靜脈注射全氟碳劑聯合酒精濕化吸氧對兔減壓病的影響

竇建平，韓 磊，劉麗麗，李 軍

減壓病（decompression sickness，DCS）是指人體所處環境壓力降低過大或過快引起的一種疾病，包括潛水減壓病和高空減壓病。減壓病的總體發病率約為0.01%~0.1%。減壓病發病的核心機制是在高氣壓環境工作時，氮氣溶解在體液中，氣壓愈高，停留時間愈長，溶解的氮愈多。若減壓過速，體內溶解狀態的氮氣迅速變成氣泡，氣泡出現在血管內則造成栓塞，如積聚于血管外則產生壓迫癥狀，引起組織缺氧和損傷[1]。除了氣泡的直接物理損傷之外，減壓病還會損傷血管內皮細胞、誘導血小板聚集形成血栓，從而進一步加重組織缺氧，加重減壓病[2]。

全氟碳劑（perfluorocarbon，PFC）是一種非極性油脂碳氟化合物，對氧氣、氮氣、一氧化氮等氣體具有很強的攜帶及運輸能力，可改善組織氧供，同時促進惰性氣體（主要是氮氣）排出，降低氣泡損傷，有研究顯示PFC可降低減壓病的總體病死率[3]。酒精濕化吸氧是一種治療左心衰竭、肺水腫的特殊吸氧方式，其原理是利用酒精來降低肺泡表面張力，從而恢復氣體交換，改善患者缺氧狀態。鼻導管吸氧酒精濃度在50%~70%之間；面罩吸氧的酒精濃度在20%~30%之間[4-6]。由于減壓病的形成過程中伴隨肺內大量氣泡形成，酒精濕化吸氧具有一定消泡作用。為了研究PFC聯合酒精濕化吸氧是否可以改善減壓病預后，本課題組做了相關研究，現報道如下。

1 材料與方法

1.1 實驗動物和分組 4月齡健康雄性新西蘭大耳實驗兔90 只，體重2.0~2.5kg，購自軍事醫學研究院動物實驗中心。實驗前，實驗兔飼養1 周以適應環境。動物隨機分為5 組：正常對照組（NC 組，n=10）；減壓病（decompression sickness，DCS）建模組（DCS 組，n=20）；減壓病建模組+靜脈注射PFC 組（DCS+PFC 組，n=20）；減壓病建模組+酒精濕化吸氧組（DCS+A 組，n=20）；減壓病建模組+靜脈注射PFC組+酒精濕化吸氧組（DCS+PFC+A組，n=20）。

1.2 實驗儀器及材料 小動物加壓艙（煙臺宏遠氧業有限公司），各種型號靜脈留置針（新華安得醫療），實驗動物固定器（河南智科弘潤環保科技有限公司），各種型號注射器（山東威高集團醫院高分子制品股份有限公司），EDTA 抗凝管（石家莊康衛仕醫療器械有限公司），血常規檢測儀（美國貝克曼庫爾克公司），PFC（華潤雙鶴藥業股份有限公司），肝素鈉靜脈封管液（山東省惠諾藥業有限公司）。

1.3 實驗方法

1.3.1 兔耳緣靜脈留置針穿刺 用專用固定器固定兔頭部，一次性靜脈留置針沿耳緣靜脈刺入，回抽確定通暢后用膠布將留置針固定在耳部，靜脈封管。

1.3.2 兔Ⅱ型減壓病模型制備 實驗兔置于高壓氧艙內，10 min 內加壓至0.6 MPa，停留45 min，5 min內快速減至常壓后出艙。正常對照組實驗兔置于加壓艙內，常壓空氣暴露60 min后出艙。

1.3.3 PFC 靜脈注射 PFC 組兔減壓完成后，立即給以10 mL/kg 劑量進行靜脈注射PFC，每只兔約注射20~25 mL。

1.3.4 酒精濕化吸氧 兔減壓后置于吸氧箱內，給予20%酒精（75%醫用酒精100 mL+275 mL 滅菌注射用水）通過氧氣霧化吸入。

1.4 觀察指標 觀察實驗兔減壓后的行為變化，Ⅱ型減壓病的典型變化包括行動變化（如行走困難、活動障礙、前/后肢癱瘓）、呼吸系統癥狀（如呼吸急促、呼吸困難、口唇與肢端紫紺、潮式呼吸）、死亡。實驗完成30 min 后采靜脈血行血常規分析，48 h后處死所有動物進行觀察。

