静脉注射全氟碳剂联合酒精湿化吸氧对兔减压病的影响

窦建平，韩 磊，刘丽丽，李 军

减压病（decompression sickness，DCS）是指人体所处环境压力降低过大或过快引起的一种疾病，包括潜水减压病和高空减压病。减压病的总体发病率约为0.01%~0.1%。减压病发病的核心机制是在高气压环境工作时，氮气溶解在体液中，气压愈高，停留时间愈长，溶解的氮愈多。若减压过速，体内溶解状态的氮气迅速变成气泡，气泡出现在血管内则造成栓塞，如积聚于血管外则产生压迫症状，引起组织缺氧和损伤[1]。除了气泡的直接物理损伤之外，减压病还会损伤血管内皮细胞、诱导血小板聚集形成血栓，从而进一步加重组织缺氧，加重减压病[2]。

全氟碳剂（perfluorocarbon，PFC）是一种非极性油脂碳氟化合物，对氧气、氮气、一氧化氮等气体具有很强的携带及运输能力，可改善组织氧供，同时促进惰性气体（主要是氮气）排出，降低气泡损伤，有研究显示PFC可降低减压病的总体病死率[3]。酒精湿化吸氧是一种治疗左心衰竭、肺水肿的特殊吸氧方式，其原理是利用酒精来降低肺泡表面张力，从而恢复气体交换，改善患者缺氧状态。鼻导管吸氧酒精浓度在50%~70%之间；面罩吸氧的酒精浓度在20%~30%之间[4-6]。由于减压病的形成过程中伴随肺内大量气泡形成，酒精湿化吸氧具有一定消泡作用。为了研究PFC联合酒精湿化吸氧是否可以改善减压病预后，本课题组做了相关研究，现报道如下。

1 材料与方法

1.1 实验动物和分组 4月龄健康雄性新西兰大耳实验兔90 只，体重2.0~2.5kg，购自军事医学研究院动物实验中心。实验前，实验兔饲养1 周以适应环境。动物随机分为5 组：正常对照组（NC 组，n=10）；减压病（decompression sickness，DCS）建模组（DCS 组，n=20）；减压病建模组+静脉注射PFC 组（DCS+PFC 组，n=20）；减压病建模组+酒精湿化吸氧组（DCS+A 组，n=20）；减压病建模组+静脉注射PFC组+酒精湿化吸氧组（DCS+PFC+A组，n=20）。

1.2 实验仪器及材料 小动物加压舱（烟台宏远氧业有限公司），各种型号静脉留置针（新华安得医疗），实验动物固定器（河南智科弘润环保科技有限公司），各种型号注射器（山东威高集团医院高分子制品股份有限公司），EDTA 抗凝管（石家庄康卫仕医疗器械有限公司），血常规检测仪（美国贝克曼库尔克公司），PFC（华润双鹤药业股份有限公司），肝素钠静脉封管液（山东省惠诺药业有限公司）。

1.3 实验方法

1.3.1 兔耳缘静脉留置针穿刺 用专用固定器固定兔头部，一次性静脉留置针沿耳缘静脉刺入，回抽确定通畅后用胶布将留置针固定在耳部，静脉封管。

1.3.2 兔Ⅱ型减压病模型制备 实验兔置于高压氧舱内，10 min 内加压至0.6 MPa，停留45 min，5 min内快速减至常压后出舱。正常对照组实验兔置于加压舱内，常压空气暴露60 min后出舱。

1.3.3 PFC 静脉注射 PFC 组兔减压完成后，立即给以10 mL/kg 剂量进行静脉注射PFC，每只兔约注射20~25 mL。

1.3.4 酒精湿化吸氧 兔减压后置于吸氧箱内，给予20%酒精（75%医用酒精100 mL+275 mL 灭菌注射用水）通过氧气雾化吸入。

1.4 观察指标 观察实验兔减压后的行为变化，Ⅱ型减压病的典型变化包括行动变化（如行走困难、活动障碍、前/后肢瘫痪）、呼吸系统症状（如呼吸急促、呼吸困难、口唇与肢端紫绀、潮式呼吸）、死亡。实验完成30 min 后采静脉血行血常规分析，48 h后处死所有动物进行观察。

