一次性輸血輸液加溫袖帶的設計與應用

馬印圖，侯小康，谷建芳，陳曉飛，劉 宏，王 哲，張哲凱，陳 莉，李莉華*

（1.聯勤保障部隊第980醫院，石家莊050082；2.河北省衛健委綜合監督服務中心，石家莊050071；3.河北省血液中心，石家莊050071）

0 引言

在戰時、自然災害等突發情況下，快速輸血補液是搶救失血性休克傷員的重要手段，及時糾正血容量不足、保障重要臟器的血液灌注、改善機體有效血液循環刻不容緩[1-2]。但短時間內大量冷藏的庫存血液輸入患者體內會導致患者體溫快速下降，誘發一系列低溫損傷等不良反應，甚至會造成危及生命的嚴重后果，而加溫輸注可有效防止此類并發癥的發生[3-4]。為液體加溫的方式主要有3種：（1）應用血液加溫儀或37℃水浴箱，先將冷藏的血液在體外復溫后再輸給患者[5]；（2）采用血液加溫器對輸血管路進行加溫的方式，實現邊輸注邊加溫[6]；（3）采用將加溫毯覆蓋在患者身上為患者身體局部加溫的方式[7]。以上幾種加溫輸血方式都需要外接設備支持，特別是需要電力保障，適合在醫院內部使用，在野外或傷病員運送途中則使用受限。如果將加溫裝置設計成模塊化[8-9]，能夠更好地適應部隊實戰化需要。因此，有必要研究一種適合戰時、自然災害、突發事件等急救狀態下使用的輸血加溫裝置，滿足野戰救護所和傷員轉運途中使用。近幾年，涉及加溫輸血的相關文獻較少[8-9]。本文在參考現有加溫暖貼的基礎上，利用鐵氧化反應產熱的原理，設計了一款適合戰時各級救護所、運送傷病員以及野外環境下使用的一次性輸血輸液加溫袖帶，經過模擬測試，達到了輸血、輸液加溫的目的，避免了輸注冷液體對患者血管的刺激。

1 總體設計

1.1 設計背景

戰爭和突發重大自然災害情況下及時有效的現場急救和快速輸血、輸液是保障傷員生命的重要措施[10]。然而野戰醫療所與后方大型綜合性醫院相比，環境條件惡劣，人員設備有限，批量重傷員多，搶救、護理任務繁重，涉及加溫輸血、輸液的問題往往被忽略，主要是因為人員設備短缺造成實施起來存在困難。戰場環境下戰傷救治技術和設備具有特殊要求：衛勤裝備器材性能及技戰術指標必須簡單、實用、高效，易于展開和撤收[11]，最好不受傷員體位和空間限制，在任何場所如飛機、車輛、艦艇、擔架上均可使用。此外，針對縣鄉級以下地區，遇到創傷大出血患者，在快速輸血、輸液急救的同時，盡可能降低傷者的不良反應也是亟待解決的現實問題。基于以上分析，本研究結合平戰時傷員救治的場景、模式，以及對加溫材料和方式的分析，認為一次性輸血輸液加溫袖帶是適合戰時傷員急救和運輸途中使用的裝置[12-13]。該加溫袖帶除了方便戰時前線救治、轉運傷員使用，也可以用于后方各級軍地醫療機構，特別是在寒區急救，可為大量輸血、輸液傷病員提供加溫保護，減少相關不良反應，提高搶救的成功率和安全性[14]。

1.2 加溫袖帶的復溫原理與結構設計

1.2.1 加溫袖帶的復溫原理

利用鐵氧化反應產生熱量，將化學能轉變成熱能，類似原電池的原理，其化學反應方程式為：（1）負極：Fe-2e-=Fe2+；（2）正極：O2+2H2O+4e-=4OH-；（3）總反應：2Fe+O2+2H2O=2Fe（OH）2→4Fe（OH）2+2H2O+O2=4Fe（OH）3→2Fe（OH）3=Fe2O3+3H2O。發熱原料包括高純度鐵粉、蛭石、活性炭、無機鹽、水等合成的聚合物，鐵粉增大了與空氣的接觸面積，水、無機鹽和活性炭來促進反應，通過添加物的比例來控制熱量釋放；利用無紡布的孔徑來控制氧氣的透過量，控制氧化反應速度，從而調節發熱溫度和時間；礦物材料蛭石起到保溫作用，使溫度持續時間更長。根據前期的實驗結果，短時間內55℃以下對血液質量基本沒有影響[15]，而且也不會對皮膚造成燙傷，因此，通過調整復溫材料的配比和透氣率將加溫袖帶設置在30 min之內達到并恒定于50℃左右。

