初向陽,侯曉彬,張連斌,薛志強(qiáng),馬克峰

(解放軍總醫(yī)院胸外科,北京 100853)

各種應(yīng)激狀態(tài)后血液流變學(xué)常發(fā)生變化,從而造成血凝狀態(tài)的異常改變,常與臟器功能障礙密切相關(guān)[1]。但關(guān)于胸部爆炸傷后血液血凝狀態(tài)的變化報(bào)道甚少。我們通過兔胸部爆炸傷模型,探討致傷后早期血液流變特性的變化規(guī)律及其對微循環(huán)及肺臟等器官的影響,為臨床早期妥善處理提供理論依據(jù)。

材料與方法

1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物及分組

健康中國家兔(軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供)48只,雌雄不限,體重(2.3±0.5)kg,隨機(jī)分為對照組(1組)和爆炸傷后 5、30分鐘、1、3、6小時(shí)5個(gè)致傷組(2～6組),每組 8只。

2 動(dòng)物模型建立

傷前禁食 12小時(shí),耳緣靜脈靜注 3%戊巴比妥鈉 1ml/kg體重麻醉,參照我們預(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,將兔固定于致傷架上,左側(cè)臥位,廢舊汽車內(nèi)胎自制保護(hù)套保護(hù)顱腦、腹部及四肢,脫脂棉塞進(jìn)耳部以保護(hù)聽器及防止腦出血。8#瞬發(fā)電雷管作為爆炸源,主裝藥采用爆速為 7 120m/s,爆壓為 35.5GPa,爆熱為5 290J/g,爆溫為 3 900K,密度為 1.50g/cm3的黑索金(環(huán)三亞甲基三硝胺,RDX),藥量(0.54±0.02)g;擴(kuò)爆藥采用密度為 0.7～0.9/cm3的 RDX,藥量(0.18±0.02)g,起爆藥采用 DS共晶(三硝基間苯二酚鋁和氮化鋁共沉淀),藥量(0.18±0.02)g,總藥量約 0.9g(相當(dāng)于 1.5倍藥量的 TNT),爆炸時(shí)能產(chǎn)生高速破片和沖擊波(電雷管由西安慶華電器有限公司提供)。將雷管置于右側(cè)第 5肋間垂直上方12cm處,雷管方向與肋間隙平行,電觸發(fā)引爆,傷后立即吸氧治療。對照組不致傷,其余處理同致傷組。

3 監(jiān)測指標(biāo)和方法

3.1 血液流變學(xué)檢測 通過頸靜脈插管在右心房采血 5m l,肝素抗凝管收集,Viscometer R80黏度計(jì)在 25℃,200s-1、30s-1、5s-1、1s-14種切變率下測定全血黏度,在 100s-1下測血漿黏度;血細(xì)胞比容(HCT)用微量高速離心法測定;血漿纖維蛋白原含量用熱浴法測定;紅細(xì)胞聚集指數(shù)、紅細(xì)胞變形指數(shù)(TK)等為利用所測有關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算所得。

3.2 肺組織含水率(RLW) 實(shí)驗(yàn)完畢后放血處死動(dòng)物,快速取出肺組織,剝離心臟及肺門結(jié)締組織,濾紙吸干表面附著水分,分析天平稱量肺濕重;然后置入 80℃烤箱烘干 24小時(shí),取出稱量肺組織干重。按下列公式計(jì)算 RLW:RLW=(濕重 -干重)/濕重×100%。

3.3 病理檢查及體視學(xué)檢查 傷側(cè)肺取中葉靠近肺門處組織,4%多聚甲醛固定,常規(guī)石蠟包埋,蘇木精-伊紅染色(HE染色),光鏡下觀察病理變化;用CHAMPION數(shù)字圖像分析系統(tǒng)測定:平均內(nèi)襯間隔(MLI)、平均肺泡數(shù)(MAN)和肺實(shí)質(zhì)百分比(PPA),在 10倍物鏡下觀察每只兔 HE染色切片的最大橫徑和縱徑,任意選取 10個(gè)視野(避開大血管和支氣管),在每個(gè)視野正中劃"十"字交叉線,計(jì)數(shù)與十字線相交的肺泡隔數(shù)(Ns)和每個(gè)視野內(nèi)肺泡數(shù)(Na),同時(shí)測出十字線總長(L)和每個(gè)視野面積(S),按公式 MLI=L/Ns計(jì)算平均內(nèi)襯間隔,以表示肺泡平均內(nèi)徑;按公式 MAN=Na/S計(jì)算平均肺泡數(shù),以反映肺泡密度。測量每個(gè)視野的灰度值百分率,計(jì)算每個(gè)視野中肺實(shí)質(zhì)所占百分比。

