间歇正压通气对犬胸部火器伤致肺损伤的救治作用
作者：孙喜庆 刘荫秋 蔡建辉 李兵仓 郭建军 李曙光 刘维永 张良潮 王大田 陈志强
单位：孙喜庆 710032 西安,第四军医大学空军医学系航空生物动力学教研室；刘荫秋、李曙光、张良潮、王大田、陈志强 第三军医大学附属大坪医院野战外科研究所；蔡建辉、郭建军、刘维永 第四军医大学附属西京医院胸心外科
关键词：胸部损伤；火器；机械通气
中华创伤杂志990414 【摘要】 目的 探讨间歇正压通气(IPPV)对胸部火器伤致肺损伤犬的早期救治作用。方法 杂种犬14只，随机分为对照组(6只)和IPPV组(8只)。麻醉后得用0.4 g钢珠射击犬右侧胸部。对照组仅行伤口封闭，输液及胸腔闭式引流。IPPV组除进行上述操作外，于致伤后20分钟行IPPV。测量血流动力学指标，并做血气分析。结果 致伤即刻，对照组犬平均动脉血压(MAP)和峰值气道压(PIP)较致伤前显著升高(P<0.05)，致伤后20分钟，PaO2、pH、氧饱合度(SaO2)、平均动脉压(MAP)及心率(HR)均显著降低(P<0.01),PaCO2及PIP显著升高(P<0.01)，致伤后40，60分钟，上述变化呈渐进性加剧，动物平均存活时间为(38±25)分钟。IPPV组犬在致伤即刻及20分钟，上述指标变化与对照组相似；应用IPPV后，PaO2,SaO2,MAP，HR及PIP较对照组增显著升高(P<0.01)，PaCO2显著降低(P<0.01)，动物平均存活时间为(469±328)分钟。结论 严重胸部火器伤致肺损伤犬早期即可出现明显的呼吸功能不全。应用IPPV可改善胸部火器伤致肺损伤犬的气体交换，显著延长存活时间。
, 百拇医药
Therapeutic Effect of Interval Positive Pressure Ventilation on Lung Injury Following Thoracic Gunshot Wounds in Dogs
SUN Xiqing*, LIU Yinqiu, CAI Jianhui, et al.
* Dept. of Aerospace Biodynamics, Faculty of Aerospace Medicine, Fourth Military Medical University, Xi'an 710032
【Abstract】 Objective To study the effect of interval positive pressure ventilation (IPPV) on thoracic gunshot wounds with lung injury in dogs. Methods Fourteen dogs were divided into control group (n=6) and IPPV group (n=8) at random. The dogs were shot in the right chest after anesthesia. The control dogs were only given hemostasis, infusion and closed thoracic drainage. In addition to the above-mentioned steps, the dogs in IPPV group were ventilated with IPPV for 20 minutes after wounding. Hemodynamic parameters and blood gases were measured. Results Mean arterial pressure (MAP) and peak inspiratory pressure (PIP) increased significantly immediately after wounding(P<0.05), and PaO2, pH, SaO2, MAP and heart rate (HR) decreased significantly, while PaCO2 increased significantly 20 minutes after wounding in the control dogs (P<0.01). These changes were further aggravated 40 and 60 minutes after wounding. The mean survival time was 38±25 minutes. No significant changes were found in IPPV group compared to controls immediately after wounding and 20 minutes later. PaO2, SaO2, MAP, HR and PIP elevated markedly (P<0.01), but PaCO2 declined compared to controls after IPPV was given (P<0.01). The mean survival time was 469±328 minutes. Conclusions Respiratory insufficiency can occur in the early time of severe thoracic gunshot wounds with lung injury in dogs. IPPV may improve gas exchange and prolong survival time.
