高原環境腹部爆炸傷后暫時性胃腸保護的動物實驗研究

韓小博,郭 飛,許 琴,楊欣悅,敖 其,劉江偉,張 雷

中國人民解放軍新疆軍區總醫院新疆特殊環境醫學重點實驗室,烏魯木齊 830000

高原環境下腹部戰創傷后空腔臟器膨出較平原更嚴重,內容物造成腹腔污染更重、腹膜炎比例更高。尤其醫療條件有限,下送至低海拔地區所需時間長,如診斷和治療延誤,可能導致嚴重并發癥甚至死亡。因此,高原環境下對腹部空腔臟器損傷早期快速診斷、及早行損害控制性手術是改善預后的關鍵。

一項戰場數據研究顯示24.3%的傷員可以通過干預存活,大多數死亡原因為大出血(90.9%),這其中67.3%為軀干損傷[1]。實戰中與胸部和腦部受損相比,腹部具有較低的致死率和更高的可救治性。腹部戰創傷由于缺少防護裝具在戰創傷中凸顯,據美軍統計腹部創傷約占10%,其中空腔臟器損傷約占腹部創傷的30%[2]。陳俊峰等[3]調查結果顯示在爆炸組中小腸和大腸損傷最常見,胃損傷則在刺傷組中最常見。小腸損傷的程度及類型很大程度上決定了是否立即手術探查,對于這部分“潛在存活傷員”應積極給予損害控制性手術。

由于高原環境低壓、低氧、干燥、寒冷、紫外線強等特點,一旦受傷強調盡可能快速后送,而這需要便捷的交通和強大的后勤支持,尤其發生批量戰創傷傷員,一線救治難度增大。如早期行確定性手術必然會加重患者的繼發性損傷,而直接下送可能風險更大,為后續治療爭取時間而行早期損害控制尤為重要。損害控制性剖腹術提出已經30多年,如何有效控制原發損傷、最大限度地在高原降低手術帶來的繼發性損傷是創傷救治的重點。因此,提升高原條件下腹部戰創傷的早期救治水平,最大限度地降低傷死率具有重要意義。國內外尚未見高原環境下腹部爆炸傷大動物模型及相關早期救治的文獻報道,本研究將暫時性胃、腸管保護應用于高原腹部爆炸傷早期的救治中,觀察其效果。

材料與方法

1 實驗動物

健康青海自繁殖雄性山羊36只,體質量30～35kg,平均32.7kg,均標準飼養。本實驗通過筆者醫院實驗動物倫理委員會批準(xjjqzyy0311456)。

2 儀器與設備

凝血分析儀(希森美康,CS-5100),8+血氣分析儀(雅培公司生產),生化分析儀(羅氏,Cobas701),血細胞分析儀(希森美康,XE-5000),動物爆炸致傷裝置,按照山羊體型特制除腹部外防護鋼板(厚度1.5cm)。

3 場地選擇和動物造模

高原4 600m開放場地作為爆炸場地,爆炸源放置于中心點位,爆炸源離地2m,采用定向爆炸方式。山羊固定在長方體鐵架內呈站立姿勢,無需麻醉。腹部致傷裝置,采用1.5cm厚度鋼板,該裝置充分暴露腹部,根據實驗要求能夠保護除腹部以外其他部位,保護好非致傷部位(實驗動物圍繞爆點展開,彈片只損傷朝向爆點面位置)。防護裝置在爆炸沖擊下不變形、無位移。不同實驗距離圍繞爆炸核心以圓周展開,每只羊距中心點直線距離即為實驗設定距離,根據預實驗設定實驗動物羊距離爆炸源16m,該距離可以穩定形成腹部空腔臟器戰創傷模型(圖1)。

圖1 高原爆炸現場模式圖和腹部爆炸傷致傷裝置。a.實驗動物圍繞爆點展開;b.爆炸只損傷朝向爆點面位置

4 納入與排除標準

本實驗重點關注空腔臟器損傷情況。傷情分類上排除標準:(1)右季肋區、左季肋區可能導致胸腹聯合傷、肝脾破裂、腎臟破裂等實質臟器損傷的腹部彈片傷;(2)即刻死亡或現場失血性休克,如圖2a右上腹部肝破裂;右季肋區胸腹聯合傷(圖2b):肝破裂和膈肌破裂;季肋區彈片傷導致的腎破裂(圖2c)。納入標準:造模成功可見多個腹壁破片孔洞及出血,腹壁損傷嚴重時腸膨出如圖2d空腔臟器模型腸膨出;術中所見腸破裂(2e);術中所見的胃破裂(圖2f)。按照排除標準與納入標準選擇入組動物,36只實驗動物,按本實驗排除標準排除12只。