4 統(tǒng)計(jì)處理

結(jié) 果

1 血液流變學(xué)變化

兔胸部爆炸傷后 5分鐘全血黏度、血漿黏度、紅細(xì)胞聚集指數(shù)、血漿纖維蛋白原含量及 TK均低于正常對照組,30分鐘以后上述指標(biāo)明顯升高,3小時(shí)后達(dá)峰值,與正常對照組相比有非常顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.01);傷后 6小時(shí)雖有所下降,但仍高于正常對照組(P＜0.05)(見表 1)。

2 RLW變化

各組兔傷后 5分鐘RLW無明顯變化,以后顯著升高(P＜0.05),3小時(shí)后達(dá)峰值(P＜0.01),6小時(shí)時(shí)有所恢復(fù),但仍顯著高于致傷前(P＜0.05)(見圖1)。

3 肺組織病理學(xué)變化

胸部爆炸傷后 30分鐘肉眼即可見肺膜下淺層點(diǎn)狀出血,光鏡下見胞漿內(nèi)局灶溶解,炎性細(xì)胞浸潤;3小時(shí)后上述病變明顯加重,點(diǎn)狀出血融合成片,光鏡下見網(wǎng)織纖維斷離,少數(shù)肺泡顯著脹大,周圍廣泛積有多量紅細(xì)胞,間質(zhì)內(nèi)可見氣腫,肺泡細(xì)胞可見局灶壞死,局部可見核溶解;各實(shí)驗(yàn)組平均內(nèi)襯間隔(MLI)和肺實(shí)質(zhì)百分比(PPA)明顯高于正常對照組(P＜0.05),平均肺泡數(shù)(MAN)則明顯低于正常對照組(P＜0.05)(見表 2)。

表1 各組致傷后血液流變學(xué)特性的變化(n=8,±s)

表1 各組致傷后血液流變學(xué)特性的變化(n=8,±s)

與正常對照組比較:*P＜0.05;**與正常對照組比較:b P＜0.01

血液流變學(xué) 對照 傷后5m in 傷后30min 傷后1h 傷后3h 傷后6h全血黏度(mPa.s)200s-1 3.80±0.55 3.35±0.80 4.15±0.74* 4.86±0.85**6.04±1.10**5.82±1.03**30s-1 4.64±0.45 4.36±0.45 4.71±0.52 5.26±0.63* 7.12±1.14**6.85±0.97**5s-1 8.70±0.85 6.81±0.50 8.59±1.32 9.05±0.87* 11.25±2.31**9.79±1.86**1s-1 18.92±1.25 15.57±2.05 17.74±1.64 19.53±2.24 23.48±3.95**20.55±2.94b血漿黏度(mPa.s)100s-1 1.40±0.35 1.27±0.40 1.42±0.39 1.56±0.84* 1.96±0.69**1.82±0.53**HCT(%) 34.24±4.10 24.37±8.30 32.54±5.66 33.42±4.85 40.16±6.78**37.73±6.29*紅細(xì)胞剛性指數(shù) 3.56±1.05 3.62±0.95 3.70±0.67* 3.84±1.12* 4.04±1.62**3.81±0.73*血漿纖維蛋白原含量(g/L) 2.97±0.65 2.19±0.60 2.55±0.31 3.27±1.26* 4.18±0.92**3.98±1.29**紅細(xì)胞變形指數(shù)(TK) 0.88±0.25 0.91±0.65 0.96±0.39* 1.20±0.75**1.38±0.87**1.32±1.07**紅細(xì)胞聚集指數(shù) 5.85±1.15 5.22±2.05 6.18±1.85*11.36±3.58**21.49±4.29**19.89±5.03**

表2 各組肺平均內(nèi)襯間隔、平均肺泡數(shù)和肺實(shí)質(zhì)百分比比較(±s)

表2 各組肺平均內(nèi)襯間隔、平均肺泡數(shù)和肺實(shí)質(zhì)百分比比較(±s)

與正常對照組相比:*P＜0.05

對照 傷后5m in 傷后30min 傷后1h 傷后3h 傷后6h MLI(μm) 24.3±4.0* 20.8±3.9* 27.7±4.5 30.6±4.2 34.5±5.1 34.8±4.7 MAN(個(gè)/10-2 mm2) 4.5±0.6 4.6±0.7 4.2±0.6 3.9±0.8 3.7±0.5* 4.0±0.9 PPA(%) 15.3±5.2 15.8±6.1 17.2±8.3 18.4±7.9 23.5±5.9* 21.7±5.5*

圖1 各組肺組織含水率變化曲線圖(n=8,±s)

