胡玉潔 李平 張曼莉

安徽醫(yī)科大學(xué)空軍臨床學(xué)院（安徽合肥 230032）

近年來(lái)，隨著高新技術(shù)在軍事領(lǐng)域的逐步發(fā)展和廣泛應(yīng)用，使得現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)呈現(xiàn)出殺傷力強(qiáng)，戰(zhàn)傷員傷情復(fù)雜，傷型傷類增多，救治難度大等特點(diǎn)，戰(zhàn)時(shí)一線救治任務(wù)隨之加重，如何提高衛(wèi)勤人員戰(zhàn)傷救治能力是保障軍隊(duì)?wèi)?zhàn)斗力的第一要?jiǎng)?wù)。調(diào)查研究顯示，靜脈治療作為一項(xiàng)救護(hù)技術(shù)，在戰(zhàn)時(shí)的應(yīng)用率占所有救護(hù)技術(shù)的50%左右［1］，因此，快速準(zhǔn)確地為戰(zhàn)傷員建立靜脈通路，實(shí)施靜脈治療無(wú)疑是緩解傷情和挽救生命的第一步［2］。由于未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)的不確定性，戰(zhàn)傷發(fā)生和救治環(huán)境的不可預(yù)見性等特點(diǎn)，衛(wèi)勤人員可能需要在夜間、野外等無(wú)光照情況下為批量傷員實(shí)施救護(hù)任務(wù)，但在救治環(huán)境光線不足而傷員又急需靜脈治療情況下，衛(wèi)勤人員無(wú)法看清傷員靜脈血管，更難以實(shí)施靜脈治療，延誤傷員的搶救時(shí)機(jī)［3］。在沒有任何輔助技術(shù)或設(shè)備的協(xié)助下，要想保證靜脈穿刺有效性，只能通過(guò)加強(qiáng)平時(shí)訓(xùn)練，模擬暗光環(huán)境下操作以期獲得實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，然而該方法收效甚微［4］。為解決野戰(zhàn)無(wú)光照環(huán)境下的靜脈穿刺難題，本研究通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新，自行研發(fā)一種在野外無(wú)光照條件下也能實(shí)施靜脈輸液治療的輔助技術(shù)，并模擬無(wú)光照環(huán)境下靜脈穿刺輔助技術(shù)的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)，具體內(nèi)容如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取北京市某工程兵訓(xùn)練部隊(duì)429名靜脈輸液戰(zhàn)士作為研究對(duì)象，模擬野外無(wú)光照環(huán)境下靜脈穿刺輔助技術(shù)的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)，年齡18～25歲，均為男性。納入標(biāo)準(zhǔn)：醫(yī)生醫(yī)囑需要進(jìn)行靜脈輸液治療；年齡在18歲以上；穿刺部位為手背靜脈，穿刺部位無(wú)創(chuàng)傷、硬結(jié)等；自愿參與本研究；排除標(biāo)準(zhǔn)：合并其他疾病不能接受靜脈治療；穿刺部位有創(chuàng)傷者。按照隨機(jī)數(shù)字表法分為觀察組（215例）和對(duì)照組（214例），由該部隊(duì)衛(wèi)生隊(duì)訓(xùn)練時(shí)間2年以上的衛(wèi)生員實(shí)施操作。在操作開始前，征得其本人同意，參與者可以在任何時(shí)間提出中止實(shí)驗(yàn)的要求，本實(shí)驗(yàn)經(jīng)過(guò)醫(yī)院倫理委員會(huì)審核批準(zhǔn)，遵從醫(yī)療道德。

