海水浸泡性体温过低症的病理生理学研究进展

陈丽娜，奂剑波，史成和，韩志海

海水浸泡性体温过低症的病理生理学研究进展

陈丽娜，奂剑波，史成和，韩志海

海水浸泡性体温过低症是近年海战伤研究的重点内容，对其病理生理改变的研究进展进行总结有利于推进该领域的基础理论研究，最终提高低温伤员的救治水平。

海水浸泡；体温过低症；病理生理学

意外性体温过低症是指人体由于各种原因导致机体核心体温下降到35℃以下的状态[1]，常发生于严重低温外界环境中，主要包括冷水浸泡、寒冷作业。海水浸泡性体温过低症即低温海水浸泡引起的体温过低症。由于海水的导热系数是空气的几十倍，因此人员落海后机体散热很快，极易发生体温过低症。海水具有低温、高渗、高钾等特殊性，大多数坠海人员主要死亡原因为体温过低症。机体浸泡在不同水温下耐受时间不相同，水温越低，患者存活时间越短，病死率越高[2-3]。低温海水中，落水者仅浸泡几小时，生命就会受到极大威胁；同时海水浸泡的时间愈长，机体脏器功能恶化程度愈严重。重度低温环境，机体的病理生理会发生很大改变，如酸中毒、脱水、低氧、凝血障碍、电解质紊乱、呼吸衰竭、心功能不全，其中低温、酸中毒和凝血障碍被称为创伤患者的“死亡三联征”[4]，三者互为因果，恶性循环。因此，海水浸泡性体温过低症的研究一直是国内外军事医学和急救医学的重要课题之一。

1 海水浸泡性体温过低症的分级

一般按照机体核心温度可分为3级，轻度体温过低症指核心体温在32.0～35.0℃之间，此时患者体温调节中枢基本正常[5]，主要表现为意识清醒、明显寒战、呼吸急促、心率增快、皮肤苍白、心输出量增加、血压增加。中度体温过低症指核心体温在28.0～31.9℃之间，患者寒战消失、神志淡漠、记忆力下降、思维混乱、发音含糊、生理反射减弱、肌肉关节僵硬、心脏收缩功能抑制、心输出量下降、意识逐渐丧失，可能会出现心房颤动等心律失常。重度体温过低症指核心体温低于28.0℃，患者处于半昏迷或昏迷状态，无寒战、脉搏消失、呼吸极度微弱、肺水肿、幻觉、反射消失、瞳孔扩大、心输出量降低、血压下降，此时患者极易发生心室颤动等心律失常，严重者可发生心搏骤停或死亡[6]。

体温过低症也可以按照瑞士分级法分为4级[1]，Ⅰ级:患者神志清醒、颤抖，对应核心体温为32～35℃；Ⅱ级:患者神志减弱、无颤抖，对应核心体温28～32℃；Ⅲ级:患者无意识、无颤抖，出现一些严重的临床症状，对应核心体温24～28℃；Ⅳ级:没有严重的临床症状，对应核心体温＜24℃。瑞士分级法主要适用于院前体温过低症患者评估或者没有医疗条件及时测量患者核心体温的情况下，根据临床表现对体温过低症患者进行大致分级，然后迅速作出判断以进行后续分级救治，目前这种分级是国际上比较公认的标准。

