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不同通气方式对胸部火器伤致肺损伤犬救治作用的比较
第四军医大学学报2000年第21卷第6期
孙喜庆 李兵仓 蔡建辉 李曙光 郭建军 张良潮 刘维永 王大田 陈志强
摘 要:目的 比较间歇正压通气(IPPV)和高频喷射通气(HFJV)对胸部火器伤致肺损伤犬的早期救治作用.方法 杂种犬19只，随机分为对照组(6只) 、IPPV组(8只)和HFJV组(5只)3组. 麻醉后利用0.4 g钢珠弹射击犬右侧胸部.对照组犬仅进行封闭伤口、输液及胸腔闭式引流等. IPPV组和HFJV犬除进行上述操作外，分别于致伤后20 min行IPPV和HFJV. 测量血液动力学等指标，并做血气分析.结果 致伤即刻，对照组犬平均动脉压( )和峰值气道压（ppi）较致伤前显著升高（P＜0.05）;致伤后20 min, pao2,pH,SaO2,(及心率(fh)等均显著降低（P＜0.01），paco2及ppi显著升高（P＜0.01）;致伤后40 min及60 min,上述变化呈渐进性加剧，动物平均存活时间为（38±25）min. iPPV组和HFJV组犬在致伤即刻及20 min,上述指标变化与对照组相似; 应用IPPV或HFJV后，pao2,SaO2,(,fh及ppi较对照组均显著升高（P＜0.01），paco2显著降低（P＜0.01）,动物存活时间明显延长. IPPV和HFJV组动物平均存活时间分别为(469±328) min和(366±210) min.结论 严重胸部火器伤致肺损伤犬早期即可出现明显的呼吸功能不全.应用IPPV或HFJV均可改善胸部火器伤致肺损伤犬的气体交换，显著延长存活时间.两种通气方式的作用效果大致相同.
关键词：胸部损伤；创伤，枪弹；间歇正压通气；高频喷射通气；犬
0 引言
胸部火器伤常并发肺损伤,引起严重呼吸功能不全， 是致死和致残的重要原因之一.在胸部火器伤致肺损伤早期给予及时的呼吸支持，对于防止缺氧并发症的出现、提高救治水平具有十分重要的意义.为研究胸部火器伤的早期救治措施，我们曾建立了犬胸部火器伤模型，发现严重胸部火器伤致肺损伤犬早期即可出现明显的呼吸功能不全，应用高频喷射通气（HFJV）可明显改善气体交换，延长存活时间［1］.为进一步寻求胸部火器伤后最适宜的呼吸支持方式，我们比较了间歇正压通气(IPPV)和HFJV两种不同通气方式对胸部火器伤致肺损伤犬的救治作用.
1 材料和方法
1.1 动物准备 健康杂种犬19只，雌雄不拘，体质量（11.3±1.9）kg.随机分为3组：对照组(6只)、间歇正压通气组(8只)和高频喷射通气组（5只）.戊巴比妥钠(30 mg·kg-1)iv麻醉.行气管插管术，从右侧股动脉插入动脉导管，以记录动脉血压和采集动脉血标本.从右侧股静脉插入静脉导管，以备注入药物和滴注生理盐水.
利用RM-6200四道生理记录仪记录平均动脉血压()、心率(fh)、呼吸频率(fr)和气道压. 血气分析使用NOVA血气分析仪(美国).
1.2 致伤条件 犬取左侧卧位, 利用滑膛枪发射0.4 g钢质球形预制破片，射距6 m,设定速度为(750±35) m·s-1，射击犬右侧胸下1/3部位,致伤时采用多路测速系统检测投射物的撞击和剩余速度，以计算其在组织中的能量释放量.
