急性上呼吸道梗阻动物模型制备与评价

姚国泉， 那 琦， 刁玉刚， 巩 顺， 郭 晨， 杨建常， 金 海

北部战区总医院1.神经外科；2.麻醉科，辽宁 沈阳 110016；3.解放军第32683部队，辽宁 沈阳 110000

环甲膜切开术是其他气道管理措施均失败后的最后选择[1-3]。美军在伊拉克与阿富汗战争中，上呼吸道梗阻为战场第二大可预见性死因，约占其2001—2004年所有战场死因的1.8%[4-5]。战术战伤救护委员会推荐环甲膜切开术作为一种挽救生命的急救措施。一项多中心前瞻性研究发现，在战场环境中，虽然环甲膜切开术占所有挽救生命急救措施的1.8%，但其失败率高达18.0%[6]。本研究旨在建立上呼吸道梗阻动物模型，供环甲膜切开急救技术的提供实战化训练和考核使用。现报道如下。

1 材料与方法

1.1 实验动物及分组 选取12头4～6个月龄健康长白猪为研究对象，体质量80～90 kg，雌雄不限。实验前运至实验场地适应性驯养1周。将实验猪随机分为A组与B两组，每组各6头。分别采用口内置入充气球囊(A组)与填塞棉球(B组)方法制备猪急性上呼吸道梗阻模型。12头实验猪建模后由12名受训人员使用相同的器械行环甲膜切开术操作。分别于建模前(T0)、建模后(T1)、环甲膜切开后(T2)，记录并比较两组实验猪生命体征和血气指标。记录两组建模耗时、环甲膜切开术耗时和术中出血量。动物实验得到北部战区总医院实验动物伦理委员会批准认可。

1.2 研究方法

1.2.1 麻醉方法 术前禁食、禁水12 h。麻醉前备用抢救用具和药品。经猪耳后肌肉注射阿托品0.5 mg、安定10.0 mg、氯胺酮15.0 mg/kg基础麻醉后，用24 G留置针在猪的下耳缘处建立静脉通道并固定。使用0.9%氯化钠250 ml、安定10.0 mg、氯胺酮500.0 mg复合持续静脉滴注维持麻醉[7-8]。

1.2.2 造模方法 麻醉成功后，用肥皂水洗净皮肤，猪仰卧位，四肢固定于手术台固定架上并备皮。胸部贴电极片行心电监护心率(heart rate，HR)、呼吸频率(respiratory rate，RR)；舌尖处无创监测血氧饱和度(oxygen saturation，SpO2)，采用颈动脉穿刺置管监测平均动脉压(mean arterial pressure，MAP)及抽取动脉血行血气分析。采用多参数心电监护仪持续监测记录两组HR、RR、MAP、SpO2等指标。A组实验猪填塞双鼻孔后，口内置入充气球囊，逐渐向球囊内充气(图1)。充气过程中，观测呼吸和SpO2变化，直到呼吸不畅，SpO2逐渐下降至90%。B组实验猪填塞双鼻孔后，口内逐渐填塞棉球(图2)。填塞过程中，观测呼吸与SpO2变化，直到呼吸不畅，出现SpO2逐渐下降至90%。环甲膜切开术操作过程参照伍金红等[9]方法。术者左手拇指和中指固定环状软骨，食指触摸环甲膜，右手握切开器手柄，水平方向在环状软骨上缘垂直刺入。然后刀片朝尾端旋转90°，注意此时切口会有血滲出，换左手握住切开器手柄并内收，右手将润滑的弹性导芯置入气管5～8 cm，置入后退出圆刀。弹性导芯套上5～6号充分润滑的气管导管，旋转置入，气囊充气，退出弹性导芯。注意事项：环甲膜切开选择环甲膜下缘(图3)，避免损伤环甲动脉、环甲肌、喉上神经分支及环状软骨。气管导管过粗或过软均不易置入。