1.2.2 加溫袖帶結構設計

將加溫袖帶設計成一次性使用，避免重復使用引起交叉感染的風險。其主要結構分為3層：最內層為無紡布層，中間為發熱層，外面是黏膠層。（1）無紡布層：選擇散熱均勻、透氣性好的進口無紡布原料，在無紡布內層添加一層單向透氣膜，采用淋膜打孔技術，通過調整孔徑大小來控溫和散熱。透氣孔徑為納米級且分布均勻，優于機械滾壓形成的透氣孔，確保透氣率的恒定，從而保證發熱均勻、徹底。（2）發熱層：通過反復預實驗，按照一定比例將高純度鐵粉與活性炭、蛭石和氯化鈉均勻混合，填充至中間層。平時真空包裝，拆封即開始反應發熱，10 min內即可達到45℃的溫度，30 min進入（50±2）℃的恒定狀態且持續時間超過10 h。（3）黏膠層：采用醫用級可食用明膠涂層，揭取時無毛發脫落和黏膠殘留，反復揭敷仍具有較強黏性，背膠層撕下后可貼于衣物上。加溫袖帶實物圖如圖1所示，具體內部結構示意圖如圖2所示。

圖1 加溫袖帶實物圖

圖2 加溫袖帶內部結構示意圖

1.3 使用方法

首先打開真空外包裝，取出加溫袖帶，撕去背膠，粘貼在輸血、輸液部位（前臂、頸部、腹股溝等不同部位均可使用）。將末端30～40 cm輸液管包裹在加溫袖帶內側，液體復溫效果會更好。具體使用方法如圖3所示。

圖3 加溫袖帶使用方法示意圖

2 加溫效果評價

2.1 與現有加溫貼比較

采用加溫袖帶與目前市售的某品牌輸液加溫貼進行平行對比試驗，二者都是利用鐵氧化反應原理實現加溫的目的。加溫袖帶規格為45 cm×20 cm（長×寬），覆蓋面積大，10 min內即可達到45℃以上的溫度，升溫起效快，熱效應恒定且維持10 h以上，加溫后的液體溫度可升高15～20℃。而加溫貼規格為15 cm×12 cm（長×寬），覆蓋面積小，升溫起效慢，維持時間6～7 h，加溫后的液體溫度僅升高5℃左右。二者均未發生皮膚過敏反應。加溫貼發熱維持時間短而且材質較厚，發熱反應填充物在使用過程中有分布不均勻現象。而加溫袖帶采用弧形設計，更貼合人體不同部位，粘貼牢固、更加超薄，在透氣性、復溫效果和溫度恒定性方面優于加溫貼。二者加溫效果比較如圖4所示。

圖4 加溫袖帶與加溫貼加溫效果比較

2.2 與現有加溫儀比較

模擬血液正常輸注和快速輸注情況下流經加溫袖帶后的溫度變化，同時與現有某品牌輸血輸液加溫儀進行平行對比測試，每項試驗重復10次，結果顯示：二者均達到了加溫輸注的效果，操作簡單方便。加溫儀的原理是通過溫度控制器對輸血管路外包裹的套管進行加溫，輸液管路嵌入加溫管道卡槽內，進而實現對輸注液體的加溫，同時配備液晶顯示，溫度恒定為（39±0.5）℃，需要電力支持；加溫袖帶包裹在輸血部位使用，同時將輸血管末端一起包裹，實現對末端輸血管和輸血部位同時加溫，相對溫度為（50±2）℃，不受空間和體位的影響。血液流速不同，升高的溫度差值不同，在室溫環境中，血液從儲血冰箱內（4℃）取出后10 min即開始輸注，常規輸血（80滴/min）情況下，血液流經加溫袖帶后平均溫度升高19.7℃，而加溫儀升高14.7℃，加壓快速輸注時（260滴/min）加溫袖帶加溫后血液溫度升高14.8℃，而加溫儀升高12.4℃。通過對血液指標的檢測，2種加溫方式都很安全，對血液質量基本沒有影響。加溫袖帶與現有加溫儀模擬輸注的加溫效果對比結果見表1。此外，讓臨床輸血患者試用加溫袖帶，患者耐受性較好，未感覺不適，溫度持續了10 h以上，12 h后測量加溫袖帶包裹部位皮膚溫度為（40±2）℃，也進一步驗證了加溫袖帶復溫效果良好。

