柳云恩，　佟昌慈，　叢培芳，　張玉彪，　施　琳，　劉　穎，　劉學(xué)磊，

金紅旭1,2，　高　燕1,2，　侯明曉1,2

沈陽(yáng)軍區(qū)總醫(yī)院　1.急診科；2.全軍重癥(戰(zhàn))創(chuàng)傷救治中心實(shí)驗(yàn)室及

遼寧省重癥創(chuàng)傷和器官保護(hù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧 沈陽(yáng)　110016

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體外膜肺氧合對(duì)撞擊傷致急性肺損傷療效觀察

柳云恩1,2，佟昌慈1,2，叢培芳1,2，張玉彪1,2，施琳1,2，劉穎1,2，劉學(xué)磊1,2，

金紅旭1,2，高燕1,2，侯明曉1,2

沈陽(yáng)軍區(qū)總醫(yī)院1.急診科；2.全軍重癥(戰(zhàn))創(chuàng)傷救治中心實(shí)驗(yàn)室及

遼寧省重癥創(chuàng)傷和器官保護(hù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧 沈陽(yáng)110016

摘要：目的探討體外膜肺氧合(ECMO)對(duì)于重癥創(chuàng)傷導(dǎo)致急性肺損傷(ALI)的治療效果。方法將20只Beagle犬隨機(jī)分為4組(n=5)，分別為正常對(duì)照組(A組)、模型組(B組)、機(jī)械通氣治療組(C組)和ECMO治療組(D組)，使用橡皮彈撞擊致犬肺損傷模型。C組和D組分別經(jīng)過(guò)機(jī)械通氣治療和ECMO治療后，比較兩組在生命體征、血流動(dòng)力學(xué)、血?dú)夥治鲆约把Ｒ?guī)方面的差異。結(jié)果D組心率和呼吸率低于C組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；血流動(dòng)力學(xué)方面，D組平均動(dòng)脈壓、右心房壓和右心室壓改善情況均優(yōu)于C組，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；血?dú)夥治龇矫?，D組PaCO2和PaO2改善情況均優(yōu)于C組，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；血常規(guī)方面，D組紅細(xì)胞計(jì)數(shù)、白細(xì)胞計(jì)數(shù)和血紅蛋白含量等相關(guān)指標(biāo)的改善情況均優(yōu)于C組，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。結(jié)論應(yīng)用ECMO治療重癥創(chuàng)傷導(dǎo)致的急性肺損傷，可以提高救治成功率。

關(guān)鍵詞：體外膜肺氧合；急性肺損傷；機(jī)械通氣；撞擊傷

第一作者：柳云恩(1979-)，男，遼寧葫蘆島人，主治醫(yī)師，博士

體外膜肺氧合(extracorporeal membrane oxygenation，ECMO)是一種改良的人工心肺機(jī)，將靜脈血引出，通過(guò)膜肺進(jìn)行氣體交換，為呼吸或循環(huán)衰竭患者提供體外生命支持，其模式主要有靜脈-靜脈模式(VV-ECMO)和靜脈-動(dòng)脈模式(VA-ECMO)。前者對(duì)血流動(dòng)力學(xué)影響較小，故多用于呼吸衰竭患者；而后者避免了人工泵的使用并減少了出血的風(fēng)險(xiǎn)，故既可用作人工心，又可用作人工肺[1-2]。

急性肺損傷常出現(xiàn)于全身炎癥反應(yīng)綜合征(systemic inflammatory response syndrome，SIRS)，極易轉(zhuǎn)為急性呼吸窘迫綜合征(acute respiratory distress sydrome，ARDS)。急性肺損傷(acute lung injury，ALI)主要表現(xiàn)為進(jìn)行性低氧血癥以及呼吸窘迫，并伴隨急性發(fā)作性呼吸衰竭，急性重癥呼吸衰竭患者病死率可高達(dá)80%[3-4]。近來(lái)研究表明，對(duì)于常規(guī)通氣支持無(wú)效的嚴(yán)重肺創(chuàng)傷和呼吸衰竭，ECMO的及時(shí)應(yīng)用十分必要[5]。本研究通過(guò)建立犬的因重癥創(chuàng)傷導(dǎo)致急性肺損傷的動(dòng)物模型，比較不同組通過(guò)機(jī)械通氣和ECMO治療后，在生命指標(biāo)、血流動(dòng)力學(xué)、血?dú)夥治鲆约把Ｒ?guī)方面的差異，證明在治療重癥創(chuàng)傷導(dǎo)致的急性肺損傷時(shí)，對(duì)傳統(tǒng)機(jī)械通氣治療無(wú)效的患者，可以應(yīng)用ECMO治療，提高救治成功率?，F(xiàn)報(bào)道如下。