討 論

創(chuàng)傷引起的改變是多系統(tǒng)、全身性的。本實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn),兔胸部爆炸傷后血液流變學(xué)特性出現(xiàn)明顯變化,導(dǎo)致血液高凝狀態(tài),除傷后早期血液黏滯性下降外,其變化時(shí)相與爆炸傷后原發(fā)性急性肺損傷幾乎同步發(fā)生及發(fā)展,二者關(guān)系密切。主要表現(xiàn)為全血黏度、HCT、紅細(xì)胞聚集指數(shù)、血漿纖維蛋白原含量及紅細(xì)胞變形性升高,而紅細(xì)胞剛性指數(shù)無明顯變化,提示高血凝狀態(tài)主要由紅細(xì)胞聚集性增高所致。

血液黏度是血液的主要力學(xué)特性,也是血液流變學(xué)的重要研究內(nèi)容之一。近年對其變化的生理和病理意義做了大量的研究,顯示在不同病理狀態(tài)下血液黏度均發(fā)生變化,且有其規(guī)律性,因此可作為疾病的診斷、治療及預(yù)后的判斷指標(biāo)。Cortinovis[2]的實(shí)驗(yàn)顯示,應(yīng)激后紅細(xì)胞內(nèi)黏度增高,變形性下降,這可能與紅細(xì)胞膜黏彈性改變有關(guān);另外增多的纖維蛋白原由于其黏附特性可能也促進(jìn)紅細(xì)胞變形性的下降。Cash[3]揭示在短期運(yùn)動(dòng)、注入兒茶酚胺和外科手術(shù)后,血小板計(jì)數(shù)即有增長,而這些較新產(chǎn)生的血小板有更強(qiáng)黏附性,從而更容易聚集。影響血液黏度的因素主要有 HCT、紅細(xì)胞變形性、紅細(xì)胞聚集性、血漿黏度以及一些外界因素,如溫度、滲透壓和 pH值等。血漿中含有白蛋白、球蛋白、纖維蛋白原等蛋白分子,其分子越大、形狀越長、濃度越高,對血液黏度影響就越大。血漿蛋白分子,特別是纖維蛋白原,能夠吸附在細(xì)胞表面,在相鄰的細(xì)胞之間發(fā)生橋聯(lián)作用引起聚集。纖維蛋白原分子較大、幾何形狀較長,故使紅細(xì)胞聚集作用較強(qiáng)。本實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),爆炸傷后紅細(xì)胞變形性增加,這將導(dǎo)致紅細(xì)胞聚集性的增加。本文實(shí)驗(yàn)結(jié)果提示了胸部爆炸沖擊傷后存在持續(xù)時(shí)間較長的高血凝狀態(tài)。血黏度增高及紅細(xì)胞聚集性增加可導(dǎo)致以肺為主的多個(gè)臟器血流淤滯,微小血栓形成,循環(huán)阻力增高而使各臟器缺血低氧,進(jìn)一步加重各臟器功能障礙,甚至造成急性呼吸窘迫綜合征(ARDS)或多臟器功能衰竭。故臨床上在糾正低氧同時(shí),還應(yīng)加強(qiáng)抗黏、抗凝治療,以降低肺循環(huán)阻力,疏通血流,才有可能明顯改善 ARDS的低氧狀態(tài)。

肺臟是重要的循環(huán)器官,肺臟的循環(huán)功能異常可能在急性肺損傷(ALI)/ARDS的發(fā)病機(jī)制中扮演重要角色[4]。因此,深入探討肺損傷時(shí)血液流變學(xué)的變化特點(diǎn)及其分子機(jī)制,將可能為揭示 ARDS的肺微循環(huán)狀況及其在 ARDS發(fā)病機(jī)制中的具體作用提供重要線索,并可為探索 ALI/ARDS分子機(jī)制開辟新的窗口,對實(shí)施病情評估、確定治療策略等臨床實(shí)際工作也具有重要參考價(jià)值。大量研究證實(shí),ALI/ARDS是全身多器官 (包括心臟、腎、腸道、肝、肌肉和腦等)的功能損傷/衰竭,肺部表現(xiàn)只是其全身性損傷的一部分[5],ALI/ARDS引起的肺部病理改變也可在其他重要器官出現(xiàn)。這提示,目前聚焦于探索肺臟作為呼吸器的損傷細(xì)節(jié)、以改善肺臟通氣功能為主要方向的治療策略,是片面和不著要領(lǐng)的,他遠(yuǎn)不能解決 ALI/ARDS的真實(shí)機(jī)制問題,更無助于解決肺臟的氧合功能障礙。開展肺臟循環(huán)功能的細(xì)致探索,無疑為 ALI/ARDS機(jī)制的深入研究開辟了新的視角,十余年的研究已經(jīng)顯示,此一研究方向可能正是通向 ALI/ARDS發(fā)病機(jī)制核心問題的捷徑[6]。血液流變學(xué)理論和方法為循環(huán)功能的深入探索提供了新的工具,它將大大加深對 ALI/ARDS與肺循環(huán)障礙內(nèi)在聯(lián)系的認(rèn)識(shí)深度,從而有助于有力推進(jìn)對 ALI/ARDS分子機(jī)制的破解進(jìn)程。