, 百拇医药
【Key words】 Chest injuries, friearms Mechanical ventilation
胸部火器伤常并发肺损伤，其引起的严重呼吸功能不全是致死和致残的重要原因之一。在胸部火器伤致肺损伤早期给予及时的呼吸支持，对于防止缺氧并发症的出现、提高救治水平具有十分重要的意义。由于胸部火器伤死亡率甚高，目前国内外尚无一种可供选用的胸部火器伤动物模型，有关胸部火器伤呼吸支持方式的实验研究未见报道。笔者建立了犬胸部火器伤模型，通过探讨间歇正压通气(IPPV)对胸部火器伤致肺损伤犬的救治作用，旨在进一步寻求最适宜的呼吸支持方式。
材料与方法
1.动物准备：健康杂种犬14只，雌雄不拘，体重(11.0±1.8)kg。随机分为两组：对照组(6只)和间歇正压通气组(8只)。静脉注射戊巴比妥钠(30 mg/kg)麻醉。行气管插管术，从右侧股动脉插入动脉导管，以记录动脉血压和采集动脉血标本。从右侧股静脉插入静脉导管，备注入药物和滴注等渗盐水。
, 百拇医药
利用MR-6200四道生理记录仪平均动脉血压(MAP)、心率(HR)、呼吸频率(f)和气道压。血气分析使用NOVA血气分析仪(美国)。
2.致伤条件：犬取左侧卧位，利用滑膛枪射击犬右侧胸下1/3部位，0.4 g钢珠弹，射距6 m，入口速度为700～800 m/s。
3.操作步骤：动物准备结束后稳定20分钟，测得各生理变量、动脉血气等的对照值后，射击犬右侧胸部。对照组犬仅进行封闭伤口、输液(血)、胸腔闭式引流等。间歇正压通气(IPPV)组犬除进行上述操作外，于致伤后20分钟行IPPV，通气频率1次/分钟，吸/呼为1∶2，潮气量300 ml。于致伤后不同时间测量血流动力学及气道压等指标，并抽取动脉血做血气分析。动物死亡后立即开胸探查，并于右肺下叶取约1 cm×1 cm×1 cm 的肺组织置于质量浓度为40 g/L的多聚甲醛液中固定，经常规脱水、石蜡包埋、切片、HE染色，光镜下观察。
, http://www.100md.com 4.统计学处理：数据以均值±标准差(
±s)表示。利用方差分析和t检验进行统计学分析。
结 果
1.血压和心率的改变：致伤即刻，对照组犬MAP较致伤前显著升高(P<0.05)，HR无明显变化；致伤后20分钟，MAP、HR均显著降低(P<0.01)；致伤后40，60分钟，MAP、HR呈渐进性降低。IPPV组犬在致伤即刻及20分钟，上述指标变化与对照组相似；应用IPPV后，MAP、HR较对照组均显著升高(P<0.01)；随时间延长，MAP、HR呈渐进性降低。
2. 呼吸频率和气道压的改变：致伤即刻，对照组犬呼吸暂停，气道压峰值(PIP)较致伤前显著升高(P<0.01)；约5秒之后呼吸逐渐加深加快；致伤后20分钟时f及PIP均显著升高(P<0.01)，致伤后40，60分钟，f已恢复至伤前水平，而PIP则渐进性升高。IPPV组犬在致伤即刻及20分钟，上述指标变化与对照组相似；应用IPPV后，f控制在16次/分钟，PIP较对照组显著升高(P<0.01)；随时间延长，PIP呈渐进性升高(图1)。
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图1 胸部火器伤犬f和PIP的改变
3. 动脉血气的改变：致伤后20分钟，对照组犬PaO2,pH, SaO2、血红蛋白(Hb)含量及红细胞压积(HCT)较致伤前均显著性降低(P<0.01)，PaCO2显著性升高(P<0.01)；致伤后40，60分钟，上述变化呈渐进性加剧。IPPV组犬在致伤后20分钟，上述指标变化与对照组相似；应用IPPV后，PaO2, SaO2较对照组均显著升高(P<0.01)，PaCO2均显著降低(P<0.01)，pH有升高趋势，但未达到显著性水平，Hb含量及HCT则无明显改变(图2，3)。
图2 胸部火器伤犬PaO2, PaCO2及SaO2的改变
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4. 动物存活时间：对照组犬平均时间为(38±25)分钟。IPPV组犬平均存活时间(469±328)分钟，较对照组明显延长(表1)。