5 損害控制性手術

爆炸傷后,兩組均進行火線救治:臟器外露給予溫熱濕潤紗布覆蓋,骨髓針建立靜脈通道,包扎、止血,10min后送至第一救護所,先給予氣管插管,維持呼吸道通暢,保護氣道;同時給予靜脈補液維持平均動脈壓100mmHg。在局麻下實驗組給予損害控制性手術:直視下出血給予結扎或電凝止血,胃腸道破口給予暫時縫合封閉,受損腸系膜結扎,徹底沖洗腹腔并放置負壓吸引。對照組開腹、結扎或電凝止血、沖洗,只放置負壓吸引,兩組均暫時性關腹[4],6h后下送至2 000m海拔高度的救護所,兩組均接受確定性手術治療,徹底清洗腹腔、止血、胃腸吻合及造瘺、放置負壓引流。

6 觀察指標

監護并記錄全過程生命體征變化。致傷后立即給予火線緊急救治處理,防止實驗動物因窒息、失血和誤吸而死亡。觀察實驗動物的反應、局部與全身傷情變化。傷前、傷后、術后6h均采集靜脈血和動脈血。指標采集:血常規、膿毒癥組合(降鈣素原、IL-6)、血氣分析、肝功能(膽紅素)、腎功能(肌酐)、凝血功能,結合指標計算氧合指數、休克指數。

7 統計學分析

結 果

1 高原腹部空腔臟器戰創傷模型傷情特點

高原腹部爆炸傷導致的傷情:胃破裂、腸撕裂傷、腸破裂或斷裂、腸系膜及血管損傷、胃腸多處傷、多發傷和復合傷等。所有實驗動物術中統計空腔臟器損傷情況,實驗組 4～7處11只,8處以上1只;對照組3處以下1只,4～7處10只,8處以上1只。兩組傷情采用新損傷嚴重程度評分(new injury severity score,NISS)評估傷情,實驗組中位數27(22,29),對照組為23(20,29)。

2 觀察指標分析

該模型可穩定地模擬高原環境下腹部空腔臟器戰創傷,本實驗36只動物羊中5只現場死亡,4只為胸腹聯合傷,3只為肝脾破裂,成模型24只。實驗組和對照組傷后均未即刻死亡,對照組1只在術后即刻死亡,2只在下送途中死亡,其余在24h觀察期內全部死亡,6h內存活率41.6%(5/12);實驗組術后24h觀察期全部存活,6h內存活率100%。

高原腹部爆炸傷對照組呼吸頻率(35.44±3.39)明顯快于實驗組(23.14±2.71),血氣提示對照組較實驗組加重,差異有統計學意義(表1),P均<0.05。實驗組白細胞、降鈣素原、白介素-6指標低于對照組,差異有統計學意義(表2,P<0.05)。創傷后兩組維持相似的平均動脈壓(P=0.065),實驗組與對照組血清肌酐差異無統計學意義,而休克指數提示對照組明顯高于實驗組,差異有統計學意義(表3,P<0.05)。氧合指數、肝功能(膽紅素)、凝血功能實驗組優于對照組,差異有統計學意義(表3,P<0.05)。

