海水浸泡性體溫過低癥的病理生理學研究進展

陳麗娜，奐劍波，史成和，韓志海

海水浸泡性體溫過低癥的病理生理學研究進展

陳麗娜，奐劍波，史成和，韓志海

海水浸泡性體溫過低癥是近年海戰傷研究的重點內容，對其病理生理改變的研究進展進行總結有利于推進該領域的基礎理論研究，最終提高低溫傷員的救治水平。

海水浸泡；體溫過低癥；病理生理學

意外性體溫過低癥是指人體由于各種原因導致機體核心體溫下降到35℃以下的狀態[1]，常發生于嚴重低溫外界環境中，主要包括冷水浸泡、寒冷作業。海水浸泡性體溫過低癥即低溫海水浸泡引起的體溫過低癥。由于海水的導熱系數是空氣的幾十倍，因此人員落海后機體散熱很快，極易發生體溫過低癥。海水具有低溫、高滲、高鉀等特殊性，大多數墜海人員主要死亡原因為體溫過低癥。機體浸泡在不同水溫下耐受時間不相同，水溫越低，患者存活時間越短，病死率越高[2-3]。低溫海水中，落水者僅浸泡幾小時，生命就會受到極大威脅；同時海水浸泡的時間愈長，機體臟器功能惡化程度愈嚴重。重度低溫環境，機體的病理生理會發生很大改變，如酸中毒、脫水、低氧、凝血障礙、電解質紊亂、呼吸衰竭、心功能不全，其中低溫、酸中毒和凝血障礙被稱為創傷患者的“死亡三聯征”[4]，三者互為因果，惡性循環。因此，海水浸泡性體溫過低癥的研究一直是國內外軍事醫學和急救醫學的重要課題之一。

1 海水浸泡性體溫過低癥的分級

一般按照機體核心溫度可分為3級，輕度體溫過低癥指核心體溫在32.0～35.0℃之間，此時患者體溫調節中樞基本正常[5]，主要表現為意識清醒、明顯寒戰、呼吸急促、心率增快、皮膚蒼白、心輸出量增加、血壓增加。中度體溫過低癥指核心體溫在28.0～31.9℃之間，患者寒戰消失、神志淡漠、記憶力下降、思維混亂、發音含糊、生理反射減弱、肌肉關節僵硬、心臟收縮功能抑制、心輸出量下降、意識逐漸喪失，可能會出現心房顫動等心律失常。重度體溫過低癥指核心體溫低于28.0℃，患者處于半昏迷或昏迷狀態，無寒戰、脈搏消失、呼吸極度微弱、肺水腫、幻覺、反射消失、瞳孔擴大、心輸出量降低、血壓下降，此時患者極易發生心室顫動等心律失常，嚴重者可發生心搏驟停或死亡[6]。

體溫過低癥也可以按照瑞士分級法分為4級[1]，Ⅰ級:患者神志清醒、顫抖，對應核心體溫為32～35℃；Ⅱ級:患者神志減弱、無顫抖，對應核心體溫28～32℃；Ⅲ級:患者無意識、無顫抖，出現一些嚴重的臨床癥狀，對應核心體溫24～28℃；Ⅳ級:沒有嚴重的臨床癥狀，對應核心體溫＜24℃。瑞士分級法主要適用于院前體溫過低癥患者評估或者沒有醫療條件及時測量患者核心體溫的情況下，根據臨床表現對體溫過低癥患者進行大致分級，然后迅速作出判斷以進行后續分級救治，目前這種分級是國際上比較公認的標準。