1.5 统计处理方法 所有数据均使用SPSS 22.0 软件进行处理。计量资料采用单因素方差分析（oneway ANOVA），经方差分析确定存在差异的多组均数之间的两两比较采用LSD-t检验。计数资料采用卡方检验。P<0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 兔各组织器官减压后的气泡分布特点 通过尸体解剖，可以在兔全身多处组织器官观察到气泡，气泡主要位于疏松的脂肪组织以及动静脉中，如胸壁、腹壁静脉、肠系膜动脉，肝门区域以及心脏冠状动脉和心腔内，图1。上述结果提示减压病模型制作成功。

图1 兔各组织器官减压后的气泡分布

2.2 各分组兔Ⅱ型减压病发病率 减压病根据其严重程度分为Ⅰ型和Ⅱ型。Ⅰ型仅有轻度皮肤症状或轻微疼痛不适，Ⅱ型更为严重，主要累计神经系统、呼吸系统及心血管系统。Ⅰ型减压病症状轻微，仅有轻微皮肤瘙痒，皮肤紫斑，预后较好，在动物模型中难以精确鉴别。Ⅱ型减压病严重，多在不当减压后3~5 min出现，病情变化迅速，典型表现包括行动能力下降，实验兔出现前/后肢瘫痪，行走困难，角弓反张以及活动障碍，伴有呼吸系统症状，包括呼吸如呼吸急促、呼吸困难、潮式呼吸，多数在10~20 min内死亡。Ⅱ型DCS至少应包含上述包括瘫痪，呼吸困难，癫痫发作和死亡中一个体征。为此，本研究观察了不同治疗方法对兔Ⅱ型减压病发病率的影响。各组兔Ⅱ型减压病发病率大致相似，各组间发病率无统计学意义（χ2=0.476，P=0.924）。表1。

表1 各组兔Ⅱ型减压病发病率比较

2.3 各组兔Ⅱ型减压病病死率观察 随后对48 h内各组兔减压病的病死率进行观察。Ⅱ型减压病兔多数会在短期内死亡，也有少部分会在次日死亡。发病后的实验兔因为瘫痪会出现大小便失禁，肢体活动在观察的48 h 内无明显改善。再对48 h内各组兔病死率进行统计发现，与DCS 组比较，DCS+PFC+A 组病死率明显下降，差异具有统计学意义（χ2=4.245，P=0.039），其余各组病死情况改善不明显，差异无统计学意义。表2。

表2 各组兔Ⅱ型减压病病死率比较

2.4 不同处理方法对Ⅱ型减压病兔红细胞计数、血小板的影响 对各组兔红细胞计数、血小板计数进行单因素方差分析，其组间具有统计学差异（P<0.01）。与NC 组比较，其余各组红细胞及血小板计数均呈现明显下降（P<0.01），这表明减压病致伤模型会引起兔红细胞数及血小板量减少。进一步分析表明，与DCS组比较，除了DCS+PFC+A组红细胞及血小板下降有所改善外，其余方法下降没有明显影响，其结果具有统计学意义（P=0.03）。表3。