表1 兩組傷后6h血氣分析比較

表2 兩組傷后6h感染指標比較

表3 兩組器官損傷功能水平比較

討 論

1 建立實驗動物羊腹部爆炸傷模型的探討

腹部創傷是戰場環境下的常見傷情,而在高原低壓低氧、干冷等環境下發生的腹部傷情變得更加復雜且救治難度增大[4]。如果沒有早期處理決策的深入考量和妥善安排,可能因腹腔內大出血、腹腔感染、臟器功能衰竭而死亡[5]。早期救治以提高生存率和改善預后為目的,損害控制性手術是中心環節[6]。許鑫鑫等[1]認為在脫離火線環境且條件允許的情況下,可試行診斷性腹腔鏡探查術、磁控球囊腔鏡探查術等方式,但并沒有大動物模型在戰創傷早期救治的數據。周小林等[2]建立了平原豬腹部爆炸傷損害控制手術模型,尚未見高原環境下腹部爆炸傷大動物模型。建立穩定的高原腹部戰創傷模型,可以訓練和研究救治流程,為高原戰傷早期救治提供一定的數據支撐。高原環境低氣壓,彈片殺傷力成倍增加和組織損傷嚴重,致使傷情更加復雜、救治難度明顯增大[3]。預實驗中發現本研究當量下距離爆炸核心分別12m、16m、20m,只有16m點位可以穩定形成空腔臟器爆炸模型,12m點位過近導致胸腹聯合傷和實質臟器損傷占比大,20m點位過遠導致部分動物無傷情或輕傷情,復制難度大。鑒于平原與高原戰創傷特點差異,建立高原環境羊腹部爆炸傷模型,將有利于高原環境下腹部戰創傷救治方案的制定。本實驗模型具有以下優點:(1)實驗動物羊的各項生命體征接近人類,使用羊更加貼近人類生理指標,預測價值高;(2)實驗采取高原實地實驗,均為4 600m高原實驗場地,模擬急進高原后的動物爆炸損傷,更加貼近實戰;(3)特制防護裝備防護排除了偏倚因素,可復制性高。

2 高原環境下腹部空腔臟器爆炸傷特點

爆炸傷的致傷因素主要有高速彈片、沖擊波和化學燒傷等,爆炸傷的損傷程度與爆炸距離呈指數關系,與火炮和炸彈的裝藥量呈正比關系。高原由于低氣壓,腹部損傷后膨出較平原明顯加重,腹腔內臟器在干冷環境下迅速壞死。實驗中利用鋼板和沙袋防護,可以有效保護胸部、四肢和顱腦,由于高速投射物的生物力學機制復雜,有少部分實驗動物彈片損傷部位為腹部,彈道進入右側腹部后穿透膈肌致胸腹聯合損傷,如季肋區可能損傷肝臟、腎臟、脾臟以及胸腹聯合損傷,一旦合并多處損傷病死率陡然上升。實驗中高原腹部爆炸傷后呼吸頻率加快,呼吸性堿中毒加重,呼吸系統的影響可使損傷的腸內容物快速、大量的進入腹腔。尤其在腹部開放性損傷時,腸管膨出多且壓力高,往往導致腸管缺血壞死和腹腔嚴重的污染。本實驗重點關注腹部開放性損傷,彈片進口處較小,而在腹腔內形成的彈道損傷非常嚴重。大網膜、小腸可隨腹壁缺損大量膨出形成絞窄,如不及時剖腹探查,對照組可見腸管缺血壞死和嚴重的感染。在實驗中發現高原寒冷干燥環境可以使膨出的腸管快速的風干碎裂,對于膨出腸管的保溫和保濕同樣需要引起重視。在高原火線急救中,采用新型實用的腸外露保護裝置是減少感染、提高腸管存活概率的有效手段,如美軍使用的主動加熱裝置(如低溫預防管理處置包、Ready-Heat 熱毯、Bair Hugger通風系統)[4]。

3 高原環境下的損害控制性手術救治策略

高原地區救治體系化建設比較薄弱。建設符合實際需要的創傷救治體系有利于提高區域創傷救治能力,使醫療資源布局更加合理化、創傷救治更加規范化[5]。創傷體系化決定了損害控制手術在哪一級實施或者什么時機實施,是否采用損害控制策略需要綜合考慮。戰場環境下,腹部爆炸傷可行快速體格檢查、超聲評估、診斷性腹腔穿刺術、診斷性腹腔灌洗術等,為損害控制性快速手術提供指導意見。對于開放性腹部爆炸傷,可發現腹部開放性創傷伴腸脫出、腹膜炎等較為明顯的體征,而往往閉合性腹部戰創傷延遲診斷凸顯,有研究顯示腸損傷診斷延遲5h則病死率將增加[1]。據戰傷統計[6],傷后6h內傷員因大量失血死于陣地者約占傷亡總數的50%,而20%～30%的傷員如果早期得到有效救治可挽救生命。在戰時可將損害控制策略增加到50%,決策延誤可能導致救治失敗或預后變差。國外指南[7]提示:(1)對于腹部嚴重創傷和大量腹膜積液,初次復蘇后血流動力學仍不穩定需立即進行剖腹手術;(2)對腹部鈍性或穿透性創傷后血流動力學不穩定,需采用損傷快速手術策略以降低病死率;(3)對于血流動力學穩定的鈍性腹部創傷患者,可考慮采用腹腔鏡進行診斷和(或)治療,以降低發病率。本研究中部分死亡動物尸檢中發現檢傷分類輕型死亡原因均為延遲手術,提示腹腔戰創傷在高原救治中需警惕發展為重癥。美軍在歷次戰爭中總結并于1983年由美國Volpin等[8]提出損害控制性手術理念,在實戰中證明損害控制性救治明顯降低戰斗減員。黎介壽[9]提出腹部過度手術可能導致反復多次手術,初步將腹部損害性控制手術引入臨床應用。此后,很多文獻報道損害控制性手術應用于腹部急診手術、腹腔復雜手術、野戰外科手術[10]。近些年為了更好解決嚴重創傷救治中關切難題,張連陽和譚嘉鑫[11]提出為救治嚴重創傷、腹腔感染等患者實施漸進性關腹術。由于高原缺乏CT、MRI等專業影像檢查設備,野戰條件下可根據創傷超聲重點評估[12-13]發現陽性且伴有血流動不穩定或有開放性胃腸損傷時應立即剖腹探查。高原環境下創傷具有休克發生早、液體耐受力差、多器官功能衰竭發生早、病死率高等特點,故在高原環境下更應積極執行損害控制性手術策略,及早阻斷疾病惡化階段[14]。