1.2 研究工具

1.2.1 靜脈穿刺輔助技術(shù) 靜脈穿刺輔助技術(shù)主要包括紅外成像和投影顯像兩項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)研究，靜脈血管探尋主要是利用人體血液中含氧血紅蛋白和去氧血紅蛋白二者對(duì)不同波長(zhǎng)的近紅外光吸收系數(shù)具有明顯差異的原理區(qū)分動(dòng)、靜脈血管［5］。經(jīng)多次試驗(yàn)研究后發(fā)現(xiàn)人體組織對(duì)850 nm波長(zhǎng)的紅外光吸收效果明顯［6］，本研究以此為依據(jù)，利用光譜學(xué)方法對(duì)生物組織進(jìn)行檢測(cè)，研制出一種紅外發(fā)射裝置，由16個(gè)波長(zhǎng)為850 nm的紅外半導(dǎo)體發(fā)光二極管組成，當(dāng)近紅外線照射到皮膚組織后，由于血紅蛋白和去氧血紅蛋白的紅外光吸收系數(shù)差異，從手背靜脈透射的紅外線不同，使靜脈與周圍皮膚組織區(qū)分開，完成靜脈血管的探尋顯示；血管的有效區(qū)分是其第一步，投影顯像也必不可少，CMOS圖像傳感器的紅外線攝像機(jī)是本研究的核心技術(shù)，CMOS攝像機(jī)通過(guò)光電信號(hào)轉(zhuǎn)換與數(shù)據(jù)輸出將其功能集成于圖像傳感芯片，在攝像過(guò)程中，圖像傳感片可將采集到的光子信號(hào)轉(zhuǎn)換為電子信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)模擬和數(shù)字電路功能。CMOS攝像機(jī)與傳統(tǒng)的CCD攝像機(jī)相比，省去了視頻信號(hào)傳輸與轉(zhuǎn)換的電路設(shè)計(jì)，其集成度高、結(jié)構(gòu)緊密、體積小，功耗低、可靠性高，達(dá)到小型化成像系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)［7］。紅外攝像裝置將從濾光片濾過(guò)的手背靜脈透射的紅外線以及人體自身反射的紅外線形成光學(xué)圖像信號(hào)傳遞到圖像傳感器表面轉(zhuǎn)為電信號(hào)，經(jīng)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像信號(hào)后，傳輸至圖像處理裝置進(jìn)行加工處理，將血管影像實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地呈現(xiàn)在靜脈顯示屏上，以便引導(dǎo)醫(yī)護(hù)人員準(zhǔn)確、快速地為患者實(shí)施靜脈穿刺。

1.2.2 工作原理 如圖1所示，紅外發(fā)射器由近紅外半導(dǎo)體發(fā)光二極管組成，是一種用半導(dǎo)體器件把電能直接轉(zhuǎn)化為光能的光源，二極管發(fā)出的波長(zhǎng)為850 nm的近紅外線照射到人體皮膚組織，而脫氧血紅蛋白可以吸收850 nm左右波長(zhǎng)的近紅外線，導(dǎo)致靜脈部分的透射減少，產(chǎn)生與周圍組織不同的回光信號(hào)，當(dāng)透射的信號(hào)傳遞到由紅外攝像機(jī)和圖像處理器組成的紅外線接收器時(shí)，其反射的光學(xué)圖像信號(hào)透射到圖像傳感器表面轉(zhuǎn)為電信號(hào)，再經(jīng)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換成為數(shù)字圖像信號(hào)，后將其傳送到圖像處理器加工處理，得到清晰的圖像［8］。

圖1 靜脈穿刺輔助技術(shù)工作原理圖Fig.1 Working principle diagram of venous puncture auxiliary technique

1.2.3 結(jié)構(gòu)組成 靜脈穿刺輔助技術(shù)由紅外發(fā)射裝置1、圖像采集裝置（紅外攝像裝置2、紅外濾光片3）、圖像處理裝置4、靜脈顯示裝置5、弧形支架6、底座7和電源8組成（圖2）。圖像采集裝置鉸接設(shè)置在弧形支架6頂端，弧形支架6底端與底座7鉸接，圖像采集裝置中紅外攝像裝置2將從紅外濾光片3濾過(guò)的手背靜脈透射的紅外線，形成光學(xué)圖像信號(hào)傳遞到圖像傳感器表面轉(zhuǎn)為電信號(hào)，經(jīng)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像信號(hào)后，傳輸至圖像處理裝置4進(jìn)行加工處理獲得清晰的圖像，由此，在靜脈顯示裝置5上實(shí)時(shí)、清晰、動(dòng)態(tài)顯示血管走形，輔助護(hù)士進(jìn)行靜脈穿刺。

