（長×寬），覆蓋面積大，10 min內(nèi)即可達(dá)到45℃以上的溫度，升溫起效快，熱效應(yīng)恒定且維持10 h以上，加溫后的液體溫度可升高15～20℃。而加溫貼規(guī)格為15 cm×12 cm（長×寬），覆蓋面積小，升溫起效慢，維持時(shí)間6～7 h，加溫后的液體溫度僅升高5℃左右。二者均未發(fā)生皮膚過敏反應(yīng)。加溫貼發(fā)熱維持時(shí)間短而且材質(zhì)較厚，發(fā)熱反應(yīng)填充物在使用過程中有分布不均勻現(xiàn)象。而加溫袖帶采用弧形設(shè)計(jì)，更貼合人體不同部位，粘貼牢固、更加超薄，在透氣性、復(fù)溫效果和溫度恒定性方面優(yōu)于加溫貼。二者加溫效果比較如圖4所示。

圖4 加溫袖帶與加溫貼加溫效果比較

2.2 與現(xiàn)有加溫儀比較

模擬血液正常輸注和快速輸注情況下流經(jīng)加溫袖帶后的溫度變化，同時(shí)與現(xiàn)有某品牌輸血輸液加溫儀進(jìn)行平行對比測試，每項(xiàng)試驗(yàn)重復(fù)10次，結(jié)果顯示：二者均達(dá)到了加溫輸注的效果，操作簡單方便。加溫儀的原理是通過溫度控制器對輸血管路外包裹的套管進(jìn)行加溫，輸液管路嵌入加溫管道卡槽內(nèi)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對輸注液體的加溫，同時(shí)配備液晶顯示，溫度恒定為（39±0.5）℃，需要電力支持；加溫袖帶包裹在輸血部位使用，同時(shí)將輸血管末端一起包裹，實(shí)現(xiàn)對末端輸血管和輸血部位同時(shí)加溫，相對溫度為（50±2）℃，不受空間和體位的影響。血液流速不同，升高的溫度差值不同，在室溫環(huán)境中，血液從儲血冰箱內(nèi)（4℃）取出后10 min即開始輸注，常規(guī)輸血（80滴/min）情況下，血液流經(jīng)加溫袖帶后平均溫度升高19.7℃，而加溫儀升高14.7℃，加壓快速輸注時(shí)（260滴/min）加溫袖帶加溫后血液溫度升高14.8℃，而加溫儀升高12.4℃。通過對血液指標(biāo)的檢測，2種加溫方式都很安全，對血液質(zhì)量基本沒有影響。加溫袖帶與現(xiàn)有加溫儀模擬輸注的加溫效果對比結(jié)果見表1。此外，讓臨床輸血患者試用加溫袖帶，患者耐受性較好，未感覺不適，溫度持續(xù)了10 h以上，12 h后測量加溫袖帶包裹部位皮膚溫度為（40±2）℃，也進(jìn)一步驗(yàn)證了加溫袖帶復(fù)溫效果良好。

表1 2種裝置加溫效果比較（±s）

表1 2種裝置加溫效果比較（±s）

裝置加溫儀常規(guī)輸注（80滴/min）快速輸注（260滴/min）加溫袖帶常規(guī)輸注（80滴/min）快速輸注（260滴/min）溫度變化 血液質(zhì)量 紅細(xì)胞形態(tài)起始溫度/℃ 加溫后溫度/℃ 差值/℃ 游離血紅蛋白/（g·L-1） 溶血率/% 血清鉀/（mmol·L-1）10.4±1.325.1±2.114.7±1.30.073±0.0120.044±0.0096.95±0.5311.8±0.924.2±1.812.4±1.60.071±0.0110.054±0.0116.88±0.56紅細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)完整，高倍視野偶見異形紅細(xì)胞10.1±1.229.8±2.619.7±1.80.065±0.0100.050±0.0137.17±0.6212.0±1.526.8±2.714.8±1.20.081±0.0140.047±0.0107.44±0.64紅細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)完整，高倍視野偶見異形紅細(xì)胞

3 討論

輸血、輸液是搶救失血量大傷員的常用方法，短時(shí)間內(nèi)患者輸入大量冷藏的庫存血會引起靜脈痙攣、體溫降低，進(jìn)而誘發(fā)凝血功能障礙、血壓心律失常甚至心臟驟停等一系列臨床和病理變化[16]。血液加溫主要是預(yù)防大量使用庫存血造成的患者低體溫并發(fā)癥。由于血液的特殊性，加溫不當(dāng)直接影響血液質(zhì)量，特別是紅細(xì)胞成分和凝血因子容易受外界多種因素的影響而遭到破壞，因此，加溫過程中是否造成紅細(xì)胞溶血破壞直接關(guān)系到血液質(zhì)量和輸血的安全。同時(shí)，作為戰(zhàn)時(shí)衛(wèi)勤裝備，展開、運(yùn)行、撤收等各階段均應(yīng)體現(xiàn)簡單實(shí)用的原則[17]。本研究研制的加溫袖帶具有以下特點(diǎn)：（1）真空獨(dú)立包裝，一次性使用，隨用隨拆，干凈衛(wèi)生，可以同時(shí)為多部位加溫，無過敏反應(yīng)和交叉感染的風(fēng)險(xiǎn)；（2）升溫、保溫效果好，10 min即可達(dá)到45℃的溫度，30 min進(jìn)入50℃左右的恒定狀態(tài)，且持續(xù)時(shí)間在10 h以上，即使在加壓快速輸注的情況下仍能達(dá)到滿意的加溫效果，對血液質(zhì)量基本無影響；（3）不需要外界電力支持，滿足野外和室內(nèi)等不同環(huán)境下長時(shí)間使用；（4）弧形設(shè)計(jì)貼合人體不同部位，覆蓋面積大，前臂、頸部和腹股溝部位輸血、輸液時(shí)均可使用，特別是股靜脈置管情況下使用不影響傷員排尿、導(dǎo)尿等操作；（5）可以實(shí)現(xiàn)對輸血部位和管路同時(shí)加溫，效果優(yōu)于單一方式；（6）加溫自動(dòng)完成，無需人為干預(yù)，節(jié)省人力資源，可以實(shí)現(xiàn)單兵同時(shí)為多名傷病員加溫輸血、輸液。當(dāng)然，在外界極寒的條件下，加溫袖帶的復(fù)溫效果比室內(nèi)使用時(shí)可能會差一些，由于條件所限未進(jìn)行這方面測試，下一步將深入細(xì)化試驗(yàn)設(shè)計(jì)，加快戰(zhàn)場環(huán)境適應(yīng)性研究。

對比測試和臨床應(yīng)用評價(jià)表明，一次性輸血輸液加溫袖帶取材方便、成本低，破損后可隨時(shí)更換，且加溫效果良好，復(fù)溫過程不受傷員體位和空間的限制，可與其他急救設(shè)備模塊化組合應(yīng)用。該加溫袖帶可與我軍野戰(zhàn)機(jī)動(dòng)醫(yī)療機(jī)構(gòu)已經(jīng)開始列裝的野戰(zhàn)采血箱、野戰(zhàn)儲運(yùn)血箱一起配合使用，構(gòu)成完整的野戰(zhàn)輸血、輸液保障鏈，對提升戰(zhàn)時(shí)救治水平具有重要意義。

志謝：感謝軍事科學(xué)院軍事醫(yī)學(xué)研究院衛(wèi)生勤務(wù)與血液研究所付秋霞副研究員和軍事科學(xué)院系統(tǒng)工程研究院衛(wèi)勤保障技術(shù)研究所余明博士在課題研究過程中給予的大力支持和幫助