体外膜肺氧合对撞击伤致急性肺损伤疗效观察

柳云恩，　佟昌慈，　丛培芳，　张玉彪，　施　琳，　刘　颖，　刘学磊，

金红旭1,2，　高　燕1,2，　侯明晓1,2

沈阳军区总医院　1.急诊科；2.全军重症(战)创伤救治中心实验室及

辽宁省重症创伤和器官保护重点实验室，辽宁 沈阳　110016



体外膜肺氧合对撞击伤致急性肺损伤疗效观察

柳云恩1,2，佟昌慈1,2，丛培芳1,2，张玉彪1,2，施琳1,2，刘颖1,2，刘学磊1,2，

金红旭1,2，高燕1,2，侯明晓1,2

沈阳军区总医院1.急诊科；2.全军重症(战)创伤救治中心实验室及

辽宁省重症创伤和器官保护重点实验室，辽宁 沈阳110016

摘要：目的探讨体外膜肺氧合(ECMO)对于重症创伤导致急性肺损伤(ALI)的治疗效果。方法将20只Beagle犬随机分为4组(n=5)，分别为正常对照组(A组)、模型组(B组)、机械通气治疗组(C组)和ECMO治疗组(D组)，使用橡皮弹撞击致犬肺损伤模型。C组和D组分别经过机械通气治疗和ECMO治疗后，比较两组在生命体征、血流动力学、血气分析以及血常规方面的差异。结果D组心率和呼吸率低于C组，差异有统计学意义(P<0.05)；血流动力学方面，D组平均动脉压、右心房压和右心室压改善情况均优于C组，差异均有统计学意义(P<0.05)；血气分析方面，D组PaCO2和PaO2改善情况均优于C组，差异均有统计学意义(P<0.05)；血常规方面，D组红细胞计数、白细胞计数和血红蛋白含量等相关指标的改善情况均优于C组，差异均有统计学意义(P<0.05)。结论应用ECMO治疗重症创伤导致的急性肺损伤，可以提高救治成功率。

关键词：体外膜肺氧合；急性肺损伤；机械通气；撞击伤

第一作者：柳云恩(1979-)，男，辽宁葫芦岛人，主治医师，博士

体外膜肺氧合(extracorporeal membrane oxygenation，ECMO)是一种改良的人工心肺机，将静脉血引出，通过膜肺进行气体交换，为呼吸或循环衰竭患者提供体外生命支持，其模式主要有静脉-静脉模式(VV-ECMO)和静脉-动脉模式(VA-ECMO)。前者对血流动力学影响较小，故多用于呼吸衰竭患者；而后者避免了人工泵的使用并减少了出血的风险，故既可用作人工心，又可用作人工肺[1-2]。

急性肺损伤常出现于全身炎症反应综合征(systemic inflammatory response syndrome，SIRS)，极易转为急性呼吸窘迫综合征(acute respiratory distress sydrome，ARDS)。急性肺损伤(acute lung injury，ALI)主要表现为进行性低氧血症以及呼吸窘迫，并伴随急性发作性呼吸衰竭，急性重症呼吸衰竭患者病死率可高达80%[3-4]。近来研究表明，对于常规通气支持无效的严重肺创伤和呼吸衰竭，ECMO的及时应用十分必要[5]。本研究通过建立犬的因重症创伤导致急性肺损伤的动物模型，比较不同组通过机械通气和ECMO治疗后，在生命指标、血流动力学、血气分析以及血常规方面的差异，证明在治疗重症创伤导致的急性肺损伤时，对传统机械通气治疗无效的患者，可以应用ECMO治疗，提高救治成功率。现报道如下。

1对象与方法

1.1研究对象20只成年健康Beagle犬，雌雄不限，体质量30～34 kg，由沈阳军区总医院动物实验中心提供；食物及水由动物实验中心提供，确保不含对本实验结果引起干扰的成分。将实验犬随机分为4组：正常对照组(A组)，模型组(B组)，机械通气组(C组，行机械通气治疗)，ECMO治疗组(D组，行ECMO治疗)，每组各5只犬。A组不做损伤模型，B、C、D组均使用橡皮弹撞击致犬肺损伤模型。

