体外研究引流管大小对不同液体引流量的影响

赵光锋 徐正宽 张茂 巴立 马岳峰

【摘要】目的 通过体外基础研究探讨不同大小的引流管对不同性质液体的引流效果，确定能满足临床上胸腔引流需要的引流管大小。方法 体外实验把1000 mL 30%血球压积的全血、2，5%白蛋白溶液、0，9%生理盐水分成A、B、C 三组，分别用管径为6F（FRench，F）、8F、10F、12F、14F、16F、18F、20F、22F、24F、26F、28F、30F、32F、34F、36F引流管进行重复引流，计算引流量。相同性质液体采用不同大小引流管的引流量之间的比较采用单因素方差分析，不同性质液体采用不同大小引流管的引流量之间的多重比较采用双因素方差分析，并遵照泊肃叶公式进行曲线拟合。结果 三组液体的引流量与引流管大小成正相关，双因素方差分析中6F与8F引流管差异无统计学意义（P=0，513），其他大小引流管多重比较，差异有统计学意义（P<0，05）；A组引流量数据单因素方差分析中，与引流量为3，33 mL/min的对照值比较，6F和8F引流管引流量大于3，33 mL/min，但差异无统计学意义（P>0，05），10F及以上的引流管的引流量明显大于对照值（P<0，05）。拟合曲线方程分别为：A组Q=0，002 9X4，R2=0，991；B组Q=0，003 2X4，R2=0，981；C组引流量Q=0，003 4X4，R2=0，975。当Q=3，33时，A组引流量拟合曲线方程中X≈5，82F。结论 本基础实验研究提示小管径引流管（6F～14F）理论上可以满足临床上对血胸、渗出液及漏出液的引流。

【关键词】引流管大小；引流量；泊肃叶定律；曲线拟合方程

Effects of tube size foR dRainage on flow Rate of diffeRent kinds of fluid studied in vitRo Zhao Guangfeng， Xu Zhengkuan， Zhang Mao， BA Li， Ma Yuefeng. The Second Affiliated Hospital of Zhejiang UniveRsity School of Medicine， Hangzhou 310009， China

【AbstRact】Objective To deteRmine the appRopRiate size of the tube foR the thoRacic dRainage in good efficiency by the expeRimental study in the influence of the tube size on the flow Rate of the fluid with diffeRent pRopeRties.Methods ThRee gRoups weRe divided accoRding to the diffeRent components in the fluid： gRoup A， whole blood with 30% hematocRit； gRoup B， 2，5% albumin solution； and gRoup C， 0，9% noRmal saline. The total volume of the fluid was 1000 mL in each gRoup in the expeRiment. DiffeRent soRts of fluids weRe dRained with the chest tubes with diffeRent diameteRs （6F， 8F， 10F， 12F， 14F， 16F， 18F， 20F， 22F， 24F， 26F， 28F， 30F， 32F， 34F， 36F of FRench F） sepaRately， and the flow Rate was calculated. ANOVA was used foR the compaRison of the diffeRences in flow Rate among the gRoups with given fluid pRopeRty. Two-factoR analysis of vaRiance was used foR the analysis of flow Rates of fluid with diffeRent fluid pRopeRties. CuRve fitting was peRfoRmed accoRding to the Poiseuille foRmula.Results The flow Rate was positively coRRelated with the size of the chest dRainage tube. The diffeRence in flow Rate among the tubes with diffeRence in size was statistically significant （P<0，05） but theRe was no noticeable diffeRence in flow Rate between 6F and 8F （P=0，513）. The flow Rate of the 6F and 8F tubes was higheR than that of the contRol （3，33 mL/min） but theRe was no significant diffeRence between them （P>0，05）. The flow Rate of the tubes in 10F and above was obviously higheR than that of contRol （P<0，05）. The cuRve was estimated that gRoup A was Q=0，002 9X4， R2=0，991； gRoup B Q=0，003 2X4， R2=0，981； gRoup C Q=0，003 4X4，R2=0，975. When the flow Rate was fixed at 3，33 mL/min，the estimated cuRve in gRoup A was X≈5，82F.Conclusions OuR expeRiment indicated that the chest tube with small diameteRs （6F-14F） could meet the demand of high efficient dRainage in the patients with hemothoRax oR pleuRal effusion.

