HFOV聯(lián)合ECMO對(duì)重度煙霧吸入性損傷兔肺功能的影響＊

付忠華 ，熊振芳 ，廖新成 ，劉名倬 ，郭光華

(南昌大學(xué)第一附屬醫(yī)院，1.燒傷科；2.病理科，南昌 330006)

隨著燒傷外科早期抗休克、早期封閉創(chuàng)面，減少感染等相關(guān)治療技術(shù)的進(jìn)步，嚴(yán)重?zé)齻颊卟∷缆拭黠@降低，但合并重度吸入性損傷病人的死亡率仍然很高[1]，呼吸道燒傷后出現(xiàn)呼吸衰竭仍是影響燒傷患者預(yù)后的重要因素，目前臨床上常使用呼吸機(jī)輔助呼吸、霧化吸入，氣道灌洗、抗感染、臟器功能維護(hù)等綜合治療方法[2]，雖有一定的臨床效果，但仍未能明顯改善重度燒傷合并重度吸入性損傷病人的肺功能并降低死亡率。高頻震蕩通氣（HFOV）相比常規(guī)機(jī)械通氣（CMV）能明顯改善重度吸入性損傷的呼吸道順應(yīng)性和氧合作用，減輕肺內(nèi)炎癥反應(yīng)和呼吸機(jī)相關(guān)性肺損傷，是公認(rèn)的“保護(hù)性肺通氣策略”之一。體外膜氧合（ECMO）是一項(xiàng)新興生命支持手段，目前主要用于經(jīng)常規(guī)機(jī)械通氣等治療無效的重癥呼吸衰竭患者的呼吸支持治療。因此，本文擬將HFOV聯(lián)合ECMO，觀察其對(duì)重度煙霧吸入性損傷兔肺功能及血流動(dòng)力學(xué)影響，評(píng)價(jià)其對(duì)煙霧吸入性損傷兔的作用。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物準(zhǔn)備 新西蘭大白兔40只，由南昌大學(xué)醫(yī)學(xué)院動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中心提供，體重（2.25±0.25）kg，實(shí)驗(yàn)前禁食不禁水12h。實(shí)驗(yàn)兔水合氯醛（0.1g/ml）腹腔麻醉后，制成煙霧吸入性損傷模型并行氣管切開插入氣管套管。采用SLE5000高頻振蕩、長頻呼吸機(jī)進(jìn)行常規(guī)機(jī)械通氣，通氣方式為輔助呼吸方式（FIO2=0.21、Vt=12ml/kg、I：E=1：2、R=30 次/min）。分離左右股動(dòng)靜脈及右頸內(nèi)靜脈。左股靜脈插管輸液，左側(cè)股動(dòng)脈插管抽取動(dòng)脈血作血?dú)夥治觥?/p>

1.2 動(dòng)物模型制備及分組 采用科題組方法[3]制成兔煙霧吸入性損傷模型，動(dòng)脈血氧分壓低于60mmHg并持續(xù)30min后方認(rèn)為模型制作成功。此時(shí)通氣方式改為完全控制呼吸，將FIO2改為1.0，余參數(shù)不變。將致傷家兔按隨機(jī)數(shù)字表法分為4組：對(duì)照組（CMV 組）、CMV+ECMO 組、HFOV 組、HFOV+ECMO組，每組10只。（1）對(duì)照組（CMV組）：實(shí)驗(yàn)動(dòng)物行仰臥位，采用SLE5000高頻振蕩、長頻呼吸機(jī)進(jìn)行常規(guī)機(jī)械通氣（CMV），通氣方式為壓力控制呼吸方式：FIO2=100%、潮氣量為12ml/kg、吸呼比1：2，通氣頻率30次/min。持續(xù)常規(guī)通氣直至實(shí)驗(yàn)結(jié)束。⑵CMV+ECMO組：實(shí)驗(yàn)動(dòng)物行仰臥位，采用SLE5000高頻振蕩、長頻呼吸機(jī)進(jìn)行常規(guī)機(jī)械通氣 （CMV），通氣參數(shù)同CMV組。調(diào)整ECMO裝置后，將右頸內(nèi)靜脈接ECMO裝置靜脈端，右股靜脈接ECMO裝置動(dòng)脈端。⑶HFOV組：實(shí)驗(yàn)動(dòng)物行仰臥位，采用SLE5000高頻振蕩、長頻呼吸機(jī)行 HFOV，通氣參數(shù)為：FiO2。 1．00，頻率 10Hz，平均氣道壓同CMV組，振幅20cm H2O(1cm H2O＝0.098kPa)，I：E 為 1：1。 FIO2為 50%， 通氣頻率為10Hz，平均氣道壓10cm H2O，振幅為20cm H2O，呼吸比為1：1。⑷ECMO+HFOV組：實(shí)驗(yàn)動(dòng)物行仰臥位，采用SLE5000高頻振蕩、長頻呼吸機(jī)，通氣參數(shù)同HFOV組。調(diào)整ECMO裝置后，將右頸內(nèi)靜脈接ECMO裝置靜脈端，右股靜脈接ECMO裝置動(dòng)脈端。