1.3 步骤 动物准备结束后稳定20 min,测得各生理变量、动脉血气等对照值后，射击犬右侧胸部.对照组犬仅进行封闭伤口、输液(血)、胸腔闭式引流等.间歇正压通气组犬除进行上述操作外，于致伤后20 min行IPPV，通气频率16次·min-1,吸/呼为1∶2, 潮气量300 mL.高频喷射通气组犬除进行上述操作外，于致伤后20 min行HFJV，通气频率100次·min-1,吸/呼为1∶2, 以氧气为气源，驱动压为9.0 kPa·kg-1.于致伤后不同时间测量血液动力学及气道压等指标,并抽取动脉血做血气分析. 动物死亡后立即开胸探查,并于右肺下叶取约1 cm×1 cm×1 cm的肺组织置于40 g·L-1多聚甲醛液中固定，经常规脱水、石蜡包埋、切片、HE染色，光镜下观察.
统计学处理: 数据以X±s表示.用方差分析和t检验测验差异的显著性.
2 结果
2.1 血压和心率的改变 致伤即刻，对照组犬较致伤前显著升高（P＜0.05），fh无明显变化，致伤后20 min, ,fh均显著降低（P＜0.01），致伤后40 min及60 min, ,fh呈渐进性降低. iPPV组和HFJV组犬在致伤即刻及20 min,上述指标变化与对照组相似. 应用IPPV或HFJV后，,fh较对照组均显著升高（P＜0.01）；随着时间的延长，,fh呈渐进性降低.两组之间无显著差异(Tab 1).
表 1 胸部火器伤犬平均动脉血压()和心率(fh)的改变
tab 1 Changes of mean arterial pressure() and heart rate(fh) in dogs with thoracic gunshot wounds （X±s）
| |
/kPa |
fh/min-1 |
| Time |
|
|
| |
Control(n=6) |
IPPV(n=8) |
HFJV(n=5) |
Control(n=6) |
IPPV(n=8) |
HFJV(n=5) |
| Pre trauma |
16.7±2.3 |
16.7±2.7 |
16.9±3.4 |
190±35 |
187±21 |
186±16 |
| Post 0 min |
18.9±3.8a |
19.2±3.5a |
19.1±3.7a |
186±34 |
182±29 |
184±14 |
| 20 min |
8.4±2.0b |
12.7±4.0a |
12.2±4.7a |
126±36b |
146±30b |
141±20b |
| 40 min |
6.7±1.9b |
11.7±2.7bc |
10.9±3.3bc |
109±14b |
143±25bc |
148±19bc |
| 1 h |
6.0±2.8b |
11.3±1.8bc |
10.9±1.9bc |
78±22b |
129±22bc |
137±17bc |
| 2 h |
|
10.3±3.3b |
9.3±4.0b |
|
117±23b |
132±11b |
| 3 h |
|
8.8±4.4b |
8.7±0.9b |
|
106±26b |
126±23b |
| 4 h |
|
8.4±4.4b |
8.3±2.1b |
|
100±28b |
114±27b |
aP＜0.05, bP＜0.01 vs pretrauma; cP＜0.01 vs control.2.2 呼吸频率和气道压的改变 致伤即刻，对照组犬呼吸暂停，气道压峰值(ppi)较致伤前显著升高（P＜0.01），约5 s之后呼吸逐渐加深加快, 致伤后20 min，fr及ppi均显著升高(P＜0.01)，致伤后40及60 min, fr已恢复至致伤前水平, 而ppi则呈渐进性升高. iPPV组和HFJV组犬在致伤即刻及20 min,上述指标变化与对照组相似. 应用IPPV后，fr控制在16·min-1, ppi较对照组显著升高（P＜0.01）；随着时间的延长,ppi呈渐进性升高.应用HFJV后，fr控制在100·min-1, ppi较对照组亦显著升高（P＜0.01）；随着时间的延长，ppi呈渐进性升高. hFJV组犬ppi较IPPV组犬显著降低(P＜0.01,Fig1).
图 1 胸部火器伤犬气道压峰值(ppi)的改变
fig 1 Changes of peak inspiratory pressure(ppi) in dogs with thoracic gunshot wounds( ±s, kPa)
aP＜0.05, bP＜0.01 vs pretrauma; cP＜0.01 vs control; dP＜0.01 vs IPPV. IPPV:interval postive pressure ventilation;HEJV:high frequency jet ventilation.