5. 病理改变：两组动物皮肤、胸廓及肺均可见明显伤道，多数动物肋间动、静脉断裂。肺部伤道位于右肺中叶下部或下叶上部，长4～6 cm，直径1～2 cm，内有凝血块。右肺均可见大片挫伤、出血区和血肿或水肿，面积达30%～80%，部分动物左肺可见散在斑片状挫伤或出血区，面积为5%～30%。IPPV组少数动物右肺大部水肿、实变，个别动物左肺亦严重水肿、实变。光镜下可见肺泡腔内充有大量渗出的浆液和红细胞。
表1 胸部火器伤犬存活时间 组别
犬数
(只)
存活时间(min)
, 百拇医药
<60
60～120
120～240
240～480
480～900
对照组
6
4
2
0
0
0
IPPV组
, 百拇医药
8
2
1
0
1
3
图3 胸部火器伤犬pH、Hb及HCT的改变
讨 论
胸部火器伤约占战争时期全部伤员的12.0%。胸部创伤死亡者中约有60.1%死于现场，21.6%死于运送途中[1]。因此，加强现场和运送途中的早期救治，已成为对胸部火器伤救治中的重点课题。然而，由于胸部火器伤死亡率甚高，目前国内尚无一种可供选用的胸部火器伤动物模型。胸部火器伤实验研究资料甚少，妨碍了胸部火器伤研究的进展。笔者在本研究中建立了致死性胸部火器伤(弹片伤)犬模型，伤情变化一致，重复性好。研究发现，致伤后20分钟，犬PaO2、pH和SaO2显著降低，PaCO2显著升高，且随着时间的延长而渐甚，提示胸部火器伤致肺损伤犬早期即可出现明显的呼吸功能不全。本研究表明，动物死亡的主要原因是失血性休克和呼吸功能不全。个别动物在致伤后5～10分钟即死亡，主要原因为大出血。经尸检证实，出血的主要部位是肋间动脉，每分钟出血量可高达60～90 ml。因此，加强胸部火器伤的现场或战地救治，是减少阵亡和转运途中死亡，并为以后救治提供条件的关键所在。胸部火器伤的早期救治，如止血、输液、自体血回输、胸腔闭式引流及气管插管等，已有较多的临床病例报道，这些措施操作简便，安全有效[2，3]。有作者主张早期实施肺切术以控制出血，提高存活率[4]。鉴于胸部在伤致肺损伤犬早期即出现明显的呼吸功能不全，给予及时的呼吸支持也是十分必要的。但有关胸部火器伤呼吸支持方式的实验研究尚未见报道。笔者探讨了IPPV在胸部火器伤致肺损伤犬早期救治中的作用。结果表明，在致伤后20分钟应用IPPV可纠正动物的高碳酸血症，部分改善动物氧合状态，显著延长动物存活时间，提示应用IPPV在胸部火器伤致肺损伤犬早期救治中具有重要意义。关于胸部火器伤后应用IPPV时最适应的呼吸机参数尚待深入研究。本研究中发现，在胸部火器伤致肺损伤犬早期应用IPPV虽然可显著延长动物存活时间，但未能使动物长期存活，其主要原因可能是伤情过重。尸检发现，IPPV组动物存活时间较长者，多数出现双侧肺水肿。肺水肿发生的机制目前尚不清楚，可能与高速投射物的直接损伤、瞬时空腔效应、血管内液压效应及介质释放等因素有关。此外，应用IPPV时气道压峰值显著升高，而较高的气道压也可能使肺水肿进一步加重。有关胸部火器伤后最适宜的呼吸支持方式尚待进一步探讨。总之，本研究结果表明，严重胸部火器伤致肺损伤犬早期即可出现明显的呼吸功能不全，应用间歇正压通气可纠正胸部火器伤致肺损伤犬的高碳酸血症，部分改善氧合状态，延长动物存活时间。
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*本课题为全军“九五”医药卫生指令课题资助项目(No.96L046)
参考文献
1 刘维永.胸部火器伤实验与临床研究进展.中国胸心血管外科临床杂志,1998,5∶121-123.
2 Cliala RS, Kudsk KA, Butts A, et al. Initial evaluation and management of upper airway injuries in trauma patients. J Clin Anesth, 1991, 3∶91-98.
3 王正国,朱佩芳.第31届国际军事医学会议战伤论文综述.中华创伤杂志, 1997, 13∶55-56.