图1 球囊阻塞 图2 棉球阻塞 图3 环甲膜切开后

1.2.3 模型评估 (1)生命体征：HR、RR、MAP、SpO2。(2)血气分析：经颈动脉采血后，经血气分析仪检测pH值、动脉血二氧化碳分压(partial pressure of carbon dioxide，PaCO2)、动脉血氧分压(partial pressure of oxygen，PaO2)。(3)出血量计算：按照10 cm×10 cm的4层无纺纱布血液浸透的血量为10 ml的方法评估[10]。采用一种新的战伤动物模型评价方法评价受试者对模型的应用效果。指标采用百分制评分，包括伤情真实感、模型标准化、造模难度、造模时间、造模工具、模型参数、动物麻醉与伦理、模型推广性、考核要素和训练效果共10个项目。每个项目满分10分：好8～10分；及格5～7分；差1～4分。受训人员在救治训练后进行打分。

2 结果

2.1 两组不同时间点生命体征比较 T0、T1、T2时，两组HR、RR、MAP、SpO2比较，差异均无统计学意义(P>0.05)。与T0时比较，两组T1时的HR、RR、MAP均升高，SpO2均降低，差异均有统计学意义(P<0.05)。与T1时比较，两组T2时的HR、RR、MAP均降低，SpO2均升高，差异均有统计学意义(P<0.05)。见表1。

2.2 两组不同时间点血气指标比较 T0、T1、T2时，两组pH值、PaCO2、PaO2比较，差异均无统计学意义(P>0.05)。与T0时比较，两组T1时的PaCO2均升高，PaO2均降低，差异均有统计学意义(P<0.05)。与T1时比较，两组T2时的PaCO2降低，PaO2均升高，差异均有统计学意义(P<0.05)。见表2。

2.3 两组建模耗时、环甲膜切开术耗时及术中出血量比较 B组建模耗时多于A组，差异有统计学意义(P<0.05)。两组环甲膜切开耗时与术中出血量比较，差异均无统计学意义(P>0.05)。见表3。

表3 两组建模耗时、环甲膜切开术耗时及术中出血量比较

2.4 两组动物模型评价指标得分比较 两组动物模型各项评价指标得分比较，差异均无统计学意义(P>0.05)。见表4。

3 讨论

对基层医师和卫生员进行战伤急性上呼吸道梗阻救治培训十分必要。建立紧急气道的常用方法包括环甲膜穿刺术、环甲膜切开术、环甲膜穿刺反向引导气管切开术和气管切开术等。Cook等[11]研究发现，环甲膜穿刺失败率高达63%。陈犹白等[12]研究发现，环甲膜切开术建立紧急气道的时间最短为(86±12)s。有效的培训可提高环甲膜切开成功率及缩短切开时间。美军在环甲膜切开术培训过程中发现如下问题：(1)有限的解剖学知识；(2)缺乏动手训练(尤其是严峻环境中的训练)；(3)不标准的操作流程；(4)较差的训练模型；(5)有限的复习训练[13-16]。有研究显示，猪喉与人类的解剖结构相似，环甲膜、会厌、甲状软骨、环状软骨和气管与人类喉部组织结构大小接近，而且环甲膜穿刺突破感与人体相似[1-3]。因此，采用切除猪喉多余组织，保留会厌、声门、甲状软骨、环甲膜、环状软骨和气管等组织建立练习环甲膜穿刺和切开的动物模型。

本研究结果显示：与T0时比较，两组T1时的HR、RR、MAP均升高，SpO2均降低，差异均有统计学意义(P<0.05)；与T1时比较，两组T2时的HR、RR、MAP均降低，SpO2均升高，差异均有统计学意义(P<0.05)。这提示，两组造模方法均有效。本研究结果显示，B组建模耗时多于A组，两组环甲膜切开耗时与术中出血量无明显差异。这提示，两组造模均为无创造模方法。本研究结果还显示：两组动物模型各项评价指标得分比较，差异均无统计学意义(P>0.05)；模型标准化与考核要素评分均<9分。这提示，受训人员对模型的标准化和考核要素方面应用效果较差。本研究存在一定不足之处：受样本量限制，仅选取有培训经历的军医参训，如接受其他人员参与，可能会出现不同的研究结果[17-18]；本研究环境缺乏严峻的战斗压力和环境干扰，如噪音、时间压力、带有彩色战术照明的灯光等，逼真的战场环境可能会影响研究结果[19-20]。

综上所述，本研究成功建立猪急性上呼吸道梗阻动物模型，该模型能够基本满足环甲膜切开术训练和考核需求。