【Key woRds】Chest tube size； Rate of flow； Poiseuille law； CuRve estimate equation

用大管径（管径>24F）引流管行胸腔闭式引流是处理胸腔积液的传统标准治疗程序，通过引流胸腔积液而迅速解除对肺和纵隔的压迫，改善呼吸及循环系统功能；对于创伤性血胸患者能有效观察胸腔活动性出血的程度，判断是否进行性血胸，为决定是否开胸止血提供依据。 临床上对胸腔积液使用小管径（管径≤14F）引流管进行引流的病例报道及临床分析越来越多，无论是回顾性分析或前瞻性随机对照研究，都认为小管径引流管可以有效引流胸腔积液，包括漏出液、渗出液及血性积液，相对于大管径的胸腔闭式引流的钝性剥离胸壁及胸膜，可以减少创伤、疼痛及相关并发症[1-6]。但胸腔积液引流中，选择何种管径的引流管仍存争议[7-8]，尚缺乏具体而有力的实验数据和理论支持。对此，笔者通过设计体外实验研究，以验证不同管径的引流管分别对不同性质的液体的引流效果，选择出最佳的引流管管径。

1 材料与方法

1，1 材料

统一长度（25 cm）的管径为6F、8F、10F、12F、14F、16F、18F、20F、22F、24F、26F、28F、30F、32F、34F、36F（以毫米计算分别为2 mm、2，67 mm、3，33 mm、4 mm、4，67 mm、5，33 mm、6 mm、6，67 mm、7，33 mm、8 mm、8，67 mm、9，33 mm、10 mm、10，67 mm、11，33 mm、12 mm）引流管各一根（由江苏省苏州市晶乐高分子医疗器械有限公司生产，批号：60824208-3），计时秒表（由苏州嵘拓电子商务有限公司生产，型号JD-1），铁架台（由浙江大学医学院附属第二医院实验室提供），1000 mL分液漏斗（国药集团化学试剂有限公司生产，批号：0252582），1000 mL烧杯（由浙江大学医学院附属第二医院实验室提供），30%血球压积的全血：取2U悬浮红细胞（由浙江省血液中心提供，批号60824208-3，产品号13137280。含300 mL全血提取的红细胞和100 mL血液保存液）加入600 mL 0，9%生理盐水配置成相当于30%血球压积的全血1000 mL。2，5%白蛋白：取125 mL医用20%人血白蛋白溶液（由上海莱士血制品有限公司生产）加入875 mL 0，9%生理盐水配置成2，5%人血白蛋白溶液1000 mL。0，9%生理盐水1000 mL。

1，2 方法

常温实验室环境下支架固定1000 mL分液漏斗，封闭下端，倒入1000 mL 30%血球压积全血，分液漏斗下部接6F引流管，引流管末端接1000 mL烧杯，打开分液漏斗下端开关，开始计时，记录从打开开关至引流完1000 mL所用的时间，重复5次，記录时间，计算引流量（mL/min）。如此反复测量及计算不同管径的引流管引流1000 mL 30%血球压积全血、2，5%白蛋白、0，9%生理盐水的流量。

1，3 数据处理

设X为引流管管径，根据泊肃叶定律（Poiseuile law），液体在水平圆管中做层流运动时，液体流量qv与管子两端的压强差Δp，管的半径R（X=2R），长度L，及液体粘滞系数η有下列关系。

泊肃叶公式：

qv=πR4Δp8ηL=πΔp128ηLX4

泊肃叶公式为四次方单项式曲线方程， 故本研究在行曲线拟合时也采用四次方单项式方程。

1，4 统计学方法

统计学分析使用SPSS 19，0软件，引流量以Q（quantity of flow）表示，单位为mL/min，对相同性质液体引流量数据采用单因素方差分析，多重比较采用敏感性最高的LSD法（Least significance diffeRence method），在30%血球压积全血数据分析中加入每小时200 mL的流量数据（Q=3，33 mL/min）为对照组[9]，并进行单因素方差分析中的bunnett法单向分析（H1：总体均数大于对照组）；对不同性质液体影响下的引流量数据采用双因素方差分析，多重比较应用S-N-K法（Student-Newman-Keuls method）；并采用EXCEL 2007软件回归分析中四次单项式方程行曲线拟合，得出拟合曲线方程，并通过对3组拟合曲线方程求一阶导数来求曲线方程极值点。以P<0，05为差异具有统计学意义。

2 结果

A组引流量数据行单因素方差分析，引流管管径的大小对30%血球压积全血的引流量有显著影响，差异有统计学意义（P<0，05）；多重比较（LSD法）中6F与8F引流量差异无统计学意义（P=0，513），其余多重比较均示差异有统计学意义（P<0，05）；采用bunnett法与引流量（因变量）为3，33 mL/min的对照组单向比较显示：6F（P=0，75）、8F（P =0，44）差异无统计学意义，其余的比较结果均提示管径为10F及以上的引流管的引流量明显大于对照组（P<0，05）。

A组、B组、C组引流量Q均随着引流管管径的增大而增加见表1、图1，经双因素方差分析：液体性质（P<0，05），引流管管径（P<0，05），提示液体性质及引流管管径对引流量的影响差异均有统计学意义。