圖2 靜脈穿刺輔助技術(shù)原理樣機(jī)結(jié)構(gòu)圖Fig.2 The structure of the principle prototype of venipuncture assisted technique

1.2.4 性能特點(diǎn) 靜脈穿刺輔助技術(shù)的性能指標(biāo)包括：（1）紅外發(fā)射裝置光照度，其范圍為30～60 LUX；（2）靜脈顯示裝置圖像分辨率不低于300 TVL；（3）平均故障間隔時(shí)間（MTBF）：≥ 240 h；（4）電池供電條件下，可連續(xù)工作160 min；（5）展開撤收時(shí)間測(cè)試：≤2 min；（6）裝置電源開關(guān)靈活、可靠，其他緊固件無(wú)松動(dòng)；（7）紅外發(fā)射裝置為玻璃材質(zhì)，外形尺寸為直徑（25±5）mm；長(zhǎng)（80±5）mm；（8）靜脈顯示裝置屏幕尺寸為4.3 in。

1.3 干預(yù)方法 夜間野外訓(xùn)練場(chǎng)，模擬黑暗環(huán)境，關(guān)閉附近燈光。對(duì)照組戰(zhàn)士在SUNWAZI軍用強(qiáng)光手電筒的照射下實(shí)施靜脈輸液，觀察組戰(zhàn)士使用靜脈穿刺輔助技術(shù)原理樣機(jī)實(shí)施靜脈輸液治療。兩組戰(zhàn)士輸入液體均為0.9%的氯化鈉溶液，穿刺工具為天津哈娜好有限公司生產(chǎn)的一次性帶針輸液器，使用時(shí)，先綁好止血帶，囑戰(zhàn)士握住紅外透射手柄，常規(guī)消毒穿刺部位皮膚、確認(rèn)排氣、進(jìn)針見回血、固定針體，穿刺完成后觀察15 min并詢問(wèn)穿刺部位反應(yīng)。

1.4 觀察指標(biāo) 實(shí)驗(yàn)觀察指標(biāo)包括一次性穿刺成功率即衛(wèi)生員在靜脈穿刺輔助技術(shù)協(xié)助下一次靜脈穿刺成功且3～5 min后輸液通暢，局部無(wú)外滲、腫脹［9］；建立單個(gè)靜脈通路的時(shí)間即衛(wèi)生員從二次排氣后實(shí)施穿刺至靜脈回血松開止血帶的所用時(shí)間；穿刺部位不良反應(yīng)發(fā)生率即液體輸入15 min后靜脈穿刺部位出現(xiàn)疼痛、紅腫、水腫、滲出、血管周圍淤血等反應(yīng)的發(fā)生情況［10］。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 所有數(shù)據(jù)運(yùn)用Microsoft Excel統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)量資料采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差描述，計(jì)數(shù)資料采用率描述，穿刺成功率和不良反應(yīng)發(fā)生率采用χ2檢驗(yàn)，穿刺時(shí)間采用t檢驗(yàn)，以P＜0.05表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 一次性穿刺成功情況比較 對(duì)照組214例戰(zhàn)士在強(qiáng)光手電筒照射下，有162例穿刺成功，52例穿刺失敗，穿刺成功率為75.7%，觀察組215例戰(zhàn)士在靜脈穿刺輔助技術(shù)引導(dǎo)下，有206例穿刺成功，僅有9例穿刺失敗，穿刺成功率為95.8%，兩組比較，觀察組一次穿刺成功率明顯高于對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05，表1），靜脈穿刺輔助技術(shù)使用效果，見圖3。