本文結(jié)果同時(shí)提示,肺含水率增加與血液流變學(xué)特性異常變化關(guān)系較密切,說明爆炸傷后原發(fā)性急性肺損傷與傷后血流變改變從而導(dǎo)致微循環(huán)障礙密切相關(guān)。肺內(nèi)發(fā)生內(nèi)皮和上皮受損后,由于通透性明顯增加,使富含蛋白的液體得以漏入間質(zhì)和肺泡腔。肺泡上皮具有 Na+通道,可主動(dòng)運(yùn)輸肺泡內(nèi)Na+和液體,有利于肺泡內(nèi)水腫液吸收;當(dāng)肺泡Ⅱ型上皮損傷后,液體吸收速度即會(huì)明顯減慢而加重肺水腫[7]。爆炸傷后以肺為主的多個(gè)器官功能損害多與血流變的異常有關(guān)。降低血液黏滯性,改善微循環(huán)可能是防治多器官功能衰竭的重要因素之一。這就為此類疾病的預(yù)防和治療提供了一個(gè)很好的思路。

另外,我們通過病理形態(tài)學(xué)及體視學(xué)方面的觀察發(fā)現(xiàn),肺組織傷后動(dòng)態(tài)病理改變與肺功能障礙程度基本一致。早期病變基本上都是肺氣-血屏障的損傷,肉眼可見散在肺微不張、出血點(diǎn)等,光鏡下可見肺泡隔毛細(xì)血管及肺間質(zhì)小血管充血,管腔內(nèi)中性白細(xì)胞集聚,繼而出現(xiàn)出血及肺間質(zhì)水腫等一系列改變。后者表現(xiàn)為肺泡隔疏松變寬及支氣管旁小血管周圍間隙加寬,疏松透明形成“水腫袖套”。在我們的實(shí)驗(yàn)中即表現(xiàn)為 MLI和 PPA明顯高于正常對照組,而 MAN則明顯低于正常對照組。故可從病理形態(tài)的變化上基本反映嚴(yán)重創(chuàng)傷后肺功能的損傷情況。至于間質(zhì)水腫的成因,可能與下列因素有關(guān):(1)創(chuàng)傷后休克、胸廓活動(dòng)受限,淋巴回流障礙,使過量液體積于間質(zhì);(2)肺損傷時(shí)Ⅱ型肺泡上皮受損,表面活性物質(zhì)形成減少或失活,使肺泡表面張力增高致間質(zhì)負(fù)壓增高,引起毛細(xì)血管滲出的液體增多;(3)毛細(xì)血管直接損傷導(dǎo)致通透性增加也起重要作用。

關(guān)于應(yīng)激后血液流變特性的改變,相當(dāng)多的作者做過報(bào)道。在創(chuàng)傷等應(yīng)激情況下,α-球蛋白增加,γ-球蛋白也可隨繼發(fā)感染而增加;本實(shí)驗(yàn)亦發(fā)現(xiàn)胸部爆炸傷后血漿纖維蛋白原明顯升高。血漿蛋白增加時(shí),血漿黏度升高,全血黏度隨之升高。血液流變學(xué)特性改變的具體機(jī)制不很明確。目前認(rèn)為,(1)應(yīng)激后交感神經(jīng)興奮導(dǎo)致兒茶酚胺類物質(zhì)的釋放是一個(gè)重要因素[8];(2)5-羥色胺、糖皮質(zhì)激素的釋放等也是比較重要的影響因素;(3)直接爆炸沖擊傷、二次“內(nèi)爆效應(yīng)”損傷和(或)繼發(fā)性低氧均可導(dǎo)致血管內(nèi)皮細(xì)胞損傷,從而加重高血凝狀態(tài);(4)創(chuàng)傷后肺功能嚴(yán)重障礙、低血壓等引起的一系列全身及局部代謝紊亂也起到很重要的作用。

本實(shí)驗(yàn)提示在爆炸傷后短暫時(shí)間(5分鐘)內(nèi)可引起全血黏度、紅細(xì)胞聚集指數(shù)降低。國外亦有文獻(xiàn)報(bào)道沖擊傷可使綿羊運(yùn)動(dòng)后血液濃縮程度下降[9],其具體機(jī)制尚不清楚,有待進(jìn)一步研究。

爆炸傷后早期存在高血凝狀態(tài)可能是導(dǎo)致肺沖擊傷后繼發(fā)多器官功能衰竭的病理生理基礎(chǔ)之一。因此,對早期胸部爆炸傷存活患者,及時(shí)改善高凝狀態(tài),對防止病情進(jìn)一步發(fā)展將有重要意義。

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