机械通气联合体外循环救治海水淹溺犬的实验研究

姜忠华，李 川，逄伟斌，李 涛，夏丽红，范 静，刘丽杰，崔 峥，李伟华

海水淹溺致机体损伤、致死的主要病理生理机制在于海水淹溺型肺水肿，肺泡内及肺间质水肿，导致肺通气、换气功能障碍，发生低氧血症、酸中毒，低温致心搏停止或心室纤颤，严重的血流动力学及电解质代谢紊乱[1，2]。基于上述情况，本研究探讨了以体外循环和机械通气技术为核心的海水淹溺濒临死亡犬的救治，现报告如下。

1 材料与方法

1.1 实验动物 健康杂种狗 （雌雄不限）12条，体重15～20 kg，均由401医院实验动物中心提供。

1.2 实验仪器及材料 德国产Drager Evita 4呼吸机，美国产Sarns-8000体外循环机泵，德国产MAQUTE（小号）膜式氧合器，日本产日立7600-020全自动生化分析仪，荷兰产PHILPS P50心电监护仪，日本产FUKUDA DENSHI FX-7202三道自动分析心电图机，天津产WEL-1000W变温水箱，青岛产BC/BD-199SC海尔电冰柜，上海产BETER ID 7.0单腔气管插管，荷兰产Medtronic 10F股动、静脉插管，上海产水银温度计，徐州产肝素钠注射液（1.25 万 U/支），福建产氯胺酮注射液（0.1 g/支），西班牙产丙泊芬（200 mg/支），山东产羟乙基淀粉20氯化钠注射液 （500 ml/瓶），海水取自东经120°00'232，北纬 35°00'339，含盐量 2.5%～3.0%。

1.3 犬海水淹溺实验模型的建立 实验室温度调控在摄氏（25±1.0）℃。首先给予实验犬肌肉注射氯胺酮注射液6～8 mg/kg诱导麻醉，然后将丙泊芬2～3 mg/kg及0.2 mg芬太尼加入500 ml液体静脉滴注，动物全身麻醉后，行气管插管，测量记录肛温、心率及气道平均压力，获取正常状态数据。将麻醉平稳后的犬浸泡入冰柜盛摄氏4℃海水内降温，四肢末端及头部露于水面以外，大约40 min肛温降至（26±0.5）℃，将犬捞出、拭干。头部置高 30°，由气管插管灌入4℃海水8～10 ml/kg，大约1 min左右，犬出现呼吸急促，口鼻发绀，气道流出白色或者血色泡沫，血 PaO2降低至（6.20±1.37）kPa（1 kPa=7.5 mmHg），而血 PaCO2升高达（7.56±1.19） kPa，提示模型建立成功。

1.4 救治方法 以机械通气与部分体外循环为核心的海水淹溺的救治。首先提起犬后肢，头低下位控海水，尽可能控干净；然后静脉注射肝素钠注射液6000 U肝素化，采用左侧股动脉、股静脉插管，接体外循环机行体外循环，流量控制在0.6～1.0 L/min，循环水温度设定41～42℃。同时气管插管接呼吸机，采用间歇正压通气（IPPV）模式，潮气量8 ml/kg体重，呼吸频率20次/min，吸呼比1∶2，早期 5 min吸入100%纯氧，后吸入氧浓度40%。救治时间为60 min，对救治成功后犬维持输液及抗生素治疗，取死亡犬肺组织行HE染色，光镜观察。

1.5 血气分析 分别于正常状态、复温及机械通气30 min和复温及机械通气60 min，自股动脉采血送检检验血气。血气标本均采用体积比为1∶1000肝素抗凝，仪器检测温度设定37℃。

1.6 统计学分析 使用 SPSS for Windows 10.0软件包，进行F检验和t检验。

2 结果

2.1 淹溺犬救治结果 实验犬12条，8条在1 h内救治成功，4条救治60 min后不能脱离呼吸机，最终呼吸循环衰竭死亡。

2.2 犬低温海水淹溺后肺的病理学改变 双肺湿变，表面可见片状暗红色区域，分布不均，约占肺表面1/3～1/2；肺切面渗液，有泡沫液体渗出；HE染色：肺泡及间质水肿、炎细胞浸润，肺泡壁毛细血管扩张充血，部分肺泡壁断裂，散在出血斑。

2.3 犬肛温、心率、动脉血气、气道平均压力 ①随犬浸泡于低温海水和气道注水，肛温降低及心率下降，随复温和机械通气犬心率出现逐渐恢复趋势，但心率至60 min仍旧未能恢复正常（P<0.01）；②犬经过低温海水淹溺，呼吸功能显著降低，动脉血气分析突出表现为低氧血症、酸中毒，在复温和机械通气过程中低氧血症及高碳酸血症逐步得以纠正，但动脉血pH尚不能达到正常状态水平 （P<0.01）；③气道平均压力的变化：实验犬经低温海水淹溺后气道压力明显升高，复苏后气道压力回降，但复苏60 min气道平均压力仍较高（P<0.01）。见表1。