1.2建模实验犬均喂养2周，术前12 h禁食、不禁水。将实验犬固定于实验架上，常温条件下18.4 mm橡皮弹5 m距离致胸部创伤。橡皮弹全弹质量18.47～19.23 g，飞行弹质量8.31～8.72 g，弹丸最大直径18.16～18.83 mm，弹速106～125 m/s，动能(E)=59.73 J，比动能(Es)=21.69 J/cm2。

1.3机械通气治疗30 mg/kg戊巴比妥钠静脉注射，动物麻醉后固定，仰卧在手术台上。F6.0～F8.0气管导管插入并连接呼吸机，呼吸频率15次/min，吸入氧气浓度(FiO2)40%，氧浓度1.00%，潮气量20 ml/kg。游离右侧股动脉，采集动脉血标本，肝素化置管后连接多道生理信号采集处理系统。游离左侧股静脉，置管连接三通，连接输液装置。气管插管和Y型管之间连接双向流量压力传感装置，连接多道生理信号采集处理系统，测量气道压力和流量的改变。在整个实验过程中注意麻醉深度，适时适量追加戊巴比妥钠，0.03%司可林维持动物肌松，以自主呼吸消失为准。

1.4ECMO治疗术前1 mg阿托品腹腔注射，30 mg/kg戊巴比妥钠静脉注射，麻醉动物至睫反射消失，固定动物于手术台上。F6.0～F8.0气管插管，连接简易呼吸器、氧气罐和氮气罐，维持实验犬的呼吸，调节氮气、氧气的浓度比以降低吸入的氧气浓度，将置入的热稀释导管与有创动脉血氧饱和度监测仪和多功能监护仪连结。游离双侧股动脉、股静脉及右侧颈静脉，采用股静脉-颈静脉ECMO模式，犬的股静脉插管和颈内静脉插管与ECMO系统相连，按右股静脉、储血器、滚压泵、氧合器、右颈内静脉的顺序连接。激活全血凝固时间(activated clotting time of whole blood，ACT)维持在140～200 s。体外循环开始时，膜肺气血比调至1∶1，氧合器清扫气流为纯氧，流量2～4 L/min。从心排量所能达到的最大值为体外循环血量开始，转流建立后，给予全氮气无氧呼吸。维持血氧饱和度(SaO2)在90%时的体外循环血流量。

1.5临床指标与监测方法

每2 h记录临床指标。通过多功能监护仪记录动物体温、心率及呼吸频率。

1.5.1血流动力学PB760呼吸机(Puritan-Bennett公司，爱尔兰)自带监测系统及多功能监护仪观测记录平均动脉压(mean arterial pressure，MAP)、平均肺动脉压(mean pulmonary arterial pressure，MPAP)、心输出量(cardiac output，CO)、肺毛细血管嵌顿压(pulmonary arterial wedge pressure，PAWP)、右心房压(right artrial pressure，RAP)、右心室压(right ventricular pressure，RVP)。

1.5.2血气分析每2 h抽取动物血液标本，通过血气分析仪分析酸碱度(pH)、二氧化碳分压(PaCO2)、氧分压(PaO2)、血乳酸(LA)水平，并依此计算静动脉血二氧化碳分压差值(Pcv-aCO2)和中心静脉血氧饱和度(ScvO2)。

1.5.3血常规血细胞计数使用计数板对红细胞或白细胞进行计数。血红蛋白测定取血液20 μl，加到5 ml血红蛋白转化液中，混匀，静止5 min，用分光光度计比色，波长540 nm，以蒸馏水或空白转化液调零，测定吸光度。通过计算得到血红蛋白含量(Hb)。

2结果

2.1各组临床症状观察结果比较B、C、D组实验犬中弹后均出现明显的挣扎和嘶叫，精神状态紧张，继而平静。B组当场死亡2只，余3只实验犬不给予治疗，分别于中弹后9.0、11.5和14.4 h后死亡；C组无当场死亡，机械通气治疗后，分别于25.5、27.0、31.0、36.5和38.0 h后死亡；D组当场死亡1只，余4只实验犬给予ECMO治疗后，分别于29.0、34.5、40.0和46.0 h后死亡。所有实验犬在中弹后进行生命体征的多时点监测，综合各实验犬的死亡时间，B组选取中弹后12 h的测量指标，C组和D组选取中弹后24 h的测量指标，A组选取实验犬状态最好时的生命体征测量指标进行分析。