4 Tominaga GT, Waxman K, Scannell G, et al. Emergency thoractomy with lung resection following trauma. Am surg, 1993, 59∶834-837.
收稿日期:1998-06-17
修稿日期:1999-01-20
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单位：孙喜庆 710032 西安,第四军医大学空军医学系航空生物动力学教研室；刘荫秋、李曙光、张良潮、王大田、陈志强 第三军医大学附属大坪医院野战外科研究所；蔡建辉、郭建军、刘维永 第四军医大学附属西京医院胸心外科
关键词：胸部损伤；火器；机械通气
中华创伤杂志990414 【摘要】 目的 探讨间歇正压通气(IPPV)对胸部火器伤致肺损伤犬的早期救治作用。方法 杂种犬14只，随机分为对照组(6只)和IPPV组(8只)。麻醉后得用0.4 g钢珠射击犬右侧胸部。对照组仅行伤口封闭，输液及胸腔闭式引流。IPPV组除进行上述操作外，于致伤后20分钟行IPPV。测量血流动力学指标，并做血气分析。结果 致伤即刻，对照组犬平均动脉血压(MAP)和峰值气道压(PIP)较致伤前显著升高(P<0.05)，致伤后20分钟，PaO2、pH、氧饱合度(SaO2)、平均动脉压(MAP)及心率(HR)均显著降低(P<0.01),PaCO2及PIP显著升高(P<0.01)，致伤后40，60分钟，上述变化呈渐进性加剧，动物平均存活时间为(38±25)分钟。IPPV组犬在致伤即刻及20分钟，上述指标变化与对照组相似；应用IPPV后，PaO2,SaO2,MAP，HR及PIP较对照组增显著升高(P<0.01)，PaCO2显著降低(P<0.01)，动物平均存活时间为(469±328)分钟。结论 严重胸部火器伤致肺损伤犬早期即可出现明显的呼吸功能不全。应用IPPV可改善胸部火器伤致肺损伤犬的气体交换，显著延长存活时间。
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Therapeutic Effect of Interval Positive Pressure Ventilation on Lung Injury Following Thoracic Gunshot Wounds in Dogs
SUN Xiqing*, LIU Yinqiu, CAI Jianhui, et al.
* Dept. of Aerospace Biodynamics, Faculty of Aerospace Medicine, Fourth Military Medical University, Xi'an 710032
【Abstract】 Objective To study the effect of interval positive pressure ventilation (IPPV) on thoracic gunshot wounds with lung injury in dogs. Methods Fourteen dogs were divided into control group (n=6) and IPPV group (n=8) at random. The dogs were shot in the right chest after anesthesia. The control dogs were only given hemostasis, infusion and closed thoracic drainage. In addition to the above-mentioned steps, the dogs in IPPV group were ventilated with IPPV for 20 minutes after wounding. Hemodynamic parameters and blood gases were measured. Results Mean arterial pressure (MAP) and peak inspiratory pressure (PIP) increased significantly immediately after wounding(P<0.05), and PaO2, pH, SaO2, MAP and heart rate (HR) decreased significantly, while PaCO2 increased significantly 20 minutes after wounding in the control dogs (P<0.01). These changes were further aggravated 40 and 60 minutes after wounding. The mean survival time was 38±25 minutes. No significant changes were found in IPPV group compared to controls immediately after wounding and 20 minutes later. PaO2, SaO2, MAP, HR and PIP elevated markedly (P<0.01), but PaCO2 declined compared to controls after IPPV was given (P<0.01). The mean survival time was 469±328 minutes. Conclusions Respiratory insufficiency can occur in the early time of severe thoracic gunshot wounds with lung injury in dogs. IPPV may improve gas exchange and prolong survival time.