2 海水浸泡性體溫過低癥對機體各系統的影響

2.1 神經系統 短時間的輕度低溫有利于腦損傷的保護，長時間的重度低溫海水浸泡降低腦血流，減弱腦血管的功能，對中樞神經系統功能產生抑制作用。輕度低溫時，機體神經系統的主要表現是腦代謝降低。研究表明，當核心體溫低于37℃時，每降低1℃，腦代謝降低6%～10%[7]。常溫環境下，中樞神經系統對缺血、缺氧的耐受時間為4～6 min，輕度低溫時，一方面降低大腦代謝率，另一方面抑制氧自由基的釋放及減輕自由基造成的脂質過氧化，保護大腦免受缺血的損傷，消除腦缺血導致的組織病理神經損傷。因此，輕度短時間低溫浸泡可提高大腦對缺血、缺氧的耐受性，降低顱腦損傷后腦組織的耗氧量及乳酸堆積。輕度低溫也可以通過減少水通道蛋白的過表達，降低血腦屏障通透性，減輕腦水腫，適當的低溫對機體有一定的保護作用。Jin等[8]研究發現，亞低溫可以通過延緩腦創傷患者同側海馬細胞的死亡對機體產生保護作用，并且這一效應與自體吞噬和其他細胞死亡機制相互聯系。大量臨床試驗和動物實驗研究表明，亞低溫對腦損傷具有不可代替的保護和治療作用[9-12]。但是隨著核心體溫的進一步降低，浸泡低體溫海水時間延長，患者會出現一些不可逆的癥狀，如意識錯亂、神志淡漠、思維混亂，此時低溫會造成顱腦損傷患者病情的進一步加重，其可能機制為重度低體溫引起腦損傷的脂質過氧化和細胞內的鈣離子超載，引起大腦神經元骨架破壞，加速凋亡。當機體達到重度低體溫時，大腦代謝速率下降到基礎值的20%，患者會陷入昏迷或半昏迷，表現出行為異常、出現幻覺、全身深腱反射和瞳孔對光反射消失。

2.2 心血管系統 短時間輕度低體溫刺激可興奮心血管系統，較長時間低溫海水浸泡會降低體內生理反應各種酶的活性，減弱對外界的應激反應，比如腎素、血管緊張素及內皮素的合成和釋放減少，抑制心血管的功能。低體溫早期階段，交感神經興奮引起外周血管收縮，患者心率、血壓和心肌耗氧量稍增加。中重度低體溫時，心肌收縮力和功能受到明顯抑制，心率下降、心肌耗氧量減少，心輸出量、平均動脈壓降低，同時抗利尿激素分泌減少和腎臟抗利尿激素受體數量降低，引起低溫利尿，導致機體處于低血容量狀態。心電傳導系統對溫度很敏感，低體溫降低心臟起搏細胞的去極化、延長潛伏期、減慢心肌脈沖的傳導，最終導致不正常的復極化[13]。輕中度低體溫下機體常見的心電圖表現為PR間期延長、QT間期延長、QRS波增寬；重度低體溫時，常見的心律失常有心房顫動、室上性心動過速、室性心動過緩、左右房室傳導阻滯；最常見的是心房顫動，心房顫動是機體室上性心動過速或心室顫動發生的前兆。當核心體溫低于33℃時，心電圖上會出現特異性的J波，J波又稱Osborn波，大約80%體溫過低癥患者會出現J波；它是一種出現在QRS-ST波之間具有特征性的偏曲波形，并且隨著溫度降低J波變得更加明顯[14]。重度低體溫患者心室顫動的原因仍不清楚，可能由于低鉀、高鉀、酸中毒等誘因刺激，這種并發癥常常是不可逆的，并且心臟組織對抗心律失常藥和除顫反應性降低，此時電復律很難恢復正常的心功能[15]。當機體溫度低于20℃以下時，不能觸及脈搏，患者隨時可發生心搏驟?；蛘咚劳鯷16-17]。

2.3 呼吸系統 低體溫對呼吸系統的影響是多方面的。輕度冷海水浸泡時，患者表現呼吸急促、過度換氣，當機體溫度低于33℃時，呼吸受到抑制，呼吸速率下降、頻率降低、幅度變淺、每分通氣量下降、纖毛運動減弱、呼吸道黏膜功能降低、分泌物增加及咳嗽反射減弱。輕度體溫過低癥患者可表現堿中毒，其原因為溫度降低時，機體耗氧量下降，含碳氣體產生減少及二氧化碳的溶解度增加，導致二氧化碳分壓降低，同時低溫下膜通透性和溫度敏感型跨膜蛋白的離子交換功能改變，導致pH值增加[18]，發生堿中毒；當低溫進一步降低時，機體的心肺功能衰竭，會引起代謝性酸中毒。雖然低溫時機體可以通過降低代謝減少氧需求，但是中重度低體溫時氧輸送能力明顯降低，機體表現明顯缺氧，易引起乳酸中毒，因此低溫下機體常常出現混合型酸堿紊亂。低溫下肺臟分泌的各種促炎因子和抑炎癥因子也發生改變[19]，輕度低體溫延遲促炎癥因子[白介素-6(interleukin-6，IL-6)、IL-8、IL-10]的釋放，降低中性粒細胞的數量和功能，削弱白細胞的趨化性和吞噬作用[20]，從而增加肺炎發生率和患者病死率[21]。與中度低體溫(28℃)相比，重度低體溫(21℃)患者體內促炎癥因子IL-β1的釋放明顯增加，導致全身炎癥反應[22]。重度體溫過低時，出現明顯呼吸抑制，表現呼吸微弱、無效腔通氣量增加和非心源性肺實質水腫，最終因呼吸衰竭而死亡。