1.5 統計處理方法 所有數據均使用SPSS 22.0 軟件進行處理。計量資料采用單因素方差分析（oneway ANOVA），經方差分析確定存在差異的多組均數之間的兩兩比較采用LSD-t檢驗。計數資料采用卡方檢驗。P<0.05表示差異有統計學意義。

2 結果

2.1 兔各組織器官減壓后的氣泡分布特點 通過尸體解剖，可以在兔全身多處組織器官觀察到氣泡，氣泡主要位于疏松的脂肪組織以及動靜脈中，如胸壁、腹壁靜脈、腸系膜動脈，肝門區域以及心臟冠狀動脈和心腔內，圖1。上述結果提示減壓病模型制作成功。

圖1 兔各組織器官減壓后的氣泡分布

2.2 各分組兔Ⅱ型減壓病發病率 減壓病根據其嚴重程度分為Ⅰ型和Ⅱ型。Ⅰ型僅有輕度皮膚癥狀或輕微疼痛不適，Ⅱ型更為嚴重，主要累計神經系統、呼吸系統及心血管系統。Ⅰ型減壓病癥狀輕微，僅有輕微皮膚瘙癢，皮膚紫斑，預后較好，在動物模型中難以精確鑒別。Ⅱ型減壓病嚴重，多在不當減壓后3~5 min出現，病情變化迅速，典型表現包括行動能力下降，實驗兔出現前/后肢癱瘓，行走困難，角弓反張以及活動障礙，伴有呼吸系統癥狀，包括呼吸如呼吸急促、呼吸困難、潮式呼吸，多數在10~20 min內死亡。Ⅱ型DCS至少應包含上述包括癱瘓，呼吸困難，癲癇發作和死亡中一個體征。為此，本研究觀察了不同治療方法對兔Ⅱ型減壓病發病率的影響。各組兔Ⅱ型減壓病發病率大致相似，各組間發病率無統計學意義（χ2=0.476，P=0.924）。表1。

表1 各組兔Ⅱ型減壓病發病率比較

2.3 各組兔Ⅱ型減壓病病死率觀察 隨后對48 h內各組兔減壓病的病死率進行觀察。Ⅱ型減壓病兔多數會在短期內死亡，也有少部分會在次日死亡。發病后的實驗兔因為癱瘓會出現大小便失禁，肢體活動在觀察的48 h 內無明顯改善。再對48 h內各組兔病死率進行統計發現，與DCS 組比較，DCS+PFC+A 組病死率明顯下降，差異具有統計學意義（χ2=4.245，P=0.039），其余各組病死情況改善不明顯，差異無統計學意義。表2。

表2 各組兔Ⅱ型減壓病病死率比較

2.4 不同處理方法對Ⅱ型減壓病兔紅細胞計數、血小板的影響 對各組兔紅細胞計數、血小板計數進行單因素方差分析，其組間具有統計學差異（P<0.01）。與NC 組比較，其余各組紅細胞及血小板計數均呈現明顯下降（P<0.01），這表明減壓病致傷模型會引起兔紅細胞數及血小板量減少。進一步分析表明，與DCS組比較，除了DCS+PFC+A組紅細胞及血小板下降有所改善外，其余方法下降沒有明顯影響，其結果具有統計學意義（P=0.03）。表3。