2.2各组生命体征监测结果比较4组间实验犬体温差异无统计学意义。B组(164±37)次/min的心率和(34.6±1.4)次/min的呼吸率明显高于A组的(123±24)次/min和(22.4±4.1)次/min，差异均有统计学意义(P<0.05)；C组和D组的心率和呼吸率明显低于B组，差异均有统计学意义(P<0.05)。D组心率和呼吸率降低程度比C组更明显，差异均有统计学意义(P<0.05)。这提示，ECMO治疗可更好地改善重症创伤导致急性肺损伤的基础生命指标。见表1。

±s)

注：B组与A组比较，①P<0.05；C、D组与B组比较，②P<0.05；D组与C组比较，③P<0.05

2.3各组血流动力学指标比较4组间MPAP和PAWP比较，差异均无统计学意义(P>0.05)。B组MAP、RAP、RVP和CO明显高于A组，差异均有统计学意义(P<0.05)。与B组比较，C组及D组的MAP、RAP、RVP和CO均明显降低，差异均有统计学意义(P<0.05)。D组与C组比较，MAP、RAP和RVP改善更明显，差异均有统计学意义(P<0.05)。这提示，ECMO治疗可更好的改善重症创伤导致急性肺损伤的血流动力学指标。见表2。

±s)

注：B组与A组比较，①P<0.05；C、D组与B组比较，②P<0.05；D组与C组比较，③P<0.05；1 mmHg=0.133 kPa

2.4各组血气分析结果比较4组间pH、Pcv-aCO2和LA比较，差异均无统计学意义(P>0.05)。B组PaCO2、PaO2和ScvO2明显高于A组，差异有统计学意义(P<0.05)。C组及D组的PaCO2、PaO2和ScvO2均较B组明显降低，差异均有统计学意义(P<0.05)。D组与C组比较，PaCO2和PaO2改善更明显，差异均有统计学意义(P<0.05)；C组和D组ScvO2的差异无统计学意义(P>0.05)。结果显示，ECMO治疗可部分改善重症创伤导致急性肺损伤的血气指标。见表3。

±s)

注：B组与A组比较，①P<0.05；C、D组与B组比较，②P<0.05；D组与C组比较，③P<0.05；1 mmHg=0.133 kPa

2.5各组血常规结果比较4组实验犬的血常规数据，B组红细胞计数(RBC)、白细胞计数(WBC)和Hb明显高于A组，差异有统计学意义(P<0.05)。C组和D组的RBC、WBC和Hb与B组比较明显降低，差异有统计学意义(P<0.05)。D组RBC、WBC和Hb比C组改善更明显，差异有统计学意义(P<0.05)，显示ECMO治疗可更好的改善重症创伤导致急性肺损伤的血常规指标。见表4。

±s)

注：B组与A组比较，①P<0.05；C、D组与B组比较，②P<0.05；D组与C组比较，③P<0.05

3讨论

ECMO能明显改善血液氧合，促进体内多余的CO2排出，减轻心肺负荷，提供更多时间供肺部治疗和全身脏器功能的恢复，尤其对于外因性肺部损伤所致的ARDS的治疗有良好的效果和独特的优势。虽然有研究指出ECMO技术在提高ARDS存活率方面未见明显优势[6-9]；但更多的研究表明，应用ECMO治疗ARDS有助于患者的生存，应在救治呼吸衰竭患者的过程中被普及和推广[10-18]。Linden等[19]对21例经ECMO治疗后获得长期生存的ARDS患者进行随访，发现其中多数存活患者有着良好的体力和社会能力；同时，与常规治疗组比较，呼吸道症状更少，约3/4的患者仍可从事患病前的职业，仅在高分辨CT下提示该类患者具有肺纤维化和轻度肺功能异常。