1.3 ECMO裝置的建立與管理 ECMO裝置包括滾軸泵(StorketⅡ型心肺機(jī))、中空纖維膜式氧合器(東莞科威公司提供)。預(yù)充液包括林格氏液20ml，新鮮兔血 30ml、5%碳酸氫鈉 5ml、地塞米松 2mg。ECMO系統(tǒng)排氣完畢鉗夾動(dòng)、靜脈端和儲(chǔ)血囊出口，右頸內(nèi)靜脈接ECMO裝置的靜脈端，右股靜脈接ECMO裝置的動(dòng)脈端，經(jīng)兔耳緣靜脈注射肝素3mg/kg 后，測(cè)全血凝固時(shí)間（ACT），當(dāng) ACT>480s后開放動(dòng)、靜脈端鉗夾，通過重力引流右頸內(nèi)靜脈血到儲(chǔ)血囊，經(jīng)滾軸泵到氧合器，變溫后回到右股靜脈，維持動(dòng)物平均動(dòng)脈壓。ECMO采用V-V輪轉(zhuǎn)方式，流量20-30ml/(kg.min)，氧氣流量1-1.5L/min，水浴箱維持動(dòng)物體溫在38℃。

1.4 觀察指標(biāo)及檢測(cè)項(xiàng)目

1.4.1 血?dú)夥治鲋笜?biāo) 分別于致傷前、致傷后即刻及治療 2、4、6、8h于 4組兔左股動(dòng)脈采血 0.5ml，血?dú)夥治鰞x測(cè)定 pH 值、PaO2、PaCO2。

1.4.2 肺組織病理學(xué)檢查和肺損傷評(píng)分 通氣治療8h后將4組兔放血處死，開胸取出肺臟肉眼觀察肺組織外觀；取不同部位肺組織置入10%甲醛溶液固定后HE染色，采用雙盲法由兩位病理學(xué)專業(yè)醫(yī)師在光學(xué)顯微鏡下觀察肺組織病理學(xué)改變，并嚴(yán)格按照肺損傷分級(jí)對(duì)標(biāo)本進(jìn)行肺損傷評(píng)分。將肺損傷的程度分為5級(jí)：1級(jí)為肺泡壁完好，無透明膜形成，炎癥反應(yīng)無或輕微（評(píng)分為0分）；5級(jí)表現(xiàn)為肺泡腔顯著水腫，透明膜形成，炎癥反應(yīng)重或有膿腫形成 （評(píng)分為4分）；2級(jí)、3級(jí)、4級(jí)的肺損傷程度分別介于1級(jí)和5級(jí)之間，依次評(píng)為1分、2分、3分。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 計(jì)量資料以 （x±s）表示，采用SPSS 17．0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行處理，行秩和檢驗(yàn)、重復(fù)測(cè)量方差分析及LSD-t檢驗(yàn)。P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 血?dú)夥治鲋笜?biāo) 與組內(nèi)傷前值比較，4組兔致傷后即刻 PaO2水平均顯著下降（P＜0.01），經(jīng)治療后，各組動(dòng)物不同時(shí)相點(diǎn)與組內(nèi)傷后即刻比較，PaO2水平均顯著升高（P＜0.01），且一般在治療后6h達(dá)最高，后PaO2再次出現(xiàn)下降趨勢(shì)。4組兔組間比較傷前、致傷后即刻及治療2h時(shí)PaO2水平接近（P＞0.05）。 HFOV+ECMO 組 PaO2水平改善最為明顯， 治療 2h、4h、6h、8h 均高于 HFOV 組、CMV+ECMO 組和 CMV 組（P＜0.05）；HFOV 組治療后 4h、6h、8h，PaO2水平均高于 CMV+ECMO 組和 CMV組 （P＜0.05）；CMV+ECMO 組在治療 4h、6h、8h，其PaO2高于 CMV 組（P＜0.05）。見表 1。4組動(dòng)物致傷前后、治療前后組內(nèi)及組間變化均不顯著 （P＞0.05）。見表2。4組動(dòng)物致傷前后，PaCO2水平差異不大（P＞0.05），但隨著時(shí)間延長，CMV 組、CMV+ECMO組、HFOV組動(dòng)物均出現(xiàn)CO2潴留。HFOV組較CMV組略為明顯，但兩者之間無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＞0.05），聯(lián)合ECMO治療后，CO2潴留得到一定的改善。HFOV+ECMO組和CMV+ECMO組在治療后2h、4h、6h、8h PaCO2均低于相應(yīng)時(shí)相點(diǎn) HFOV 組和 CMV 組 （P＜0.05）；HFOV+ECMO 組與 CMV+ECMO組之間治療各時(shí)相點(diǎn)PaCO2水平比較，組間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。見表3。