2 海水浸泡性体温过低症对机体各系统的影响

2.1 神经系统 短时间的轻度低温有利于脑损伤的保护，长时间的重度低温海水浸泡降低脑血流，减弱脑血管的功能，对中枢神经系统功能产生抑制作用。轻度低温时，机体神经系统的主要表现是脑代谢降低。研究表明，当核心体温低于37℃时，每降低1℃，脑代谢降低6%～10%[7]。常温环境下，中枢神经系统对缺血、缺氧的耐受时间为4～6 min，轻度低温时，一方面降低大脑代谢率，另一方面抑制氧自由基的释放及减轻自由基造成的脂质过氧化，保护大脑免受缺血的损伤，消除脑缺血导致的组织病理神经损伤。因此，轻度短时间低温浸泡可提高大脑对缺血、缺氧的耐受性，降低颅脑损伤后脑组织的耗氧量及乳酸堆积。轻度低温也可以通过减少水通道蛋白的过表达，降低血脑屏障通透性，减轻脑水肿，适当的低温对机体有一定的保护作用。Jin等[8]研究发现，亚低温可以通过延缓脑创伤患者同侧海马细胞的死亡对机体产生保护作用，并且这一效应与自体吞噬和其他细胞死亡机制相互联系。大量临床试验和动物实验研究表明，亚低温对脑损伤具有不可代替的保护和治疗作用[9-12]。但是随着核心体温的进一步降低，浸泡低体温海水时间延长，患者会出现一些不可逆的症状，如意识错乱、神志淡漠、思维混乱，此时低温会造成颅脑损伤患者病情的进一步加重，其可能机制为重度低体温引起脑损伤的脂质过氧化和细胞内的钙离子超载，引起大脑神经元骨架破坏，加速凋亡。当机体达到重度低体温时，大脑代谢速率下降到基础值的20%，患者会陷入昏迷或半昏迷，表现出行为异常、出现幻觉、全身深腱反射和瞳孔对光反射消失。

2.2 心血管系统 短时间轻度低体温刺激可兴奋心血管系统，较长时间低温海水浸泡会降低体内生理反应各种酶的活性，减弱对外界的应激反应，比如肾素、血管紧张素及内皮素的合成和释放减少，抑制心血管的功能。低体温早期阶段，交感神经兴奋引起外周血管收缩，患者心率、血压和心肌耗氧量稍增加。中重度低体温时，心肌收缩力和功能受到明显抑制，心率下降、心肌耗氧量减少，心输出量、平均动脉压降低，同时抗利尿激素分泌减少和肾脏抗利尿激素受体数量降低，引起低温利尿，导致机体处于低血容量状态。心电传导系统对温度很敏感，低体温降低心脏起搏细胞的去极化、延长潜伏期、减慢心肌脉冲的传导，最终导致不正常的复极化[13]。轻中度低体温下机体常见的心电图表现为PR间期延长、QT间期延长、QRS波增宽；重度低体温时，常见的心律失常有心房颤动、室上性心动过速、室性心动过缓、左右房室传导阻滞；最常见的是心房颤动，心房颤动是机体室上性心动过速或心室颤动发生的前兆。当核心体温低于33℃时，心电图上会出现特异性的J波，J波又称Osborn波，大约80%体温过低症患者会出现J波；它是一种出现在QRS-ST波之间具有特征性的偏曲波形，并且随着温度降低J波变得更加明显[14]。重度低体温患者心室颤动的原因仍不清楚，可能由于低钾、高钾、酸中毒等诱因刺激，这种并发症常常是不可逆的，并且心脏组织对抗心律失常药和除颤反应性降低，此时电复律很难恢复正常的心功能[15]。当机体温度低于20℃以下时，不能触及脉搏，患者随时可发生心搏骤停或者死亡[16-17]。

2.3 呼吸系统 低体温对呼吸系统的影响是多方面的。轻度冷海水浸泡时，患者表现呼吸急促、过度换气，当机体温度低于33℃时，呼吸受到抑制，呼吸速率下降、频率降低、幅度变浅、每分通气量下降、纤毛运动减弱、呼吸道黏膜功能降低、分泌物增加及咳嗽反射减弱。轻度体温过低症患者可表现碱中毒，其原因为温度降低时，机体耗氧量下降，含碳气体产生减少及二氧化碳的溶解度增加，导致二氧化碳分压降低，同时低温下膜通透性和温度敏感型跨膜蛋白的离子交换功能改变，导致pH值增加[18]，发生碱中毒；当低温进一步降低时，机体的心肺功能衰竭，会引起代谢性酸中毒。虽然低温时机体可以通过降低代谢减少氧需求，但是中重度低体温时氧输送能力明显降低，机体表现明显缺氧，易引起乳酸中毒，因此低温下机体常常出现混合型酸碱紊乱。低温下肺脏分泌的各种促炎因子和抑炎症因子也发生改变[19]，轻度低体温延迟促炎症因子[白介素-6(interleukin-6，IL-6)、IL-8、IL-10]的释放，降低中性粒细胞的数量和功能，削弱白细胞的趋化性和吞噬作用[20]，从而增加肺炎发生率和患者病死率[21]。与中度低体温(28℃)相比，重度低体温(21℃)患者体内促炎症因子IL-β1的释放明显增加，导致全身炎症反应[22]。重度体温过低时，出现明显呼吸抑制，表现呼吸微弱、无效腔通气量增加和非心源性肺实质水肿，最终因呼吸衰竭而死亡。