表3 不同處理方法對Ⅱ型減壓病兔紅細胞計數的影響

3 討論

再加壓治療是DCS治療的最有效方法，但是再加壓治療的展開需要場地以及時間，因此，積極尋找非加壓治療，可以有效延長等待救治時間，改善預后。當前，DCS 的非加壓治療主要包括：液體復蘇、常壓吸氧、皮質類固醇藥物、抗凝藥物等[7]。除了吸氧和擴張血容量外，其他藥物收效甚微。多項研究顯示，PFC 作為一種非加壓治療對DCS具有一定的救治前景。如在高氣壓暴露后立即靜脈注射PFC 乳劑，可以減少大鼠2 h內DCS的病死率[8]。吸氧同時給予PFC 乳劑靜注可以減輕大鼠DCS 發病率以及病死率[9]。利用豬進行類似實驗也可以觀察到靜注PFC 乳劑對DCS 的緩解作用[10]。PFC 的注射時機也會導致治療效果存在差異，有實驗顯示如果在減壓前給予PFC 乳劑聯合吸氧的預防效果欠佳[11]。酒精濕化吸氧吸入在臨床上主要被用來治療急性左心衰竭以及急性肺水腫[4-6]，我國也有學者嘗試利用乙醇治療減壓病發生[12]。因此聯合這兩種方法是探索減壓病非加壓治療的一種嘗試。

PFC 是一種人工合成的惰性化合物，最早是用于探索液體通氣的新型材料，它不溶于水，易溶于油，密度大約是水的2 倍。氧在全氟化碳中的溶解度較大。與血紅蛋白的攜氧能力和氧分壓的S 形關系不同，全氟化碳的攜氧能力與氧分壓成正比，因此和血液相比，其對氧氣和氮氣具有更好的攜帶性[9-11]。因此，如果給予PFC 靜脈注射，一方面可增強血液攜氧從而改善組織氧供，另一方面可運輸血液中的氮氣等惰性氣體通過呼吸系統排出體外，理論上對減壓病具有救治作用。本研究中應用的是全氟溴烷注射液，為乳劑形式，本研究發現，PFC 可以降低減壓病兔的病死率。Randsoe 等[13]認為PFC聯合純氧可加速氣泡溶解及排除，與上述的研究結果一致。但是在本實驗中，未看到發病率有明顯下降，病死率各組間雖然有下降趨勢，但是差異無統計學意義。該現象我們認為，一方面對于減壓病模型中的大量氣泡形成在重要組織器官如冠狀動脈中（如組織圖中所示），PFC 以及酒精濕化吸氧這些非加壓手段，只能起到部分改善作用，不足以引起氣泡短時間大量消失。另一方面，本研究樣本量偏小，也是導致發病率雖然有減少趨勢，但是差異無統計學意義的可能原因。在PFC的注射時機上，本研究采用的是出倉后注射，這主要是因為PFC只有在有氧氣存在情況下才能發揮作用，提前注射可能會導致PFC降解，從而影響結果。

既往研究顯示，減壓病還會引起紅細胞、血小板破壞增加[12-13]。減壓病形成的氣泡不僅會阻斷血流以及對組織器官造成機械性損傷（氣泡也是異物），會引發炎癥反應[14]。此外，氣泡還會導致血小板活化和沉積，形成血栓。這一過程消耗大量血小板，影響凝血，產生類似于彌漫性血管內凝血的反應，進而導致組織器官廣泛出血。另外，氣泡也可引起血管痙攣，導致組織缺血、水腫和出血[15-16]。上述情況均會引起紅細胞減少。在本實驗中，觀察到減壓病組其紅細胞計數及血小板計數明顯下降，利用PFC靜脈注射聯合酒精濕化吸氧吸入后，紅細胞以及血小板下降情況有所改善。靜脈注射PFC 乳劑在人體內主要是物理代謝過程。在研究過程中，觀察到紅細胞以及血小板情況的改善，可能還是由于PFC 改善了組織供氧，減少氣泡損傷后的結果。另外，雖然使用全氟辛烷磺酸治療新冠肺炎患者尚未經過測試，但是PFC 作為一種氧氣轉運途徑，在肺微毛細管中加強氧氣運輸以及對發揮對紅細胞的細胞保護作用已經被日益關注[17]。

總之，減壓病的最有效的治療措施仍為高壓氧方案，積極探索減壓病的非加壓治療方案，對更好應對現場急救及轉運過程中具有現實意義。在不能及時得高壓氧治療時，PFC 靜注聯合酒精濕化吸氧吸入有望作為非加壓治療的一種可探索方案，可能有助于改善減壓病患者病情，提高后續治愈率。