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【Key words】 Chest injuries, friearms Mechanical ventilation
胸部火器伤常并发肺损伤，其引起的严重呼吸功能不全是致死和致残的重要原因之一。在胸部火器伤致肺损伤早期给予及时的呼吸支持，对于防止缺氧并发症的出现、提高救治水平具有十分重要的意义。由于胸部火器伤死亡率甚高，目前国内外尚无一种可供选用的胸部火器伤动物模型，有关胸部火器伤呼吸支持方式的实验研究未见报道。笔者建立了犬胸部火器伤模型，通过探讨间歇正压通气(IPPV)对胸部火器伤致肺损伤犬的救治作用，旨在进一步寻求最适宜的呼吸支持方式。
材料与方法
1.动物准备：健康杂种犬14只，雌雄不拘，体重(11.0±1.8)kg。随机分为两组：对照组(6只)和间歇正压通气组(8只)。静脉注射戊巴比妥钠(30 mg/kg)麻醉。行气管插管术，从右侧股动脉插入动脉导管，以记录动脉血压和采集动脉血标本。从右侧股静脉插入静脉导管，备注入药物和滴注等渗盐水。
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利用MR-6200四道生理记录仪平均动脉血压(MAP)、心率(HR)、呼吸频率(f)和气道压。血气分析使用NOVA血气分析仪(美国)。
2.致伤条件：犬取左侧卧位，利用滑膛枪射击犬右侧胸下1/3部位，0.4 g钢珠弹，射距6 m，入口速度为700～800 m/s。
3.操作步骤：动物准备结束后稳定20分钟，测得各生理变量、动脉血气等的对照值后，射击犬右侧胸部。对照组犬仅进行封闭伤口、输液(血)、胸腔闭式引流等。间歇正压通气(IPPV)组犬除进行上述操作外，于致伤后20分钟行IPPV，通气频率1次/分钟，吸/呼为1∶2，潮气量300 ml。于致伤后不同时间测量血流动力学及气道压等指标，并抽取动脉血做血气分析。动物死亡后立即开胸探查，并于右肺下叶取约1 cm×1 cm×1 cm 的肺组织置于质量浓度为40 g/L的多聚甲醛液中固定，经常规脱水、石蜡包埋、切片、HE染色，光镜下观察。
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±s)表示。利用方差分析和t检验进行统计学分析。结 果
1.血压和心率的改变：致伤即刻，对照组犬MAP较致伤前显著升高(P<0.05)，HR无明显变化；致伤后20分钟，MAP、HR均显著降低(P<0.01)；致伤后40，60分钟，MAP、HR呈渐进性降低。IPPV组犬在致伤即刻及20分钟，上述指标变化与对照组相似；应用IPPV后，MAP、HR较对照组均显著升高(P<0.01)；随时间延长，MAP、HR呈渐进性降低。
2. 呼吸频率和气道压的改变：致伤即刻，对照组犬呼吸暂停，气道压峰值(PIP)较致伤前显著升高(P<0.01)；约5秒之后呼吸逐渐加深加快；致伤后20分钟时f及PIP均显著升高(P<0.01)，致伤后40，60分钟，f已恢复至伤前水平，而PIP则渐进性升高。IPPV组犬在致伤即刻及20分钟，上述指标变化与对照组相似；应用IPPV后，f控制在16次/分钟，PIP较对照组显著升高(P<0.01)；随时间延长，PIP呈渐进性升高(图1)。
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图1 胸部火器伤犬f和PIP的改变
3. 动脉血气的改变：致伤后20分钟，对照组犬PaO2,pH, SaO2、血红蛋白(Hb)含量及红细胞压积(HCT)较致伤前均显著性降低(P<0.01)，PaCO2显著性升高(P<0.01)；致伤后40，60分钟，上述变化呈渐进性加剧。IPPV组犬在致伤后20分钟，上述指标变化与对照组相似；应用IPPV后，PaO2, SaO2较对照组均显著升高(P<0.01)，PaCO2均显著降低(P<0.01)，pH有升高趋势，但未达到显著性水平，Hb含量及HCT则无明显改变(图2，3)。
图2 胸部火器伤犬PaO2, PaCO2及SaO2的改变
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4. 动物存活时间：对照组犬平均时间为(38±25)分钟。IPPV组犬平均存活时间(469±328)分钟，较对照组明显延长(表1)。