表1 2種裝置加溫效果比較（±s）

表1 2種裝置加溫效果比較（±s）

裝置加溫儀常規輸注（80滴/min）快速輸注（260滴/min）加溫袖帶常規輸注（80滴/min）快速輸注（260滴/min）溫度變化 血液質量 紅細胞形態起始溫度/℃ 加溫后溫度/℃ 差值/℃ 游離血紅蛋白/（g·L-1） 溶血率/% 血清鉀/（mmol·L-1）10.4±1.325.1±2.114.7±1.30.073±0.0120.044±0.0096.95±0.5311.8±0.924.2±1.812.4±1.60.071±0.0110.054±0.0116.88±0.56紅細胞形態結構完整，高倍視野偶見異形紅細胞10.1±1.229.8±2.619.7±1.80.065±0.0100.050±0.0137.17±0.6212.0±1.526.8±2.714.8±1.20.081±0.0140.047±0.0107.44±0.64紅細胞形態結構完整，高倍視野偶見異形紅細胞

3 討論

輸血、輸液是搶救失血量大傷員的常用方法，短時間內患者輸入大量冷藏的庫存血會引起靜脈痙攣、體溫降低，進而誘發凝血功能障礙、血壓心律失常甚至心臟驟停等一系列臨床和病理變化[16]。血液加溫主要是預防大量使用庫存血造成的患者低體溫并發癥。由于血液的特殊性，加溫不當直接影響血液質量，特別是紅細胞成分和凝血因子容易受外界多種因素的影響而遭到破壞，因此，加溫過程中是否造成紅細胞溶血破壞直接關系到血液質量和輸血的安全。同時，作為戰時衛勤裝備，展開、運行、撤收等各階段均應體現簡單實用的原則[17]。本研究研制的加溫袖帶具有以下特點：（1）真空獨立包裝，一次性使用，隨用隨拆，干凈衛生，可以同時為多部位加溫，無過敏反應和交叉感染的風險；（2）升溫、保溫效果好，10 min即可達到45℃的溫度，30 min進入50℃左右的恒定狀態，且持續時間在10 h以上，即使在加壓快速輸注的情況下仍能達到滿意的加溫效果，對血液質量基本無影響；（3）不需要外界電力支持，滿足野外和室內等不同環境下長時間使用；（4）弧形設計貼合人體不同部位，覆蓋面積大，前臂、頸部和腹股溝部位輸血、輸液時均可使用，特別是股靜脈置管情況下使用不影響傷員排尿、導尿等操作；（5）可以實現對輸血部位和管路同時加溫，效果優于單一方式；（6）加溫自動完成，無需人為干預，節省人力資源，可以實現單兵同時為多名傷病員加溫輸血、輸液。當然，在外界極寒的條件下，加溫袖帶的復溫效果比室內使用時可能會差一些，由于條件所限未進行這方面測試，下一步將深入細化試驗設計，加快戰場環境適應性研究。

對比測試和臨床應用評價表明，一次性輸血輸液加溫袖帶取材方便、成本低，破損后可隨時更換，且加溫效果良好，復溫過程不受傷員體位和空間的限制，可與其他急救設備模塊化組合應用。該加溫袖帶可與我軍野戰機動醫療機構已經開始列裝的野戰采血箱、野戰儲運血箱一起配合使用，構成完整的野戰輸血、輸液保障鏈，對提升戰時救治水平具有重要意義。

志謝：感謝軍事科學院軍事醫學研究院衛生勤務與血液研究所付秋霞副研究員和軍事科學院系統工程研究院衛勤保障技術研究所余明博士在課題研究過程中給予的大力支持和幫助