小型猪模拟海水浸泡冻僵后给予不同复温方法的体温后降效应观察

刘书林，曹 文，姚永杰，彭智勇，戴圣龙，李科华，林 洁，司高潮

随着我国海军战略的转变，海上训练强度和频度不断增加，海上意外落水人员增多、搜救困难，其中由于海水温度较低，一旦人员落入低温海水会导致体温迅速下降，造成全身性冷伤。及时对低温伤员进行复温，是成功救治的主要措施。但是，在复温过程中，低温伤员的核心体温在复温早期不升反降，可能导致“体温后降效应”。通常认为，体温后降是同时进行的2个过程（传导性体温后降和对流性体温后降）的表现[1]。传导性体温后降是指热量沿热梯度从相对较暖的中心向相对较冷的外周传导[1-2]。比如直肠周围存在大量较冷的脂肪和肌肉骨骼组织，体温后降在直肠区域中尤为普遍[1]。对流性体温后降是由于较冷的血液从周围区域，特别是四肢的静脉回流所致[1,3]。在临床中的体温后降中，这2种机制可能同时存在。及时复温对于低温治疗至关重要。近年来复温效果在中度至重度低温下的复温效率不高，有时复温甚至会造成更严重的伤害[4-5]。为探索不同复温方法的复温效率及对体温后降的影响，本研究通过模拟低温海水特殊环境，建立动物体温后降模型，使用自然复温法、水浴复温法与湿热空气复温法对动物进行复温，以阐明不同复温方式对低体温动物的体温后降效应的影响，为优化海水浸泡伤的救治策略提供理论基础，对飞行人员海上救生等航海航空卫生保障工作均有参考价值。

1 材料与方法

1.1 模拟低温海水 模拟低温海水的配制：主要指标为渗透浓度1 250 mmol/L，pH 8.2，钠离子浓度630 mmol/L，钾离子浓度10.88 mmol/L，氯离子浓度658 mmol/L，温度1 ℃。

1.2 实验动物及模型制作 健康雄性小型猪15只，均由海军军医大学实验动物中心提供，体质量8.5～11.5 kg。实验动物术前禁食12 h，麻醉采用戊巴比妥钠腹腔注射（25 mg/kg）。麻醉后，仰卧固定于实验台上。将小型猪胸部以下部位淹没于1 ℃的人工海水中，当小型猪的体温降到28 ℃时，立即将小型猪移出水面（出水），随机分为3组，每组5只，用3种方法对各组分别进行复温：①自然复温方法，空气温度为25 ℃，即为自然复温组。②湿热空气复温方法，空气温度为35 ℃，湿度50%～80%，作为湿热空气复温组。③水浴复温方法，浸泡姿势同低温浸泡姿势，水的温度为35 ℃，作为水浴复温组。

1.3 指标测定方法 麻醉后的实验动物颈动脉、颈静脉暴露以备抽血。分别于入水前、出水时及体温后降导致心电图出现室颤心跳即将停止时采血，检测血糖、血小板、尿素氮、肌酐、血清钾、总胆红素、乳酸脱氢酶、谷草转氨酶、肾上腺素等指标。测试中心温度的传感器插入肛门5 cm固定，肢导心电图电极连接左前肢、右前肢、右下肢，用RM-6000八道生理记录仪（日本）实时监测体温、心电图和心率等指标[6]，将生理记录仪的体温监测探头插入实验犬的直肠内，插入深度约5 cm，用绳子固定探头，以免脱出。记录实时体温、复温时间（从28 ℃到37 ℃所需的时间）及体温后降幅度[体温降至最低点的温度与复温起始温度（28 ℃）之差]。

1.4 观察指标 在小型猪的体温降到28 ℃时，立即将小型猪移出水面，分别采用3种方法进行复温，每10 min记录1次体温。观察复温过程中体温和心率的变化。为评估各复温方法对于体温后降期间血液生化指标的影响，在复温开始时及“体温后降”至最低体温时（复温20 min后）通过颈静脉采集血液，测定血液中血糖、血小板、尿素氮、肌酐、血清钾、总胆红素、乳酸脱氢酶、谷草转氨酶、肾上腺素等指标，并计算出各指标的差值（最低体温处的值－复温开始时的值）。