1對(duì)象與方法

1.1研究對(duì)象20只成年健康Beagle犬，雌雄不限，體質(zhì)量30～34 kg，由沈陽(yáng)軍區(qū)總醫(yī)院動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中心提供；食物及水由動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中心提供，確保不含對(duì)本實(shí)驗(yàn)結(jié)果引起干擾的成分。將實(shí)驗(yàn)犬隨機(jī)分為4組：正常對(duì)照組(A組)，模型組(B組)，機(jī)械通氣組(C組，行機(jī)械通氣治療)，ECMO治療組(D組，行ECMO治療)，每組各5只犬。A組不做損傷模型，B、C、D組均使用橡皮彈撞擊致犬肺損傷模型。

1.2建模實(shí)驗(yàn)犬均喂養(yǎng)2周，術(shù)前12 h禁食、不禁水。將實(shí)驗(yàn)犬固定于實(shí)驗(yàn)架上，常溫條件下18.4 mm橡皮彈5 m距離致胸部創(chuàng)傷。橡皮彈全彈質(zhì)量18.47～19.23 g，飛行彈質(zhì)量8.31～8.72 g，彈丸最大直徑18.16～18.83 mm，彈速106～125 m/s，動(dòng)能(E)=59.73 J，比動(dòng)能(Es)=21.69 J/cm2。

1.3機(jī)械通氣治療30 mg/kg戊巴比妥鈉靜脈注射，動(dòng)物麻醉后固定，仰臥在手術(shù)臺(tái)上。F6.0～F8.0氣管導(dǎo)管插入并連接呼吸機(jī)，呼吸頻率15次/min，吸入氧氣濃度(FiO2)40%，氧濃度1.00%，潮氣量20 ml/kg。游離右側(cè)股動(dòng)脈，采集動(dòng)脈血標(biāo)本，肝素化置管后連接多道生理信號(hào)采集處理系統(tǒng)。游離左側(cè)股靜脈，置管連接三通，連接輸液裝置。氣管插管和Y型管之間連接雙向流量壓力傳感裝置，連接多道生理信號(hào)采集處理系統(tǒng)，測(cè)量氣道壓力和流量的改變。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中注意麻醉深度，適時(shí)適量追加戊巴比妥鈉，0.03%司可林維持動(dòng)物肌松，以自主呼吸消失為準(zhǔn)。

1.4ECMO治療術(shù)前1 mg阿托品腹腔注射，30 mg/kg戊巴比妥鈉靜脈注射，麻醉動(dòng)物至睫反射消失，固定動(dòng)物于手術(shù)臺(tái)上。F6.0～F8.0氣管插管，連接簡(jiǎn)易呼吸器、氧氣罐和氮?dú)夤?，維持實(shí)驗(yàn)犬的呼吸，調(diào)節(jié)氮?dú)?、氧氣的濃度比以降低吸入的氧氣濃度，將置入的熱稀釋?dǎo)管與有創(chuàng)動(dòng)脈血氧飽和度監(jiān)測(cè)儀和多功能監(jiān)護(hù)儀連結(jié)。游離雙側(cè)股動(dòng)脈、股靜脈及右側(cè)頸靜脈，采用股靜脈-頸靜脈ECMO模式，犬的股靜脈插管和頸內(nèi)靜脈插管與ECMO系統(tǒng)相連，按右股靜脈、儲(chǔ)血器、滾壓泵、氧合器、右頸內(nèi)靜脈的順序連接。激活全血凝固時(shí)間(activated clotting time of whole blood，ACT)維持在140～200 s。體外循環(huán)開(kāi)始時(shí)，膜肺氣血比調(diào)至1∶1，氧合器清掃氣流為純氧，流量2～4 L/min。從心排量所能達(dá)到的最大值為體外循環(huán)血量開(kāi)始，轉(zhuǎn)流建立后，給予全氮?dú)鉄o(wú)氧呼吸。維持血氧飽和度(SaO2)在90%時(shí)的體外循環(huán)血流量。

