用于戰現場氣道損傷救治的新型緊急氣管切開裝置

周 正，臧小漪，孟凡皓，邢樂君，靳能皓，喬 波，田 瑜，于文俊，胡隨馨，張海鐘

1 解放軍總醫院第一醫學中心 口腔科，北京 100853；2 解放軍總醫院研究生院，北京 100853；3 解放軍聯勤保障部隊第九八〇醫院 口腔科，河北石家莊 050081

目前氣管插管是臨床中首選的氣道控制方法。在復雜情況下無法進行氣管插管時，應急開放氣道的最有效外科治療措施是氣管切開術[1]。但氣管切開術操作步驟相對較多，花費時間較長，對于分秒必爭的戰現場急救來說不具備良好的時效性。雖然國內外學者對新型氣管切開裝置和方法進行了許多積極的研究，以期簡化氣管切開步驟，縮短操作時間。但這些研究成果的應用場景多為重癥監護或手術室環境，很少能應用于野外環境中，并不符合戰現場急救的要求[2-5]。因此，2005年起解放軍總醫院第一醫學中心口腔科設計開發了一種新型緊急氣管切開裝置——刻度式氣管切開撐開一體鉗，在戰現場急救中可以簡單快速地進行氣管切開，并已取得國家發明專利(專利號：ZL200510116861.7)。目前國內外尚未見類似裝置的相關報道，現將我們的初步研究成果報道如下。

材料和方法

1 實驗器材 刻度式氣管切開撐開一體鉗(北京華康中健科技有限公司生產，專利號：ZL2005 10116861.7)(圖1)。該裝置為不銹鋼材質，包括鉗口和鉗柄，鉗口尖端尖銳，鉗口一側為鋒利的切開刃，從鉗口尖端至鉗身側面標有刻度；氣管切開插管及附件(型號規格：100/810/080，史密斯醫療捷克共和國有限公司)(圖2)；便攜式超聲診斷儀(型號規格：Uprobe全數字超聲顯像診斷儀，廣州索諾星信息科技有限公司)(圖3)。

圖1 刻度式氣管切開撐開一體鉗(A)，一側為鋒利的切開刃，從鉗口尖端至鉗身側面標有刻度(B)Fig.1 Scale-type tracheotomy and expansion forceps (A), with a sharp cutting edge on one side, marked with a scale (B) from the tip of the jaw to the side of the body

圖2 氣管切開插管Fig.2 Tracheostomy cannula

圖3 便攜式超聲診斷儀Fig.3 Portable ultrasonic diagnostic apparatus

2 實驗動物及分組 18只成年小型豬(解放軍總醫院實驗動物中心)，雌雄不限，體質量25～30 kg。將18只小型豬隨機分為3組，每組6只，分別進行環甲膜切開術(SC組)、外科氣管切開術(ST組)和使用刻度式氣管切開撐開一體鉗快速氣管切開術(STEF組)。

3 實驗方法 誘導麻醉使用速眠新Ⅱ 25 mg/kg，咪達唑侖注射液2.0 mg/kg進行肌內注射。維持麻醉使用2.5%七氟烷進行吸入麻醉。備皮。當小型豬麻醉完成，血氧飽和度穩定在95%左右后，將氣管插管拔出至甲狀軟骨水平，并停止供氧，當血氧飽和度降至80%時，開始進行外科操作。本實驗的麻醉由同一名麻醉醫師實施，手術由本文作者完成。麻醉完成后，按照已公開發表并得到廣泛應用的術式對SC組和ST組小型豬分別進行環甲膜切開術和標準氣管切開術[6-8]，記錄操作用時及血氧飽和度變化情況。STEF組操作步驟如下：1)使用超聲診斷儀探測小型豬頸部結構，確定頸部皮膚至氣管前壁的距離，以及各氣管環的位置(圖4，圖5)。2)操作者一只手固定氣管并拉緊皮膚，另一只手使用刻度式氣管切開撐開一體鉗，鉗口刃方朝向軀干，刺破皮膚及皮下組織，根據鉗身側面刻度確定刺入深度與超聲確定的氣管深度相符，使用鉗口內側切開刃縱行切開軟組織并撐開，暴露氣管。用鉗口刺破氣管環間韌帶，將鉗口撐開，挑開2～3節氣管環(以能夠順利插入氣管切開插管為衡量標準)。然后將氣管切開插管沿鉗口送入氣管，小心退出切開鉗以免鉗口劃破氣囊。氣囊充氣，固定氣管切開插管，連接呼吸機(圖6)。3)記錄每次實驗從鉗口刺破皮膚到完成氣管插管的時間、超聲探測所用時間以及血氧飽和度變化情況。

圖4 使用超聲診斷儀探測小型豬頸部結構Fig.4 Detecting the neck structure of miniature pigs with portable ultrasonic diagnostic apparatus

圖5 小型豬頸部超聲探測圖像，可顯示皮膚至氣管前壁距離及預期穿刺深度Fig.5 Ultrasonic detection image of the neck of a miniature pig,which can show the distance from the skin to the front wall of the trachea and the expected penetration depth