本研究在高原腹部爆炸傷后采取暫時性胃腸保護的方法,對腹腔空腔臟器暫時保護不做吻合,對腸破裂、腸穿孔行單層連續縫合修補,對小腸斷裂、復雜的損傷行鉗壓或斷端結扎,從而避免消化液或糞便漏出加劇腹腔污染。執行有效止血、預防污染、控制感染、臨時關閉腹腔等流程措施,阻止傷者在高原嚴重損傷后生理狀態呈螺旋式惡化,在低海拔后方醫院再次確定手術或多次計劃手術。高原腹部空腔臟器損傷后呼吸頻率加快,對照組呼吸性堿中毒加重,雖然這是傷后對低氧和感染的代償機制,但導致腦血管收縮、顱內壓增高、腹壓增高引起的腹腔臟器脫出等[15],提示在高原創傷后氧療盡可能使用面罩吸氧,盡量減少由于呼吸因素帶來的全身性不利后果。實驗考慮到創傷導致的失血甚至失血性休克,實驗組和對照組使用平衡鹽溶液維持相似的平均動脈壓,復蘇早期收縮壓控制在80～90mmHg[16],平均控制在100mmHg,觀察發現兩組血清肌酐差異無統計學意義,而術后6h后休克指數提示對照組明顯高于實驗組,白細胞、降鈣素原、IL-6實驗組明顯低于對照組,提示暫時性胃腸保護對控制感染有明顯的保護作用[17]。休克指數、肝功能(膽紅素)、凝血功能對照組明顯差于實驗組,提示6h即已出現器官功能損傷。對于早期的胃腸管保護救治,實驗組術后24h觀察期全部存活;而對照組1只在術后死亡,2只在下送途中死亡,其余在24h觀察期內全部死亡。高原環境下低壓低氧導致了機體耐受創傷能力變差,免疫功能受到抑制[18]。機體免疫功能異常與創傷后病理生理的發生發展過程密切相關,創傷會引起早期持續的炎癥免疫反應[19]。創傷后膿毒癥是導致傷者晚期死亡的主要“殺手”,并發膿毒癥的創傷患者病死率為17%～23%,如發展為膿毒性休克,病死率則升至64%[20],早期預警、準確診斷、及時恰當的器官支持和輔助治療有助于改善創傷后多器官功能障礙綜合征患者的不良預后[21]。本實驗對照組感染指標明顯升高,臟器功能損傷加重,尸檢發現對照組胃腸大量內容物進入腹腔。在高原環境下對于6h內發生的腹部爆炸傷如不及時給予早期胃腸保護救治可能很快進展至戰創傷相關膿毒癥,但仍需要大樣本實驗進一步證實。

綜上所述,在高原發生爆炸傷后如有開腹指征,可暫給予胃腸保護,避免胃腸腔內容物進入腹腔引起感染性休克以及多器官功能障礙,可暫不行胃腸吻合,可降低手術難度并為下送和后期再次手術贏得寶貴的救治時間,提高高原腹部爆炸傷的搶救成功率。

作者貢獻聲明：韓小博:文獻查閱、論文撰寫、參與實驗研究;郭飛、許琴、楊欣悅:參與實驗研究;敖其、張雷:文獻查閱、論文撰寫;劉江偉:論文設計、修改