1.5臨床指標(biāo)與監(jiān)測(cè)方法

每2 h記錄臨床指標(biāo)。通過(guò)多功能監(jiān)護(hù)儀記錄動(dòng)物體溫、心率及呼吸頻率。

1.5.1血流動(dòng)力學(xué)PB760呼吸機(jī)(Puritan-Bennett公司，愛(ài)爾蘭)自帶監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及多功能監(jiān)護(hù)儀觀測(cè)記錄平均動(dòng)脈壓(mean arterial pressure，MAP)、平均肺動(dòng)脈壓(mean pulmonary arterial pressure，MPAP)、心輸出量(cardiac output，CO)、肺毛細(xì)血管嵌頓壓(pulmonary arterial wedge pressure，PAWP)、右心房壓(right artrial pressure，RAP)、右心室壓(right ventricular pressure，RVP)。

1.5.2血?dú)夥治雒? h抽取動(dòng)物血液標(biāo)本，通過(guò)血?dú)夥治鰞x分析酸堿度(pH)、二氧化碳分壓(PaCO2)、氧分壓(PaO2)、血乳酸(LA)水平，并依此計(jì)算靜動(dòng)脈血二氧化碳分壓差值(Pcv-aCO2)和中心靜脈血氧飽和度(ScvO2)。

1.5.3血常規(guī)血細(xì)胞計(jì)數(shù)使用計(jì)數(shù)板對(duì)紅細(xì)胞或白細(xì)胞進(jìn)行計(jì)數(shù)。血紅蛋白測(cè)定取血液20 μl，加到5 ml血紅蛋白轉(zhuǎn)化液中，混勻，靜止5 min，用分光光度計(jì)比色，波長(zhǎng)540 nm，以蒸餾水或空白轉(zhuǎn)化液調(diào)零，測(cè)定吸光度。通過(guò)計(jì)算得到血紅蛋白含量(Hb)。

2結(jié)果

2.1各組臨床癥狀觀察結(jié)果比較B、C、D組實(shí)驗(yàn)犬中彈后均出現(xiàn)明顯的掙扎和嘶叫，精神狀態(tài)緊張，繼而平靜。B組當(dāng)場(chǎng)死亡2只，余3只實(shí)驗(yàn)犬不給予治療，分別于中彈后9.0、11.5和14.4 h后死亡；C組無(wú)當(dāng)場(chǎng)死亡，機(jī)械通氣治療后，分別于25.5、27.0、31.0、36.5和38.0 h后死亡；D組當(dāng)場(chǎng)死亡1只，余4只實(shí)驗(yàn)犬給予ECMO治療后，分別于29.0、34.5、40.0和46.0 h后死亡。所有實(shí)驗(yàn)犬在中彈后進(jìn)行生命體征的多時(shí)點(diǎn)監(jiān)測(cè)，綜合各實(shí)驗(yàn)犬的死亡時(shí)間，B組選取中彈后12 h的測(cè)量指標(biāo)，C組和D組選取中彈后24 h的測(cè)量指標(biāo)，A組選取實(shí)驗(yàn)犬狀態(tài)最好時(shí)的生命體征測(cè)量指標(biāo)進(jìn)行分析。

2.2各組生命體征監(jiān)測(cè)結(jié)果比較4組間實(shí)驗(yàn)犬體溫差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。B組(164±37)次/min的心率和(34.6±1.4)次/min的呼吸率明顯高于A組的(123±24)次/min和(22.4±4.1)次/min，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；C組和D組的心率和呼吸率明顯低于B組，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。D組心率和呼吸率降低程度比C組更明顯，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。這提示，ECMO治療可更好地改善重癥創(chuàng)傷導(dǎo)致急性肺損傷的基礎(chǔ)生命指標(biāo)。見(jiàn)表1。

±s)

注：B組與A組比較，①P<0.05；C、D組與B組比較，②P<0.05；D組與C組比較，③P<0.05

2.3各組血流動(dòng)力學(xué)指標(biāo)比較4組間MPAP和PAWP比較，差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。B組MAP、RAP、RVP和CO明顯高于A組，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。與B組比較，C組及D組的MAP、RAP、RVP和CO均明顯降低，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。D組與C組比較，MAP、RAP和RVP改善更明顯，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。這提示，ECMO治療可更好的改善重癥創(chuàng)傷導(dǎo)致急性肺損傷的血流動(dòng)力學(xué)指標(biāo)。見(jiàn)表2。