表 1 12条造模前后犬肛温、心率、动脉血气、气道压力（±s）

表 1 12条造模前后犬肛温、心率、动脉血气、气道压力（±s）

注：与正常状态比较，#P<0.01，*P<0.05；1 mmHg=0.133 kPa，1 cmH2O=0.098 kPa

犬正常状态 降温及气道注水后 复温及机械通气30 min 复温及机械通气60 min肛温 T（℃） 36.43±0.64 25.30±0.33# 31.87±1.69# 34.11±1.81 HR（次/min） 141.65±13.64 60.39±8.59# 83.21±9.01# 110.58±13.30#pH 7.35±0.03 7.11±0.08# 7.19±0.06# 7.26±0.10#PaO2（kPa） 12.75±0.55 6.20±1.37# 9.02±1.25# 12.49±1.42 PaCO2（kPa） 5.36±5.57 7.56±1.19# 6.55±0.95# 5.57±0.96气道平均压（cmH2O） 13.03±2.99 26.68±6.13# 23.73±4.94# 19.81±3.39#

3 讨论

在海水淹溺中，低温和淹溺两个因素共同损伤机体，引起复杂的病理生理改变和器官病理性损害。近年来，国内开始关注海水型肺水肿（pulmonary edema after seawater drawning，PE-SWD）及海水淹溺所致体温过低症的实验研究及临床基础研究。毕建立等[3，4]比较了胸腔灌洗、腹腔灌洗和体外循环血液复温3种方法的复温效果，证明后者效果最好，报道应用体外循环对低温海水淹溺后体温过低症犬进行复温，取得较好治疗效果。海水型肺水肿的病理生理研究已有较多报道，韩志海等[5-7]对PESWD家兔的通气治疗进行了系列研究。他们认为，低氧血症和酸中毒是海水淹溺肺损伤的结果，也是加重海水淹溺后肺损伤的继发性因素。他们研究了机械通气在PE-SWD家兔救治中的应用，包括：间歇正压通气（IPPV）、部分液体通气（PLV）、高频喷射通气（HFJV）、肺保护性通气策略（小潮气量通气）等，证实机械通气可明显改善PE-SWD家兔的动脉血气，并能提高肺顺应性、降低气道峰压、减少肺组织损伤，明显改善肺的气体交换功能。采用传统10～15 ml/kg潮气量进行机械通气时易发生肺泡过度膨胀，加重肺损伤。肺保护性通气策略（小潮气量通气SI）有利于避免气压伤的发生。

机械通气的作用：①改善低氧血症，减轻代谢性酸中毒，增加肺血管流量；②减轻肺泡Ⅰ、Ⅱ型上皮细胞、血管内皮细胞的损伤和破坏；③稳定地提供一定肺泡气流，防止肺泡的进行性萎陷；④提供的正压有效地阻止组织液进一步渗入肺胞腔；⑤低氧改善后阻断了炎性递质释放所引起的恶性循环[8，9]。气道平均压（mean airway pressure，Pmean）是反映呼吸系统损伤的重要指标之一，直接反映呼吸道阻力和胸肺顺应性[10]。平均气道压升高，说明有呼吸道梗阻，肺顺应性下降以及呼吸肌张力增加，气道高压还可致循环功能障碍，气道压力损伤等。

海水淹溺后形成了肺脏的实变，肺脏的通气和换气功能明显受损，组织缺氧、二氧化碳储留及代谢性酸中毒十分明显。本实验在机械辅助通气方面，采用了间歇正压通气（IPPV）模式，低潮气量高频率策略，犬的动脉血氧分压及二氧化碳分压恢复较快，在复温及机械通气60 min时，PaO2及PaCO2基本恢复正常状态水平，与以往报道类似，说明这种模式是行之有效的。本实验显示海水淹溺后气道阻塞，肺顺应性下降，气道阻力增加，致气道压力显著升高，通过排除呼吸道异物，机械通气治疗改善肺脏顺应性，平均气道压下降趋势，但直到60min时仍旧未恢复正常状态水平（P<0.05），反映了机械通气救治措施对呼吸功能损害的积极有效的改善作用，同时也提示低温海水淹溺对机体的有害作用十分明显，肺脏顺应性和呼吸功能的进一步改善需要更长时间。

体外循环复温通过体外血液加温，提高了复温的效率，犬在复温60 min时，肛温基本接近正常水平（P>0.05），说明此种方法对于恢复体温是有效且可行的。

本研究模拟了海水淹溺的主要病理损伤，并借鉴以往报道，重点研究了机械通气及体外循环的联合治疗作用，结果显示对肛温、PaO2及PaCO2恢复是有效的，同时也提示酸中毒和肺损伤的恢复还有赖于后续的治疗。本研究仅仅是基于动物实验研究，观察60 min犬救治情况，观察的动物例数少，时间短，远期救治情况还不清楚，实际的临床表现和病理变化，是更为复杂的，相应的早期复苏和后期治疗也更为复杂和困难，迄今救治成功率并不能令人满意[11]。因此，对海水淹溺的研究有待于更细致更深入。

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