2.4 消化系統 輕度低體溫會引起胃腸功能受損和蠕動減弱，中重度低體溫可誘發胃潰瘍和急性胰腺炎。輕度低溫海水浸泡會引起機體胃黏膜血流量減少、胃酸分泌增多、胃黏液分泌減少及胃黏膜損傷，嚴重者可發生胃腸道的點片狀潰瘍甚至出血；主要機制為低溫浸泡使得胃黏膜對H＋和胃蛋白酶耐受性降低，胃黏膜細胞的代謝功能發生紊亂和凋亡，最終導致胃腸黏膜潰瘍[23]。重度低體溫環境下，肝功能也會降低，如堿性磷酸酶、丙氨酸氨基轉移酶、門冬氨酸氨基轉移酶均增加[24]。王津等[25]研究發現，海水浸泡的犬模型中，低溫浸泡可導致機體的總蛋白合成能力下降。丙二醛主要反映脂質過氧化物的程度，谷胱甘肽和超氧化物歧化酶是機體內重要的一對氧化和抗氧化物質，保護細胞免受損傷，乳酸脫氫酶是機體內重要的酶。研究發現，長時間的重度低溫環境導致肝臟組織破壞，肝細胞受損，肝臟的氧化應激增強，小鼠肝臟的谷胱甘肽、超氧化物歧化酶、乳酸脫氫酶降低，丙二醛升高[26]。重度低體溫導致機體嚴重缺血、缺氧，此時血容量不足，由于血液優先供應心、腦、肺等重要臟器，加之腸系膜血管收縮，血流量下降，導致腸道黏膜缺血壞死，腸蠕動降低，腸道菌群移位，同時也會導致腸梗阻、胰腺炎、膽汁分泌減少及肝解毒功能降低。

2.5 泌尿生殖系統 低溫刺激后，血管收縮引起機體血容量相對增加，腎小球濾過增加，尿量暫時增多。研究發現，輕度低溫利尿與腎血流動力學、溶質分泌及腎灌注壓無關，主要原因為低溫刺激壓力感受器，引起平均動脈壓增加，同時抑制抗利尿激素的釋放；當核心體溫繼續下降，下丘腦的功能降低時，抗利尿激素進一步降低促進排尿[27]。重度低體溫時，腎血流急劇減少，腎小管缺血變性壞死導致急性腎衰竭，引起機體氮質血癥和電解質紊亂。隨著核心體溫下降，腎臟分泌H＋能力降低，機體可出現酸堿電解質紊亂，如代謝性酸中毒等，低溫下電解質的改變是不可預料的。輕度低體溫可導致低鉀血癥；中重度體溫過低癥時細胞死亡裂解和腎衰竭，可引起高鉀血癥，而血鈉、血鈣、血鎂和氯化物的濃度無明顯改變[13]。輕度或短暫的低體溫會引起機體兒茶酚胺分泌增多，特別是腎上腺素和去甲腎上腺素分泌增加[28]，通過收縮血管對血循環和血管內皮細胞產生效應，但是持久的低溫刺激會對機體產生惡性效應，高的兒茶酚胺含量會損害血管內皮細胞引起局部組織水腫、內皮細胞腫脹、凋亡和漸進性器官損害[29]。重度體溫過低癥時，機體血壓下降，腎灌注降低，內皮細胞受損，引起少尿甚至無尿，最終可導致腎衰竭，進而腎小管變性壞死，重吸收水、電解質、葡萄糖的能力降低。