2.2 肺組織病理學(xué)觀察 4組兔肺泡腔內(nèi)均可見炎性滲出及出血表現(xiàn)，部分肺泡腔囊狀擴(kuò)張或萎陷，細(xì)支氣管粘膜出現(xiàn)不同程度的變性、壞死，腔內(nèi)炎性滲出物附著，以對(duì)照組（CMV組）表現(xiàn)最為明顯，HFOV+ECMO組表現(xiàn)明顯減輕。CMV組肺泡腔內(nèi)及間質(zhì)內(nèi)大量中性粒細(xì)胞浸潤形成，肺泡腔內(nèi)含大量滲出液及出血，肺泡間隔增厚，肺透明膜形成，部分肺泡萎陷、肺不張，細(xì)支氣管粘膜大片變性、壞死，腔內(nèi)大量炎性滲出物阻塞。CMV+ECMO組肺組織內(nèi)仍可見較多中性粒細(xì)胞浸潤，但較CMV組數(shù)量減少，肺泡腔內(nèi)滲出液減少，部分視野仍可見肺泡萎陷和肺不張，局部透明膜形成，細(xì)支氣管粘膜局灶變性、脫落，腔內(nèi)少量炎性滲出物聚集。HFOV組肺泡腔內(nèi)中性粒細(xì)胞浸潤減少，肺泡內(nèi)出血、滲出液明顯減少，大部分肺泡正常，未見明顯滲出，局部區(qū)域仍可見肺泡萎陷。細(xì)支氣管粘膜尚完整，腔內(nèi)散在中性粒細(xì)胞浸潤。HFOV+ECMO組肺組織炎癥反應(yīng)明顯減輕，肺泡結(jié)構(gòu)完整，肺泡腔清晰，肺泡間隔變薄，少許肺泡腔內(nèi)有紅細(xì)胞滲出，大部分肺泡腔未見滲出液，局部肺泡囊狀擴(kuò)張，細(xì)支氣管粘膜尚完整。見圖1。

表1 4組家兔不同時(shí)相點(diǎn)動(dòng)脈血PO2比較（x±s，mmHg，n=10）

表2 4組家兔不同時(shí)相點(diǎn)動(dòng)脈血pH值比較（x±s，n=10）

表3 4組家兔不同時(shí)相點(diǎn)動(dòng)脈血PCO2比較（x±s，mmHg，n=10）

圖1 各組動(dòng)物治療后肺部病理變化（HE×100）

2.3 病組織病理損傷評(píng)分 CMV組、CMV+ECMO組、HFOV組、HFOV+ECMO組肺組織損傷評(píng)分分別為（3.71±0.22）分、（3.38±0.20）分、（2.87±0.31）分、（2.35±0.20）分，組間兩兩比較，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0．05）。 見表 4。

表4 各組動(dòng)物肺組織損傷評(píng)分表（n=10）

3 討論

煙霧吸入性損傷后，由于氣道受到直接熱力損傷，同時(shí)一些燃燒后釋放的毒性物質(zhì)刺激氣道，造成急性肺損傷，嚴(yán)重者易導(dǎo)致急性呼吸功能衰竭。呼吸支持是治療急性肺損傷的主要方法，可以改善病人氧合，然而對(duì)于嚴(yán)重的呼吸功能衰竭病人來說，機(jī)械通氣仍難以達(dá)到理想的治療效果，有時(shí)甚至出現(xiàn)呼吸機(jī)相關(guān)性肺損傷，加重肺損傷。