表3 不同处理方法对Ⅱ型减压病兔红细胞计数的影响

3 讨论

再加压治疗是DCS治疗的最有效方法，但是再加压治疗的展开需要场地以及时间，因此，积极寻找非加压治疗，可以有效延长等待救治时间，改善预后。当前，DCS 的非加压治疗主要包括：液体复苏、常压吸氧、皮质类固醇药物、抗凝药物等[7]。除了吸氧和扩张血容量外，其他药物收效甚微。多项研究显示，PFC 作为一种非加压治疗对DCS具有一定的救治前景。如在高气压暴露后立即静脉注射PFC 乳剂，可以减少大鼠2 h内DCS的病死率[8]。吸氧同时给予PFC 乳剂静注可以减轻大鼠DCS 发病率以及病死率[9]。利用猪进行类似实验也可以观察到静注PFC 乳剂对DCS 的缓解作用[10]。PFC 的注射时机也会导致治疗效果存在差异，有实验显示如果在减压前给予PFC 乳剂联合吸氧的预防效果欠佳[11]。酒精湿化吸氧吸入在临床上主要被用来治疗急性左心衰竭以及急性肺水肿[4-6]，我国也有学者尝试利用乙醇治疗减压病发生[12]。因此联合这两种方法是探索减压病非加压治疗的一种尝试。

PFC 是一种人工合成的惰性化合物，最早是用于探索液体通气的新型材料，它不溶于水，易溶于油，密度大约是水的2 倍。氧在全氟化碳中的溶解度较大。与血红蛋白的携氧能力和氧分压的S 形关系不同，全氟化碳的携氧能力与氧分压成正比，因此和血液相比，其对氧气和氮气具有更好的携带性[9-11]。因此，如果给予PFC 静脉注射，一方面可增强血液携氧从而改善组织氧供，另一方面可运输血液中的氮气等惰性气体通过呼吸系统排出体外，理论上对减压病具有救治作用。本研究中应用的是全氟溴烷注射液，为乳剂形式，本研究发现，PFC 可以降低减压病兔的病死率。Randsoe 等[13]认为PFC联合纯氧可加速气泡溶解及排除，与上述的研究结果一致。但是在本实验中，未看到发病率有明显下降，病死率各组间虽然有下降趋势，但是差异无统计学意义。该现象我们认为，一方面对于减压病模型中的大量气泡形成在重要组织器官如冠状动脉中（如组织图中所示），PFC 以及酒精湿化吸氧这些非加压手段，只能起到部分改善作用，不足以引起气泡短时间大量消失。另一方面，本研究样本量偏小，也是导致发病率虽然有减少趋势，但是差异无统计学意义的可能原因。在PFC的注射时机上，本研究采用的是出仓后注射，这主要是因为PFC只有在有氧气存在情况下才能发挥作用，提前注射可能会导致PFC降解，从而影响结果。

既往研究显示，减压病还会引起红细胞、血小板破坏增加[12-13]。减压病形成的气泡不仅会阻断血流以及对组织器官造成机械性损伤（气泡也是异物），会引发炎症反应[14]。此外，气泡还会导致血小板活化和沉积，形成血栓。这一过程消耗大量血小板，影响凝血，产生类似于弥漫性血管内凝血的反应，进而导致组织器官广泛出血。另外，气泡也可引起血管痉挛，导致组织缺血、水肿和出血[15-16]。上述情况均会引起红细胞减少。在本实验中，观察到减压病组其红细胞计数及血小板计数明显下降，利用PFC静脉注射联合酒精湿化吸氧吸入后，红细胞以及血小板下降情况有所改善。静脉注射PFC 乳剂在人体内主要是物理代谢过程。在研究过程中，观察到红细胞以及血小板情况的改善，可能还是由于PFC 改善了组织供氧，减少气泡损伤后的结果。另外，虽然使用全氟辛烷磺酸治疗新冠肺炎患者尚未经过测试，但是PFC 作为一种氧气转运途径，在肺微毛细管中加强氧气运输以及对发挥对红细胞的细胞保护作用已经被日益关注[17]。

总之，减压病的最有效的治疗措施仍为高压氧方案，积极探索减压病的非加压治疗方案，对更好应对现场急救及转运过程中具有现实意义。在不能及时得高压氧治疗时，PFC 静注联合酒精湿化吸氧吸入有望作为非加压治疗的一种可探索方案，可能有助于改善减压病患者病情，提高后续治愈率。