±s)

注：B組與A組比較，①P<0.05；C、D組與B組比較，②P<0.05；D組與C組比較，③P<0.05；1 mmHg=0.133 kPa

2.4各組血?dú)夥治鼋Y(jié)果比較4組間pH、Pcv-aCO2和LA比較，差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。B組PaCO2、PaO2和ScvO2明顯高于A組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。C組及D組的PaCO2、PaO2和ScvO2均較B組明顯降低，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。D組與C組比較，PaCO2和PaO2改善更明顯，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；C組和D組ScvO2的差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。結(jié)果顯示，ECMO治療可部分改善重癥創(chuàng)傷導(dǎo)致急性肺損傷的血?dú)庵笜?biāo)。見(jiàn)表3。

±s)

注：B組與A組比較，①P<0.05；C、D組與B組比較，②P<0.05；D組與C組比較，③P<0.05；1 mmHg=0.133 kPa

2.5各組血常規(guī)結(jié)果比較4組實(shí)驗(yàn)犬的血常規(guī)數(shù)據(jù)，B組紅細(xì)胞計(jì)數(shù)(RBC)、白細(xì)胞計(jì)數(shù)(WBC)和Hb明顯高于A組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。C組和D組的RBC、WBC和Hb與B組比較明顯降低，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。D組RBC、WBC和Hb比C組改善更明顯，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，顯示ECMO治療可更好的改善重癥創(chuàng)傷導(dǎo)致急性肺損傷的血常規(guī)指標(biāo)。見(jiàn)表4。

±s)

注：B組與A組比較，①P<0.05；C、D組與B組比較，②P<0.05；D組與C組比較，③P<0.05

3討論

ECMO能明顯改善血液氧合，促進(jìn)體內(nèi)多余的CO2排出，減輕心肺負(fù)荷，提供更多時(shí)間供肺部治療和全身臟器功能的恢復(fù)，尤其對(duì)于外因性肺部損傷所致的ARDS的治療有良好的效果和獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。雖然有研究指出ECMO技術(shù)在提高ARDS存活率方面未見(jiàn)明顯優(yōu)勢(shì)[6-9]；但更多的研究表明，應(yīng)用ECMO治療ARDS有助于患者的生存，應(yīng)在救治呼吸衰竭患者的過(guò)程中被普及和推廣[10-18]。Linden等[19]對(duì)21例經(jīng)ECMO治療后獲得長(zhǎng)期生存的ARDS患者進(jìn)行隨訪，發(fā)現(xiàn)其中多數(shù)存活患者有著良好的體力和社會(huì)能力；同時(shí)，與常規(guī)治療組比較，呼吸道癥狀更少，約3/4的患者仍可從事患病前的職業(yè)，僅在高分辨CT下提示該類患者具有肺纖維化和輕度肺功能異常。