2.2 建立單個(gè)靜脈通路時(shí)間分析 對(duì)照組162穿刺成功的戰(zhàn)士，建立單個(gè)靜脈通路的平均時(shí)間為（89.94±12.38）s，觀察組206例穿刺成功的戰(zhàn)士，建立單個(gè)靜脈通路的平均時(shí)間為（66.38±11.34）s，兩組比較，觀察組患者建立單個(gè)靜脈通路的時(shí)間明顯低于對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05，表2）。

表1 兩組一次性穿刺成功率比較Tab.1 Comparison of one?time puncture success rate between two groups %

圖3 模擬黑暗環(huán)境下使用效果圖Fig.3 Use renderings in simulated dark environments

表2 兩組建立單個(gè)靜脈通路時(shí)間比較Tab.2 Time comparison of single vein access between two groups s，±s

表2 兩組建立單個(gè)靜脈通路時(shí)間比較Tab.2 Time comparison of single vein access between two groups s，±s

組別對(duì)照組觀察組例數(shù)162 206時(shí)間89.94±12.38 66.38±11.34 t值9.361 P值0.000

2.3 穿刺不良反應(yīng)發(fā)生情況分析 對(duì)照組162例穿刺成功的戰(zhàn)士，輸液15 min后評(píng)估穿刺部位情況，有145例輸液正常，17例穿刺部位出現(xiàn)滲出、局部腫脹、疼痛、淤血等不良反應(yīng)，不良反應(yīng)發(fā)生率達(dá)10.49%，觀察組206例穿刺成功的戰(zhàn)士中198例輸液正常，僅有8例局部出現(xiàn)輕微疼痛反應(yīng)，不良反應(yīng)發(fā)生率為3.88%，兩組比較，觀察組不良反應(yīng)發(fā)生率明顯低于對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05，表3）。

表3 兩組不良反應(yīng)發(fā)生情況比較Tab.3 Comparison of adverse reactions between the two groups %

3 討論

3.1 靜脈穿刺輔助技術(shù)對(duì)提高戰(zhàn)傷救治效率的影響 隨著高新技術(shù)條件下戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境和戰(zhàn)傷類型的不斷變化，使得戰(zhàn)傷救治逐漸成為提高軍隊(duì)?wèi)?zhàn)斗力關(guān)注的重點(diǎn)。戰(zhàn)傷救治強(qiáng)調(diào)的是在特殊環(huán)境下實(shí)施救援，其最主要的特征是短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生批量傷員、救治環(huán)境不可預(yù)測(cè)經(jīng)常在黑暗環(huán)境下進(jìn)行、有限的救治設(shè)備等，這使得衛(wèi)勤人員完成戰(zhàn)傷救治任務(wù)的難度加大［11-12］。此外，戰(zhàn)場(chǎng)上傷員負(fù)傷后的搶救時(shí)機(jī)有限，戰(zhàn)傷救治的時(shí)效性研究表明，若要求傷員的病死率低于25%，最佳救治時(shí)間段為負(fù)傷后10 min之內(nèi)，急救時(shí)間每延遲1 min，傷者的病死率隨之增加0.9%［13］，而建立靜脈通道是傷員初級(jí)生命支持的關(guān)鍵步驟，美國(guó)在《2015心肺復(fù)蘇指南》中提出，戰(zhàn)傷救援人員應(yīng)在90 s以內(nèi)成功為傷員建立靜脈輸液通道，以挽救其生命［14］。由此可見，如何在戰(zhàn)場(chǎng)復(fù)雜環(huán)境下迅速為傷員建立靜脈通道支持，是把握傷員救治時(shí)機(jī)、提高救治效率的重要保證。本研究運(yùn)用的靜脈穿刺輔助技術(shù)創(chuàng)造性的將紅外成像技術(shù)和投影顯像技術(shù)應(yīng)用于靜脈可視化研究中，利用靜脈血液中去氧血紅蛋白對(duì)近紅外線的特異性高吸收峰值，經(jīng)過(guò)光電轉(zhuǎn)換和圖像處理，準(zhǔn)確地區(qū)分靜脈血管與周圍組織，成功將靜脈血管轉(zhuǎn)化為高分辨率、高靈敏度的穩(wěn)定圖像，在黑暗環(huán)境下清晰顯示傷員血管走形、進(jìn)針深淺程度以及靜脈回血情況，一次穿刺成功率高達(dá)95.8%，穿刺用時(shí)為（66.38±11.34）s，不良反應(yīng)發(fā)生率低，避免了戰(zhàn)地衛(wèi)生員在光源受限的情況下盲目穿刺，減少了血管損傷，在野外戰(zhàn)傷救援中輔助衛(wèi)勤人員進(jìn)行血管評(píng)估與靜脈穿刺中具有顯著效果。