2.4 消化系统 轻度低体温会引起胃肠功能受损和蠕动减弱，中重度低体温可诱发胃溃疡和急性胰腺炎。轻度低温海水浸泡会引起机体胃黏膜血流量减少、胃酸分泌增多、胃黏液分泌减少及胃黏膜损伤，严重者可发生胃肠道的点片状溃疡甚至出血；主要机制为低温浸泡使得胃黏膜对H＋和胃蛋白酶耐受性降低，胃黏膜细胞的代谢功能发生紊乱和凋亡，最终导致胃肠黏膜溃疡[23]。重度低体温环境下，肝功能也会降低，如碱性磷酸酶、丙氨酸氨基转移酶、门冬氨酸氨基转移酶均增加[24]。王津等[25]研究发现，海水浸泡的犬模型中，低温浸泡可导致机体的总蛋白合成能力下降。丙二醛主要反映脂质过氧化物的程度，谷胱甘肽和超氧化物歧化酶是机体内重要的一对氧化和抗氧化物质，保护细胞免受损伤，乳酸脱氢酶是机体内重要的酶。研究发现，长时间的重度低温环境导致肝脏组织破坏，肝细胞受损，肝脏的氧化应激增强，小鼠肝脏的谷胱甘肽、超氧化物歧化酶、乳酸脱氢酶降低，丙二醛升高[26]。重度低体温导致机体严重缺血、缺氧，此时血容量不足，由于血液优先供应心、脑、肺等重要脏器，加之肠系膜血管收缩，血流量下降，导致肠道黏膜缺血坏死，肠蠕动降低，肠道菌群移位，同时也会导致肠梗阻、胰腺炎、胆汁分泌减少及肝解毒功能降低。

2.5 泌尿生殖系统 低温刺激后，血管收缩引起机体血容量相对增加，肾小球滤过增加，尿量暂时增多。研究发现，轻度低温利尿与肾血流动力学、溶质分泌及肾灌注压无关，主要原因为低温刺激压力感受器，引起平均动脉压增加，同时抑制抗利尿激素的释放；当核心体温继续下降，下丘脑的功能降低时，抗利尿激素进一步降低促进排尿[27]。重度低体温时，肾血流急剧减少，肾小管缺血变性坏死导致急性肾衰竭，引起机体氮质血症和电解质紊乱。随着核心体温下降，肾脏分泌H＋能力降低，机体可出现酸碱电解质紊乱，如代谢性酸中毒等，低温下电解质的改变是不可预料的。轻度低体温可导致低钾血症；中重度体温过低症时细胞死亡裂解和肾衰竭，可引起高钾血症，而血钠、血钙、血镁和氯化物的浓度无明显改变[13]。轻度或短暂的低体温会引起机体儿茶酚胺分泌增多，特别是肾上腺素和去甲肾上腺素分泌增加[28]，通过收缩血管对血循环和血管内皮细胞产生效应，但是持久的低温刺激会对机体产生恶性效应，高的儿茶酚胺含量会损害血管内皮细胞引起局部组织水肿、内皮细胞肿胀、凋亡和渐进性器官损害[29]。重度体温过低症时，机体血压下降，肾灌注降低，内皮细胞受损，引起少尿甚至无尿，最终可导致肾衰竭，进而肾小管变性坏死，重吸收水、电解质、葡萄糖的能力降低。