2.3 动脉血气的改变 致伤后20 min, 对照组犬pao2,pH,SaO2,血红蛋白含量［ρ(Hb)］及红细胞体积分数（Φrbc）较致伤前均显著降低（P＜0.01），paco2显著升高（P＜0.01）；致伤后40 min及60 min, 上述变化呈渐进性加剧. IPPV组和HFJV组犬在致伤后20 min, 上述指标变化与对照组相似. 应用IPPV 或HFJV后，pao2,SaO2较对照组均显著升高（P＜0.01），paco2显著降低（P＜0.01）, pH有升高趋势, 但未达到显著水平，ρ(Hb)及Φrbc则无明显改变.两组之间无显著差异（Fig 2，Tab 2).
图 2 胸部火器伤犬pao2,paco2及SaO2的改变
fig 2 Changes of pao2，paco2 and saO2 in dogs with thoracic gunshot wounds（X±s）. iPPV,HEJV:The same as Fig 1
表 2 胸部火器伤犬血红蛋白含量［ρ(Hb)］及红细胞体积分数(Φrbc)的改变
tab 2 Changes of pH, hemoglobin content［ρ(Hb)］ and hematocrit(Φrbc) in dogs with thoracic gunshot wounds （X±s）
| |
ρ(Hb)/(g·L-1) |
φrbc/% |
| Time |
|
|
| |
Control(n=6) |
IPPV(n=8) |
HFJV(n=5) |
Control(n=6) |
IPPV(n=8) |
HFJV(n=5) |
| Pre trauma |
13.9±0.7 |
12.4±2.9 |
14.4±0.8 |
42±3 |
40±8 |
44±4 |
| Post 20 min |
10.0±0.8b |
10.8±2.7a |
10.3±0.8b |
30±1b |
33±8a |
32±3b |
| 1 h |
8.0±0.9b |
8.8±1.9b |
9.2±1.8b |
28±2b |
26±6b |
31±4b |
| 2 h |
|
9.3±2.6b |
10.0±0.8b |
|
29±6b |
29±3b |
| 3 h |
|
9.7±2.0b |
9.0±1.3b |
|
29±6b |
27±4b |
| 4 h |
|
9.5±2.1b |
10.0±2.1b |
|
30±5b |
30±8b |
aP＜0.05, bP＜0.01 vs pretrauma.2.4 动物存活时间 对照组犬平均存活时间为(38±25) min，其中存活时间不超过1 h的4只，1～2 h的2只. IPPV组犬平均存活时间为(469±328) min，较对照组明显延长，其中存活时间不超过1 h的1只，2～4 h的1只，4～8 h的3只，8～15 h的3只. HFJV组犬平均存活时间为（366±210）min，较对照组明显延长，其中存活时间2～4 h的2只，4～8 h的2只，8～12 h的1只.
2.5 病理改变 两组动物皮肤、胸廓及肺均可见明显伤道，多数动物肋间动、静脉断裂.肺部伤道位于右肺中叶下部或下叶上部，长4～6 cm, 直径1～2 cm，内有凝血块.右肺均可见大片挫伤、出血区和血肿或水肿，面积达30％～90％，部分动物左肺亦可见散在斑片状出血区或水肿，面积为5％～30％. iPPV组少数动物右肺大部水肿、实变，个别动物左肺亦严重水肿、实变. hFJV组个别动物双侧肺可见部分肺不张.光镜下可见肺泡腔内充有大量渗出的浆液和红细胞，HFJV组个别动物可还见部分肺泡萎陷.
3 讨论
加强胸部火器伤伤员现场和运送途中的早期救治已成为火器伤研究的重点课题［2］.然而，由于胸部火器伤死亡率甚高,有关实验研究资料甚少.我们建立的致死性胸部火器伤（弹片伤）犬模型，伤情变化一致，重复性好.研究发现，致伤后20 min，犬pao2，pH和SaO2显著降低，paco2显著升高，且随着时间的延长而加剧，提示胸部火器伤致肺损伤犬早期即可出现明显的呼吸功能不全［1］.本研究表明，动物死亡的主要原因是失血性休克和呼吸功能不全.个别动物在致伤后5～10 min即死亡，主要原因为大出血.经尸检证实，出血的主要部位是肋间动脉，每分钟出血量可高达60～90 mL.因此，加强胸部火器伤的现场或战地救治，是减少阵亡和转运途中死亡，并为以后救治提供条件的关键所在.