3.2 靜脈穿刺輔助技術(shù)對(duì)保證作戰(zhàn)安全性的影響 調(diào)查研究顯示，各種靜脈可視化技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于平時(shí)醫(yī)療、突發(fā)公共事件、自然災(zāi)害等各種應(yīng)急救援中［15］，但戰(zhàn)場(chǎng)救治環(huán)境下衛(wèi)勤人員攜帶的醫(yī)療設(shè)備與平時(shí)救援有所不同，它必須具備體積小、重量輕、適用性強(qiáng)、穩(wěn)定性高、便攜通用等特征，此外，戰(zhàn)地救援具備最重要的特征是防護(hù)性好、隱蔽性強(qiáng)，保證作戰(zhàn)的安全性是其最關(guān)鍵的性能特點(diǎn)，就目前大多數(shù)靜脈可視化裝備而言普遍存在需要外接電源、設(shè)計(jì)體積大、外界光源下使用等問(wèn)題，野外移動(dòng)環(huán)境下應(yīng)用時(shí)攜帶存放不便，其穩(wěn)定性更難以保證，尤其在夜間救援時(shí)，若產(chǎn)生其他外界光源或電子設(shè)備指示燈發(fā)出亮光等情況都有可能直接暴露重要作戰(zhàn)信息，對(duì)作戰(zhàn)結(jié)果產(chǎn)生關(guān)鍵影響，甚至威脅戰(zhàn)士生命安全。本研究提出的靜脈穿刺輔助技術(shù)可以不受外界光線限制，適用于各種條件尤其是在暗光環(huán)境下也能清晰顯示手背血管走向，經(jīng)中央軍委后勤保障部衛(wèi)生局藥品儀器檢驗(yàn)所檢驗(yàn)具有體積小、質(zhì)量輕、便于攜帶、可折疊存放、無(wú)需外接電源、在黑暗環(huán)境下不會(huì)產(chǎn)生亮光等特征，完全符合野外環(huán)境下的救援工作，對(duì)保證作戰(zhàn)安全性，保障軍隊(duì)?wèi)?zhàn)斗力具有重要作用。該技術(shù)已在休克、老人、兒童、肥胖患者中得到廣泛運(yùn)用［3］，一次性穿刺成功率可達(dá)90%以上，臨床實(shí)用性強(qiáng)，受環(huán)境影響小。

綜上所述，靜脈穿刺輔助技術(shù)能夠滿足野外條件下尤其是在黑暗等光照不足環(huán)境中的戰(zhàn)傷救治任務(wù)，實(shí)現(xiàn)了在有限的救援時(shí)間內(nèi)為傷員建立靜脈通道，完成初級(jí)生命支持，避免延誤搶救時(shí)機(jī)的目的，一定程度上完善了我軍醫(yī)療衛(wèi)生裝備體系，在實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練中將具有廣泛的應(yīng)用前景。

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