2.6 血液系统 低温海水浸泡导致机体严重脱水，血液浓度和血液黏稠度增加，核心体温每降低1℃，红细胞比容增加2%[30]。轻度低体温可引起体内血流速度减慢，血小板的聚集黏附能力减弱[31]，同时低体温是凝血障碍的一个重要的独立促成因素，低体温几乎降低所有的化学反应速率，包括凝血酶促反应活性受到抑制，当体温低于34℃时，凝血系统中的凝血酶活性降低到其活性的33%左右[32]。低体温引起凝血因子Ⅰ、Ⅱ、Ⅶ活性降低，造成凝血障碍[33]。轻度体温过低症患者，凝血酶原时间和部分凝血酶时间明显延长，出血时间延长，血栓素A2、B2以及某些糖蛋白的产生也会减少，可导致血小板功能不全。低体温抑制骨髓造血、脾脏及肝脏功能，这将导致血小板数量暂时减少。低体温浸泡引起血小板功能不全、凝血酶原时间和部分凝血酶时间延长等综合改变，可能会导致机体不可逆的凝血障碍[34]，低纤维蛋白原血症预示着机体有弥散性血管内凝血的倾向。轻度低体温恢复时，凝血功能和血小板数量及功能会很快逆转，但是中重度低体温时，机体出现的代谢紊乱是不可逆的，血小板计数和功能受到严重损伤，很难恢复正常。

3 展望

目前海水浸泡性体温过低症病死率仍然很高。正常情况下，恒温动物的体温调节主要依靠辐射、传导、对流、蒸发4种方式与外界环境温度维持恒定[35]；而海水浸泡环境下机体以热传导和对流方式为主，热损失高达正常情况的25倍[30，36]。当机体核心体温低于35℃时，机体的储能耗尽，产热量明显低于散热量时，体温调节中枢失效，机体无法维持正常体温调节，体温会随外界温度降低而下降，最终因体温过低而死亡。据报道美国每年有数百人死于体温过低症[30]。而在我国，对111名海军人员进行意外性体温过低症认识的调查研究中显示，30.6%的人员经历过体温过低症[37]。

中重度体温过低症患者发生明显血流动力学和血电解质紊乱，危及患者生命，病死率极高。据统计，低体温住院患者的病死率大概是12%，中重度体温过低症患者病死率可高达40%[37]。中重度体温过低症患者，病情严重且进展较快，需要给予及时有效的治疗。在今后的研究中，全面掌握海水浸泡性体温过低症的病理生理规律是其治疗的前提，只有这样才能达到事半功倍的效果，更好地为体温过低症患者提供高效的诊断和救治。因此，深入研究海水浸泡性体温过低症发展的病理生理机制，并制定有效的、系统的复温救治体系是海上事故救治成功的关键。

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Progress of research about the pathophysiology of seawater immersioned hypothermia

CHEN Lina1，2，HUAN Jianbo2，SHI Chenghe3，HAN Zhihai2
(1.Postgraduate School，Anhui Medical University，Hefei Anhui 230032，China；2.Department of Respiratory Medicine，Navy General Hospital，Beijing 100048，China；3.Naval Injury Treatment Research Center，Navy General Hospital，Beijing 100048，China)

Seawater immersioned hypothermia is the key content in the research of naval battle wounds.This article summarizes the research progress on pathophysiological abnormalities of seawater immersion hypothermia，which not only accelerates basic research in this field but also provides effective treatment strategies for patients with moderate and severe seawater immersion.

Seawater immersion；Hypothermia；Pathophysiology

R365；R834

A

2095-3097(2016)06-0381-04

10.3969/j.issn.2095-3097.2016.06.016

2016-08-15 本文编辑:张在文)

军队后勤科研计划重点项目(BHJ14C009)

230032安徽 合肥，安徽医科大学研究生学院(陈丽娜)；100048北京，海军总医院呼吸内科(陈丽娜，奂剑波，韩志海)，海战伤救治研究中心(史成和)

韩志海，E-mail:hanzhihai＠sohu.com