圖6 使用刻度式氣管切開撐開一體鉗進行氣管切開 A：鉗口尖端刺破皮膚；B：切開氣管前軟組織；C：按照術前超聲探測深度刺入氣管；D：撐開鉗口擴大軟組織及氣管造口；E：將氣管切開插管順鉗口送入氣管；F：固定氣管切開插管Fig.6 The procedure of STEF on miniature pigs A: Use scaletype tracheotomy and expansion forceps to pierce the skin and subcutaneous tissues; B: Cut the soft tissue before trachea; C: Determine the penetration depth according to the scale on the side of the forceps body to match the depth of the trachea determined by ultrasound; D: The soft tissue was cut longitudinally and opened with a blade to expose the trachea;E: Open the jaws, and then feed the tube into the trachea along the arc of the jaws; F: Fix the tracheostomy cannula

4 評價指標 1)手術時間：記錄三組從切開皮膚到完成氣管切開插管所用時間。2)通氣效果：通過血氧飽和度反映，記錄三組從血氧飽和度降至80%(手術開始時)到血氧飽和度恢復至90%以上的全過程血氧飽和度變化情況。

5 統計學分析 使用SPSS24.0對數據進行統計分析。計量數據以表示，兩組間比較采用兩獨立樣本t檢驗。檢驗水準為雙側α=0.05。

結 果

1 三組手術時間比較 所有18只小型豬均成功完成氣道開放。SC組手術用時(60.0±4.8) s，ST組手術用時(117.5±5.7) s，STEF組手術用時(28.3±2.8) s (圖7)，STEF組手術用時少于SC組和ST組(P＜0.000 1)。STEF組外科操作前使用超聲診斷儀探測用時(13.67±1.03) s，從使用超聲診斷儀到完成氣管插管的時間為(44.0±5.2) s。

圖7 三組建立氣道時間比較(aP＜0.001, vs STEF)Fig.7 Comparison of airway establishment time between the three groups (aP＜0.001, vs STEF)

2 三組通氣效果比較 三組均建立了通暢的呼吸通道，最終血氧飽和度均達到90%以上。三組折線拐點即表示氣道成功開放，血氧飽和度從下降轉為上升，STEF組到達拐點用時最少，ST組用時最多。三組折線在血氧飽和度上升階段斜率分別為kSC=1.56、kST=1.46、kSTEF=1.54，STEF組斜率與SC組、ST組無統計學差異(P ＞ 0.05)，表明STEF組建立的氣道通氣效率與另外兩組基本相同(圖8)。

圖8 三組血氧飽和度變化情況Fig.8 Changes in blood oxygen saturation in three groups

討 論

在戰爭中，頭部和頸部創傷可以造成口腔、頸部出血或鼻咽腔塌陷從而引起氣道阻塞[9]。此外，爆炸產生的高溫氣體會引起吸入性氣道損傷，呼吸道黏膜被高溫灼傷后出現水腫，造成氣道狹窄或梗阻[10]。急性上呼吸道阻塞使傷員無法呼吸到足夠的空氣，必須盡快建立通暢的氣道，否則傷員會遭受缺氧性腦損傷甚至心臟驟停直至死亡，而建立通暢氣道的時間越長，風險就越大[11-12]。

在戰現場環境中，常應用環甲膜切開術作為緊急氣道開放手段，因為環甲膜切開術較氣管切開術操作更簡單、更安全、更快捷，出血更少[13-15]。然而近期有文獻系統回顧分析表明，環甲膜切開術并不比緊急氣管切開術更安全[16]。同時，環甲膜切開術無法為氣道損傷患者提供長期穩定的氣道通路，應在48 h內轉換為氣管切開術，否則術后并發癥發生概率較大[17]。鑒于以上因素，環甲膜切開術相較于氣管切開術的優勢僅體現在開放氣道的速度上。

我們研發的刻度式氣管切開撐開一體鉗可輕松刺破頸部皮膚及肌肉組織，甚至可以直接刺入氣管。撐開鉗口可以直接擴大軟組織切口及氣管造口，同時可以將氣管切開插管從鉗口之間插入氣管。如果未能直接刺入氣管，也可以先將軟組織撐開，暴露氣管前壁，然后再使用鉗口刺入氣管、挑斷氣管環。整個過程步驟非常簡便，大大節約了操作時間。實驗結果顯示，使用刻度式氣管切開撐開一體鉗進行的緊急氣管切開術與其他氣管切開方法相比，在操作時間上具有明顯的優勢，甚至優于環甲膜切開術，并且器械數量少、重量輕、成本低，便于攜帶，適合單人操作。本研究使用小型豬作為實驗對象，其皮膚厚度和韌性遠超過人類皮膚，皮膚距氣管前壁的深度也大于人類，所以我們推斷使用刻度式氣管切開撐開一體鉗對人體進行緊急氣管切開術將更加容易，用時更短。

為了提高安全性和精確性，我們認為可以配合使用便攜式超聲診斷儀在術前對患者頸部結構進行快速檢測。使用超聲可以避開較為粗大的血管以及甲狀腺，從而減少出血。另外，使用超聲可以明確皮膚至氣管前壁的距離，從而確定穿刺深度，結合刻度式氣管切開撐開一體鉗的刻度，可以做到精準穿刺，降低了氣管后壁損傷的概率。許多研究也證實了超聲引導下氣管切開更加快速、安全，并發癥更少[18-21]。目前，便攜式超聲儀器已經做到了掌上化，多國軍隊及民用救援力量已經裝備，主要用于胸、腹等部位的診斷，將其用于緊急氣道開放并沒有技術和成本方面的困難。下一步我們將在尸體模型上進行氣管切開實驗，進一步驗證我們的新型氣管切開裝置的優勢，并根據實驗數據對裝置進行調整和改進。