胸部火器伤的早期救治，如止血、输液、自体血回输、胸腔闭式引流及气管插管等，已有较多的临床病例报道，认为这些措施操作简便，安全有效［3-5］.并有作者主张早期实施肺切除术以控制出血，提高存活率［6］.鉴于胸部火器伤致肺损伤犬早期即出现明显的呼吸功能不全，给予及时的呼吸支持也是延长存活时间的关键所在.而有关胸部火器伤呼吸支持方式的实验研究尚未见报道.我们曾探讨了HFJV在胸部火器伤致肺损伤犬早期救治中的作用，发现应用HFJV可明显改善动物的气体交换，显著延长动物存活时间.本研究进一步比较了IPPV 和HFJV两种不同通气方式对胸部火器伤致肺损伤犬的救治效果，结果表明，在致伤后20 min应用IPPV或 HFJV均可纠正动物的高碳酸血症，部分改善动物氧合状态，显著延长动物存活时间.两种通气方式的作用效果大致相同. 提示应用IPPV和 HFJV在胸部火器伤致肺损伤犬早期救治中具有重要意义.
IPPV与HFJV是两种机制迥异的机械通气方式. IPPV在通气过程中容积和(或)压力波动的幅度较大，而过大的容积和(或)压力波动可加重肺水肿，减少周期性波动对肺有一定保护作用［7］. hFJV作为一种新型通气方式，具有高通气频率（60～200次/min）、小潮气量(少于死腔量)、气道开放、低气道压、对循环功能干扰小、不影响自主呼吸等特点，已广泛应用于麻醉、复苏、危重病急救和呼吸治疗中［8,9］.我们研究发现，早期应用IPPV 和HFJV后均未能完全纠正胸部火器伤致肺损伤犬的低氧血症，且未能使动物长期存活，其主要原因可能为严重的低血容量休克和肺损伤（肺水肿）.尸检发现，IPPV组动物存活时间较长者，多数出现双侧肺水肿.胸部火器伤后肺水肿的形成可能与高速投射物的直接损伤、瞬时空腔效应、血管内液压效应及介质释放等因素有关.此外，应用IPPV时气道压峰值较高，而较高的气道压也可能使肺水肿进一步加重.鉴于HFJV设备简单，使用方便，且气道保持开放，气道压低，其在战伤急救和伤病员空运后送时可能发挥独特的作用，有待进一步探讨.
总之，本研究结果表明，严重胸部火器伤致肺损伤犬早期即可出现明显的呼吸功能不全.应用间歇正压通气和高频喷射通气均可纠正胸部火器伤致肺损伤犬的高碳酸血症，部分改善氧合状态，延长动物存活时间.
致 谢 刘荫秋教授在实验中给予悉心指导，谨致谢意.
基金项目：全军“九五”指令课题(96L046)
作者简介：孙喜庆(1965-)，男(汉族)，河北省正定县人.博士，副教授，主任，硕士生导师.
孙喜庆（第四军医大学 航空航天医学系航空航天生物动力学教研室)
李兵仓（第三军医大学大坪医院野战外科研究所六室)
蔡建辉（西京医院胸心外科, 陕西 西安 710033)
李曙光（第三军医大学大坪医院野战外科研究所六室)
郭建军（西京医院胸心外科, 陕西 西安 710033)
张良潮（第三军医大学大坪医院野战外科研究所六室)
刘维永（西京医院胸心外科, 陕西 西安 710033)
王大田（第三军医大学大坪医院野战外科研究所六室)
陈志强（第三军医大学大坪医院野战外科研究所六室）
参考文献:
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