对A、B、C 三组在6F至36F引流管管径下的引流量5次测量结果，用四次方单项式方程行曲线拟合（见图2～图4），得曲线方程：A组Q=0，0029X4，R2=0，991；B组Q=0，0032X4，R2=0，981；C组Q=0，0034X4，R2=0，975。在A组的拟合曲线方程中，代入Q=3，33 mL/min，解一元四次方程得X≈5，82F，即理论上每小时引流30%血球压积全血超过200 mL，只要引流管管径大于5，82F（≈1，94 mm），即6F引流管可满足需求。但得出的X值并没有落入 本研究曲线拟合区间[6F，36F]中。三组曲线拟合方程通过一阶导数求极值点均为Q （0，0）。

3 討论

当今社会胸部创伤的发生率越来越高，占总伤员的7，7%～10，0%[10-11]。Hanafi等[12]报道约95，5%的胸部钝性损伤患者可以通过保守治疗治愈，而保守治疗中有效的胸腔引流是其重要的治疗手段[13]。进行性血胸是手术指征之一，而临床上判断进行性血胸，单纯从引流量数据上来说，闭式胸腔引流量每小时超过200 mL，持续3 h[9]，即要求Q>3，33 mL/min。小管径引流管（管径≤14F）能否满足需要？本组数据中的bunnett法单向分析可知：6F及8F引流管可以满足引流量需求，而10F引流管的引流量远远超过判断进行性血胸的标准（P<0，05）。再根据30%血球压积全血的四次拟合曲线方程（图2）可以计算3，33 mL/min引流量所对应的引流管径为5，82F（≈1，94 mm），即单纯理论上来说，管径超过6F及以上的引流管即可满足要求。所以对创伤性血胸患者，目前临床上的小管径引流管（6F～14F）可以有效引流血胸胸腔积液，而且并不影响对进行性血胸的判断。临床应用上有学者报道通过使用SeldingeR法置入中心静脉导管（6F～8F）成功引流214例创伤性血胸患者，对照传统的大管径引流管行胸腔闭式引流，提出中心静脉导管用于胸腔闭式引流可以有效引流中到大量血胸，由于其较少的创伤和并发症，故有逐渐代替大管径引流管的趋势[6]。

临床上胸腔积液中漏出液及渗出液的引流也广泛应用了小管径引流管。HeRlihy等[14]应用小管径引流管引流因充血性心力衰竭而引起的胸腔积液，可以长期维持引流效果达1～15个月，认为小管径引流管可以有效控制顽固性充血性心力衰竭引起的胸腔积液，同时，由于引流管管径变小，患者的耐受性也大大增加。临床上对于渗出液的引流，早在1989年就有报道使用小管径引流管对恶性胸腔积液患者进行有效引流[1]。PaRaskakis等[15]推荐对炎性胸腔积液患者经系统治疗后，使用SeldingeR法置入小管径引流管进行炎性胸腔积液引流。本组研究中应用0，9%生理盐水、2，5%白蛋白溶液和30%血球压积全血，模拟漏出液、渗出液及血胸模型，液体粘滞系数大小上漏出液<渗出液<全血溶液[16]。如图1所示，相同性质的液体，引流量与引流管管径大小成正相关；与液体的粘滞系数成负相关，符合泊肃叶定律（Poiseuile law）。

泊肃叶定律从管子两端压强差、引流管管径、长度及粘滞系数上阐述对液体流量的影响，流量与管径的四次方成正比，故本组实验拟合曲线采用四次单项式方程，R2>0，9，故可认为曲线拟合精度良好（见图2～4）。最初的实验设计上，希望能通过拟合曲线方程求一阶导数等于0的极值点，极值点所对应的X值即所对应的管径大小，如果X值落在[6F～36F]区间上，则可以从理论上选择引流管的最佳管径大小。但无常数的一元四次单项式方程极值点为Q（0，0），故本组实验研究数据及其拟合曲线尚不足以计算引流管的最佳管径大小。而且拟合曲线为“下凸”增长曲线（根据流体力学中泊肃叶公式也是如此），即斜率的变化率随管径的增大而越来越大，管径的定值增加会引起因变量Q成级数增长，所以并不能仅仅根据管径大小和液体的粘滞系数来确定最佳引流管大小，而要综合考虑开胸手术指征、引流管堵塞的概率、患者的耐受性及相关并发症的发生率等因素。

本组实验研究的不足之处在于仅仅把引流管管径大小作为自变量，并没有综合考虑压强差的变化，没有建立符合人体胸腔压力动态变化的模型，故得出的数据仅仅能从基础实验理论上指导下一步动物实验设计或临床上的前瞻性研究，这在笔者后续的研究中会详细报道。

综上所述，通过笔者的基础实验研究，揭示了小管径引流管（6F～14F）理论上可以满足临床上对血胸、渗出液及漏出液的引流需要。

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（收稿日期：2013-06-21）

（本文编辑：邵菊芳）

DOI：10，3760/cma，j，issn，1671-0282，2014，01，012

基金项目：浙江省卫生厅基金资助（G20060694）；浙江省教育厅科研项目（Y201018337）；浙江省医药卫生一般研究计划（2012KYB092）

作者单位：310009 杭州，浙江大学医学院附属第二医院急诊科

P45-49