1.5 统计学处理 应用SPSS 17.0软件对数据进行统计分析，结果以±s表示，组间比较采用重复测量方差分析。组内各时段数据比较采用方差齐性检验。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 动物低温模型的构建 将小型猪胸部以下部位淹没于1℃的人工海水中，密切观察肛温的变化，每5 min记录1次。结果发现(图1)，随着浸泡时间的延长，小型猪的体温逐渐降低，一直下降到28.2 ℃，显示低温模型的构建是成功的。

图1 低温海水浸泡过程中体温的变化

2.2 复温过程中体温的变化 结果发现，3种复温方法皆有一定的体温后降。自然复温组的最低平均体温下降至26.8 ℃，体温后降幅度为1.2 ℃。水浴复温组的最低平均体温下降至25.3 ℃，体温后降幅度为2.7 ℃。湿热空气复温组的最低平均体温下降至27.5 ℃，体温后降幅度为0.5 ℃。复温时间方面，自然复温组为100 min、水浴复温组为60 min，湿热空气复温组为70 min。在第6、第7、第8个时间点3组核心体温之间的差异有统计学意义（P＜0.05）（图2）。

图2 复温过程中体温的变化

2.3 复温过程中心率的变化 结果发现，3组在开始复温后心率皆有一定程度的降低，自然复温组最低下降至54次/min、湿热空气复温组最低下降至55次/min，水浴复温组下降至最低50次/min后，而后开始回升。自然复温法组在100 min时心率达到113次/min，水浴复温法组在60 min时心率达到112次/min，湿热空气复温法组在70 min时心率达到115次/min。在第6、第7、第8个时间点3组核心体温之间的差异有统计学意义（P＜0.05）（图3）。

图3 复温过程中心率的变化

2.4 血液生化指标的变化 水浴复温组的血糖、尿素氮、肌酐、总胆红素、谷草转氨酶水平与自然复温组比较，差异有统计学意义（P＜0.05），湿热空气复温组的血糖、尿素氮、肌酐、总胆红素、谷草转氨酶水与水浴复温组比较，差异有统计学意义（表1）。

表1 血液生化指标的变化

3 讨论

海难或海战时落水人员发生海水浸泡性体温过低症的概率较高，搜救成功的难度较大。即使成功将落水人员打捞出水面，由于缺乏针对海水浸泡体温过低症安全、有效的救治方案，重症低温伤员的救治成功率仍低于50%[7-8]。浸泡性低温发生后，寒战可能是对身体有益的，而抑制寒战可能会增加体温后降并减弱复温效应[9]。主动进行外部复温可减少寒战，使体温后降恶化，进一步降低体温。外部复温法还可能会增加外周血管舒张和四肢血液的冷却，从而导致进一步的体温后降[10-12]。美国心脏协会和其他复苏指南建议，积极的外部复温仍然是轻度体温过低的一种可接受的治疗方法，仅在中度和重度体温过低的情况下才避免使用主动外部加热复温法[13-14]。

实验动物学研究表明，小型猪的解剖学和生理代谢等方面与人类的相似度很高，相比大小鼠、兔等实验动物有独特的优越性[15]。复温方法可分为体内复温法和体外复温法两大类。体内复温法包括血液循环复温法、热空气吸入复温法、腹腔灌流复温法等。江朝光等[16]采用体外循环血液复温、腹腔灌流、胸腔灌流技术对低体温犬进行复温，结果发现，复温后各组犬的心输出量，心率，平均动脉压均明显改善，复温速率以体外循环血液复温最快，腹腔复温优于胸腔复温。但是，血液循环复温法、腹腔灌流复温法对设备和救护人员要求较高，操作程序复杂，危险性大，难以在医院以外的地点实施。体外复温法包括自然复温法、电热毯复温法和水浴复温法等。本研究使用3种不同的复温方法对浸泡于低温海水导致低体温症的小型猪进行复温，结果发现，3种复温方法皆有一定的体温后降。自然复温法的体温后降幅度为1.2 ℃；水浴复温法的体温后降幅度最高，为2.7 ℃；湿热空气复温法的体温后降幅度最低，为0.5 ℃。这个结果说明，水浴复温法可能导致显著的体温后降效应，而湿热空气复温法可以有效降低体温后降的幅度。复温时间方面，自然复温组为100 min；水浴复温组为60 min；湿热空气复温组为70 min。说明水浴复温法虽然导致显著的体温后降效应，但它复温的速度最快。湿热空气复温法虽然降低了体温后降的幅度，但复温速度比水浴复温法要慢。有研究利用远红外线法复温，结果发现，水浴组复温时间明显小于自然组和远红外线组，而体温后降幅度大于远红外线组[17]，与本研究的结果类似。