當(dāng)發(fā)生ALI時(shí)，肺的通氣和換氣功能均受損，ECMO通過(guò)承擔(dān)氣體交換或維持血液循環(huán)任務(wù)，使病肺得到了充分的休息[20]，減少有害因素對(duì)肺臟的損害[21]，有利于患者的康復(fù)[22-23]。在本研究的臨床癥狀觀察中發(fā)現(xiàn)，除了當(dāng)場(chǎng)死亡的實(shí)驗(yàn)犬外，ECMO治療組的生存期分別為29.0、34.5、40.0和46.0 h，比機(jī)械通氣治療組的25.5、27.0、31.0、36.5和38.0 h明顯延長(zhǎng)。盡管在實(shí)驗(yàn)結(jié)果中，機(jī)械通氣治療和ECMO治療均能改善重癥創(chuàng)傷所致急性肺損傷的基礎(chǔ)生命指標(biāo)；但是，經(jīng)ECMO治療后的實(shí)驗(yàn)犬的生命指標(biāo)與在正常狀態(tài)時(shí)實(shí)驗(yàn)犬的生命指標(biāo)更相近，更有利于犬的生存。在血流動(dòng)力學(xué)方面，ECMO治療比機(jī)械通氣治療重癥創(chuàng)傷導(dǎo)致的急性肺損傷的血流動(dòng)力學(xué)指標(biāo)改善更明顯，對(duì)血流動(dòng)力學(xué)的影響更小，循環(huán)系統(tǒng)血管阻力以及容量負(fù)荷壓力更低，有利于全身血液回流和心臟功能保護(hù)，對(duì)創(chuàng)傷后急性肺損傷患者的恢復(fù)和生存期的延長(zhǎng)起到了積極作用。血?dú)夥治鼋Y(jié)果顯示，ECMO治療可改善重癥創(chuàng)傷導(dǎo)致急性肺損傷犬的血?dú)庵笜?biāo)。尤其可以明顯改善PaCO2，促進(jìn)CO2的排出，有利于體內(nèi)穩(wěn)態(tài)環(huán)境的維持和肺損傷的恢復(fù)，改善呼吸狀況。同時(shí)，血常規(guī)檢測(cè)結(jié)果表明，ECMO治療可改善重癥創(chuàng)傷導(dǎo)致急性肺損傷的血常規(guī)指標(biāo)，且比機(jī)械通氣治療組更接近未受創(chuàng)傷組。其中，WBC的降低更提示ECMO治療對(duì)于炎癥反應(yīng)的有利影響，表明其有助于創(chuàng)傷應(yīng)激產(chǎn)生的生命體征的變化更快的恢復(fù)平穩(wěn)，有利于患者的恢復(fù)。

我國(guó)的ECMO在急性呼吸衰竭中的應(yīng)用還處于起步階段，仍需加強(qiáng)基礎(chǔ)與臨床研究。而移動(dòng)的ECMO技術(shù)的出現(xiàn)更為及時(shí)搶救患者和提高生存率作出了貢獻(xiàn)[24]。隨著各種新技術(shù)的發(fā)展成熟以及新型膜材料的研發(fā)，ECMO技術(shù)在保證膜肺對(duì)O2和CO2通透性的同時(shí)，各種并發(fā)癥的發(fā)生率在逐漸降低[25]。屆時(shí)，ECMO對(duì)呼吸系統(tǒng)保護(hù)作用的臨床應(yīng)用前景將會(huì)更加廣闊，并將有望成為體外呼吸支持技術(shù)新的發(fā)展方向。

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·體外膜肺氧合·

Effects of extracorporeal membrane oxygenation on acute lung injury induced by severe trauma

LIU Yun-en,TONG Chang-ci,CONG Pei-fang,ZHANG Yu-biao,SHI Lin,LIU Ying,LIU Xue-lei,JIN Hong-xu,GAO Yan,HOU Ming-xiao(Department of Emergency Medicine,and Laboratory of PLA Wound and Trauma Center,The General Hospital of Shenyang Military Command,Shenyang 110016,China)

Abstract：ObjectiveTo investigate the effects of extracorporeal membrane oxygenation on acute lung injury induced by severe trauma in dogs.MethodsTwenty beagle dogs were randomly divided into 4 groups,normal control group(Group A),model group(Group B),mechanical ventilation treatment group(Group C),and ECMO treatment group(Group D).The differences of vital sign,hemodynamics,blood gas analysis and routine blood test were compared between different groups.ResultsThe rate of heart and respiration in Group D was lower than those in Group C(P<0.05).In Group D,value of mean arterial pressure,right atrial pressure and right ventricular pressure was better than those in Group C(P<0.05).Comparing with the value in Group C,the value of PaCO2and PaO2in Group D was better.The number of red cell and white cell,and the content of hemoglobin of routine blood test in Group D was better than those in Group C(P<0.05).ConclusionExtracorporeal membrane oxygenation has a good effect on severe trauma induced acute lung injury.

Key words:Extracorporeal membrane oxygenation;Acute lung injury;Mechanical ventilation;Impact trauma

收稿日期：2015-08-30

通信作者：侯明曉，E-mail:houmingxiao188@163.com

基金項(xiàng)目：2012年遼寧省科技攻關(guān)(201122007)；2012年全軍十二五面上項(xiàng)目(CSY12J002)；2013年全軍十二五面上延續(xù)項(xiàng)目(CSY13J003)

DOI∶10.16048/j.issn.2095-5561.2016.01.01

文章編號(hào)：2095-5561(2016)01-0001-05

中圖分類號(hào)：R563;R654

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A