5. 病理改变：两组动物皮肤、胸廓及肺均可见明显伤道，多数动物肋间动、静脉断裂。肺部伤道位于右肺中叶下部或下叶上部，长4～6 cm，直径1～2 cm，内有凝血块。右肺均可见大片挫伤、出血区和血肿或水肿，面积达30%～80%，部分动物左肺可见散在斑片状挫伤或出血区，面积为5%～30%。IPPV组少数动物右肺大部水肿、实变，个别动物左肺亦严重水肿、实变。光镜下可见肺泡腔内充有大量渗出的浆液和红细胞。
表1 胸部火器伤犬存活时间 组别
犬数
(只)
存活时间(min)
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<60
60～120
120～240
240～480
480～900
对照组
6
4
2
0
0
0
IPPV组
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8
2
1
0
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图3 胸部火器伤犬pH、Hb及HCT的改变
讨 论
胸部火器伤约占战争时期全部伤员的12.0%。胸部创伤死亡者中约有60.1%死于现场，21.6%死于运送途中[1]。因此，加强现场和运送途中的早期救治，已成为对胸部火器伤救治中的重点课题。然而，由于胸部火器伤死亡率甚高，目前国内尚无一种可供选用的胸部火器伤动物模型。胸部火器伤实验研究资料甚少，妨碍了胸部火器伤研究的进展。笔者在本研究中建立了致死性胸部火器伤(弹片伤)犬模型，伤情变化一致，重复性好。研究发现，致伤后20分钟，犬PaO2、pH和SaO2显著降低，PaCO2显著升高，且随着时间的延长而渐甚，提示胸部火器伤致肺损伤犬早期即可出现明显的呼吸功能不全。本研究表明，动物死亡的主要原因是失血性休克和呼吸功能不全。个别动物在致伤后5～10分钟即死亡，主要原因为大出血。经尸检证实，出血的主要部位是肋间动脉，每分钟出血量可高达60～90 ml。因此，加强胸部火器伤的现场或战地救治，是减少阵亡和转运途中死亡，并为以后救治提供条件的关键所在。胸部火器伤的早期救治，如止血、输液、自体血回输、胸腔闭式引流及气管插管等，已有较多的临床病例报道，这些措施操作简便，安全有效[2，3]。有作者主张早期实施肺切术以控制出血，提高存活率[4]。鉴于胸部在伤致肺损伤犬早期即出现明显的呼吸功能不全，给予及时的呼吸支持也是十分必要的。但有关胸部火器伤呼吸支持方式的实验研究尚未见报道。笔者探讨了IPPV在胸部火器伤致肺损伤犬早期救治中的作用。结果表明，在致伤后20分钟应用IPPV可纠正动物的高碳酸血症，部分改善动物氧合状态，显著延长动物存活时间，提示应用IPPV在胸部火器伤致肺损伤犬早期救治中具有重要意义。关于胸部火器伤后应用IPPV时最适应的呼吸机参数尚待深入研究。本研究中发现，在胸部火器伤致肺损伤犬早期应用IPPV虽然可显著延长动物存活时间，但未能使动物长期存活，其主要原因可能是伤情过重。尸检发现，IPPV组动物存活时间较长者，多数出现双侧肺水肿。肺水肿发生的机制目前尚不清楚，可能与高速投射物的直接损伤、瞬时空腔效应、血管内液压效应及介质释放等因素有关。此外，应用IPPV时气道压峰值显著升高，而较高的气道压也可能使肺水肿进一步加重。有关胸部火器伤后最适宜的呼吸支持方式尚待进一步探讨。总之，本研究结果表明，严重胸部火器伤致肺损伤犬早期即可出现明显的呼吸功能不全，应用间歇正压通气可纠正胸部火器伤致肺损伤犬的高碳酸血症，部分改善氧合状态，延长动物存活时间。
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*本课题为全军“九五”医药卫生指令课题资助项目(No.96L046)
参考文献
1 刘维永.胸部火器伤实验与临床研究进展.中国胸心血管外科临床杂志,1998,5∶121-123.
2 Cliala RS, Kudsk KA, Butts A, et al. Initial evaluation and management of upper airway injuries in trauma patients. J Clin Anesth, 1991, 3∶91-98.
3 王正国,朱佩芳.第31届国际军事医学会议战伤论文综述.中华创伤杂志, 1997, 13∶55-56.
4 Tominaga GT, Waxman K, Scannell G, et al. Emergency thoractomy with lung resection following trauma. Am surg, 1993, 59∶834-837.
收稿日期:1998-06-17
修稿日期:1999-01-20
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