前期研究已经发现，浸泡性体温过低显著影响动物的心功能。随着动物体温下降，犬左心室内压值、左心室内压最大上升/下降速率明显下降，Q-T间期延长，可见低温性J波，出现室颤[6]。由于“体温后降效应”主要影响心脏功能，同时记录了动物的心率变化。结果发现，自然复温法、湿热空气复温法和水浴复温法在开始复温后心率皆有一定程度的降低，自然复温法最低下降至54次/min、湿热空气复温法最低下降至55次/min，水浴复温法下降至最低50次/min，3组之间差异无统计学意义。但是，3组的心率恢复（以高于110次/min为标准）时间差异有所不同。自然复温法组在100 min时心率达到113次/min，水浴复温法组在60 min时心率达到112次/min，而湿热空气复温法组在70 min时心率达到115次/min，说明水浴复温法组可以在最快时间内使心率恢复到正常水平。当体温继续降低到35 ℃以下后，心率开始随着体温的降低而降低，反映此时的低体温状态已严重影响到心脏正常功能，机体属于失代偿反应阶段。在复温过程中，随着体温的继续下降，心率也随着下降，反映出“体温后降效应”对于心功能的损害。但是，随着体温的快速回升，心率也随着回升。既往研究表明，心脏的损伤程度和低体温的严重程度呈相关关系，慢性中度低温不会导致显著的心脏损伤，但急性重度低温可导致严重的心脏损伤，使心率下降且易发生心律失常[18]。这和本研究的结果一致。

既往研究发现，低温海水浸泡可造成机体的能量代谢功能障碍，降低血糖含量，升高酮体含量，后者在葡萄糖缺乏的时候供应大脑、心脏等关键脏器的能量代谢[19]。血小板和机体的凝血状态密切相关。低温海水浸泡后，凝血功能减弱，但血小板数目并无显著变化，导致凝血时间延长[20-21]。此外，低体温对肝肾功能也有显著影响。有研究显示，海水浸泡体温过低导致谷丙转氨酶、谷草转氨酶、总胆红素、直接胆红素、总胆汁酸均升高，尿素氮和尿酸也升高[13]。本研究结果发现，水浴复温组的血糖变化、肝肾功能恶化程度皆高于自然复温组；湿热空气复温组的血糖变化、肝肾功能恶化程度皆低于水浴复温组，而湿热空气复温组的所有指标和自然复温组差异无统计学意义。这些结果说明，水浴复温法显著加剧了体温后降期间的血糖变化、肝肾功能的恶化，说明其通过增高体温后降幅度而影响了机体的血糖和肝肾功能。湿热空气复温法对于体温后降期间的血糖变化、肝肾功能皆无显著影响，可能是由于降低了体温后降幅度所致。此外，血小板、血清钾、乳酸脱氢酶、肾上腺素等指标未发生显著变化，说明模型中的“体温后降效应”并未导致显著的血小板、血钾水平变化及肾上腺素水平变化。

综上所述，湿热空气复温法在前期可有效降低体温后降的幅度，但复温的速度较慢；而水浴复温法引起的体温后降幅度较大，但复温的速度较快。在实践中，可以综合使用这2种方法。在复温前期以湿热空气复温法为主，以避免大幅的体温后降；待体温回升到一定程度后，以水浴复温法为主，以快速提高体温。在此基础上，可提出冻僵机体复温时体温后降的预防及救治策略，解决机体复温时因体温后降易导致大量人员伤亡的问题，对提高海上落水人员的搜救成功率有重要意义。