当发生ALI时，肺的通气和换气功能均受损，ECMO通过承担气体交换或维持血液循环任务，使病肺得到了充分的休息[20]，减少有害因素对肺脏的损害[21]，有利于患者的康复[22-23]。在本研究的临床症状观察中发现，除了当场死亡的实验犬外，ECMO治疗组的生存期分别为29.0、34.5、40.0和46.0 h，比机械通气治疗组的25.5、27.0、31.0、36.5和38.0 h明显延长。尽管在实验结果中，机械通气治疗和ECMO治疗均能改善重症创伤所致急性肺损伤的基础生命指标；但是，经ECMO治疗后的实验犬的生命指标与在正常状态时实验犬的生命指标更相近，更有利于犬的生存。在血流动力学方面，ECMO治疗比机械通气治疗重症创伤导致的急性肺损伤的血流动力学指标改善更明显，对血流动力学的影响更小，循环系统血管阻力以及容量负荷压力更低，有利于全身血液回流和心脏功能保护，对创伤后急性肺损伤患者的恢复和生存期的延长起到了积极作用。血气分析结果显示，ECMO治疗可改善重症创伤导致急性肺损伤犬的血气指标。尤其可以明显改善PaCO2，促进CO2的排出，有利于体内稳态环境的维持和肺损伤的恢复，改善呼吸状况。同时，血常规检测结果表明，ECMO治疗可改善重症创伤导致急性肺损伤的血常规指标，且比机械通气治疗组更接近未受创伤组。其中，WBC的降低更提示ECMO治疗对于炎症反应的有利影响，表明其有助于创伤应激产生的生命体征的变化更快的恢复平稳，有利于患者的恢复。

我国的ECMO在急性呼吸衰竭中的应用还处于起步阶段，仍需加强基础与临床研究。而移动的ECMO技术的出现更为及时抢救患者和提高生存率作出了贡献[24]。随着各种新技术的发展成熟以及新型膜材料的研发，ECMO技术在保证膜肺对O2和CO2通透性的同时，各种并发症的发生率在逐渐降低[25]。届时，ECMO对呼吸系统保护作用的临床应用前景将会更加广阔，并将有望成为体外呼吸支持技术新的发展方向。

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·体外膜肺氧合·

Effects of extracorporeal membrane oxygenation on acute lung injury induced by severe trauma

LIU Yun-en,TONG Chang-ci,CONG Pei-fang,ZHANG Yu-biao,SHI Lin,LIU Ying,LIU Xue-lei,JIN Hong-xu,GAO Yan,HOU Ming-xiao(Department of Emergency Medicine,and Laboratory of PLA Wound and Trauma Center,The General Hospital of Shenyang Military Command,Shenyang 110016,China)

Abstract：ObjectiveTo investigate the effects of extracorporeal membrane oxygenation on acute lung injury induced by severe trauma in dogs.MethodsTwenty beagle dogs were randomly divided into 4 groups,normal control group(Group A),model group(Group B),mechanical ventilation treatment group(Group C),and ECMO treatment group(Group D).The differences of vital sign,hemodynamics,blood gas analysis and routine blood test were compared between different groups.ResultsThe rate of heart and respiration in Group D was lower than those in Group C(P<0.05).In Group D,value of mean arterial pressure,right atrial pressure and right ventricular pressure was better than those in Group C(P<0.05).Comparing with the value in Group C,the value of PaCO2and PaO2in Group D was better.The number of red cell and white cell,and the content of hemoglobin of routine blood test in Group D was better than those in Group C(P<0.05).ConclusionExtracorporeal membrane oxygenation has a good effect on severe trauma induced acute lung injury.

Key words:Extracorporeal membrane oxygenation;Acute lung injury;Mechanical ventilation;Impact trauma

收稿日期：2015-08-30

通信作者：侯明晓，E-mail:houmingxiao188@163.com

基金项目：2012年辽宁省科技攻关(201122007)；2012年全军十二五面上项目(CSY12J002)；2013年全军十二五面上延续项目(CSY13J003)

DOI∶10.16048/j.issn.2095-5561.2016.01.01

文章编号：2095-5561(2016)01-0001-05

中图分类号：R563;R654

文献标志码：A