2.6 血液系統 低溫海水浸泡導致機體嚴重脫水，血液濃度和血液黏稠度增加，核心體溫每降低1℃，紅細胞比容增加2%[30]。輕度低體溫可引起體內血流速度減慢，血小板的聚集黏附能力減弱[31]，同時低體溫是凝血障礙的一個重要的獨立促成因素，低體溫幾乎降低所有的化學反應速率，包括凝血酶促反應活性受到抑制，當體溫低于34℃時，凝血系統中的凝血酶活性降低到其活性的33%左右[32]。低體溫引起凝血因子Ⅰ、Ⅱ、Ⅶ活性降低，造成凝血障礙[33]。輕度體溫過低癥患者，凝血酶原時間和部分凝血酶時間明顯延長，出血時間延長，血栓素A2、B2以及某些糖蛋白的產生也會減少，可導致血小板功能不全。低體溫抑制骨髓造血、脾臟及肝臟功能，這將導致血小板數量暫時減少。低體溫浸泡引起血小板功能不全、凝血酶原時間和部分凝血酶時間延長等綜合改變，可能會導致機體不可逆的凝血障礙[34]，低纖維蛋白原血癥預示著機體有彌散性血管內凝血的傾向。輕度低體溫恢復時，凝血功能和血小板數量及功能會很快逆轉，但是中重度低體溫時，機體出現的代謝紊亂是不可逆的，血小板計數和功能受到嚴重損傷，很難恢復正常。

3 展望

目前海水浸泡性體溫過低癥病死率仍然很高。正常情況下，恒溫動物的體溫調節主要依靠輻射、傳導、對流、蒸發4種方式與外界環境溫度維持恒定[35]；而海水浸泡環境下機體以熱傳導和對流方式為主，熱損失高達正常情況的25倍[30，36]。當機體核心體溫低于35℃時，機體的儲能耗盡，產熱量明顯低于散熱量時，體溫調節中樞失效，機體無法維持正常體溫調節，體溫會隨外界溫度降低而下降，最終因體溫過低而死亡。據報道美國每年有數百人死于體溫過低癥[30]。而在我國，對111名海軍人員進行意外性體溫過低癥認識的調查研究中顯示，30.6%的人員經歷過體溫過低癥[37]。

中重度體溫過低癥患者發生明顯血流動力學和血電解質紊亂，危及患者生命，病死率極高。據統計，低體溫住院患者的病死率大概是12%，中重度體溫過低癥患者病死率可高達40%[37]。中重度體溫過低癥患者，病情嚴重且進展較快，需要給予及時有效的治療。在今后的研究中，全面掌握海水浸泡性體溫過低癥的病理生理規律是其治療的前提，只有這樣才能達到事半功倍的效果，更好地為體溫過低癥患者提供高效的診斷和救治。因此，深入研究海水浸泡性體溫過低癥發展的病理生理機制，并制定有效的、系統的復溫救治體系是海上事故救治成功的關鍵。

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Progress of research about the pathophysiology of seawater immersioned hypothermia

CHEN Lina1，2，HUAN Jianbo2，SHI Chenghe3，HAN Zhihai2
(1.Postgraduate School，Anhui Medical University，Hefei Anhui 230032，China；2.Department of Respiratory Medicine，Navy General Hospital，Beijing 100048，China；3.Naval Injury Treatment Research Center，Navy General Hospital，Beijing 100048，China)

Seawater immersioned hypothermia is the key content in the research of naval battle wounds.This article summarizes the research progress on pathophysiological abnormalities of seawater immersion hypothermia，which not only accelerates basic research in this field but also provides effective treatment strategies for patients with moderate and severe seawater immersion.

Seawater immersion；Hypothermia；Pathophysiology

R365；R834

A

2095-3097(2016)06-0381-04

10.3969/j.issn.2095-3097.2016.06.016

2016-08-15 本文編輯:張在文)

軍隊后勤科研計劃重點項目(BHJ14C009)

230032安徽 合肥，安徽醫科大學研究生學院(陳麗娜)；100048北京，海軍總醫院呼吸內科(陳麗娜，奐劍波，韓志海)，海戰傷救治研究中心(史成和)

韓志海，E-mail:hanzhihai＠sohu.com