HFOV能夠在不影響患者血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)的前提下，通過重新開放萎陷的肺泡，改善患者氧合狀態(tài)。因其低潮氣量、高呼吸頻率、主動(dòng)吸氣呼氣和相對(duì)恒定的氣道壓等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是“保護(hù)性肺通氣策略”之一。盡管現(xiàn)在學(xué)界對(duì)于HFOV在治療成人急性肺損傷的作用仍存在爭議，部分學(xué)者[4，5]認(rèn)為與常規(guī)機(jī)械通氣相比，HFOV對(duì)急性肺損傷成人患者改善氧合、改善愈合或提高后期存活率方面，并無明顯優(yōu)勢(shì)；但在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中以及HFOV聯(lián)合其它治療手段時(shí)，如液體通氣、俯臥位及骨髓干細(xì)胞移植等，仍可對(duì)急性肺損傷病人產(chǎn)生積極的作用[6-9]。HFOV對(duì)于新生兒及兒童急性肺損傷病人的治療較為明確，并早以應(yīng)用于兒科臨床[10]。

在本實(shí)驗(yàn)中，HFOV組實(shí)驗(yàn)兔血?dú)夥治黾胺谓M織病理學(xué)檢查證實(shí)，HFOV能夠改善重度吸入性損傷兔動(dòng)脈氧合，并使部分萎陷的肺泡復(fù)張，這一作用可能與實(shí)驗(yàn)兔屬于小型動(dòng)物有關(guān)。但單一使用HFOV時(shí)肺容積和肺內(nèi)壓力變化幅度小，未能使萎陷的肺泡全部開放。因此，HFOV也存在一定的局限性，比如部分病例因潮氣量小，萎陷的肺泡難以復(fù)張；部分病例肺泡水腫消退困難，肺內(nèi)分流較大。這些都提示在應(yīng)用HFOV的同時(shí)，有必要采取其它補(bǔ)救措施促進(jìn)肺泡復(fù)張和水腫吸收。HFOV聯(lián)合其它治療手段對(duì)改善急性肺損傷肺功能的作用可能優(yōu)于單獨(dú)HFOV通氣。

ECMO是一項(xiàng)新興生命支持手段，目前主要用于經(jīng)常規(guī)機(jī)械通氣等治療無效或效果較差的重癥呼吸衰竭患者的輔助支持治療。目前，ECMO已大量臨床應(yīng)用于各重癥ICU病房，發(fā)揮其在救治重度吸入性損傷患者時(shí)短時(shí)間內(nèi)即可改善低氧血癥、減少CO2潴留的優(yōu)勢(shì)，為損傷肺組織的修復(fù)贏得時(shí)間。根據(jù)病人的嚴(yán)重程度，可單用或聯(lián)合其它ICU治療技術(shù)，以達(dá)到治療目的[11，12]。對(duì)急性肺損傷動(dòng)物，早期使用ECMO干預(yù)治療，具有明顯的肺保護(hù)作用[13，14]。雖然ECMO被認(rèn)為是治療急性呼吸衰竭的有效治療手段，但卻很少有其應(yīng)用于燒傷病人，特別是煙霧吸入性損傷病人的相關(guān)臨床資料。2015年臺(tái)灣粉塵爆炸事件中，一些傷員合并有吸入性損傷，早期使用ECMO進(jìn)行干預(yù)，取得了不錯(cuò)的效果[15]。即使有時(shí)不合并吸入性損傷的病人，其全身炎癥反應(yīng)較重影響呼吸功能時(shí)，使用ECMO治療后，仍可改善病人的肺功能[16]。

本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，CMV+ECMO組、HFOV+ECMO組治療后，實(shí)驗(yàn)兔動(dòng)脈血氧分壓均較CMV組燒傷病人、HFOV組為高，尤以ECMO+HFOV組明顯。同時(shí)，病理檢查證實(shí)，聯(lián)合ECMO治療煙霧吸入性損傷兔，肺部炎癥反應(yīng)減輕，且以HFOV+ECMO組為佳，這可能與HFOV可以改善動(dòng)物氧分壓同時(shí)，經(jīng)ECMO治療后，機(jī)體不會(huì)造成二氧化碳潴留有關(guān)，這可以最大限度的保護(hù)受損肺組織，兩者可能發(fā)揮了協(xié)同或疊加作用。臨床上就有HFOV聯(lián)合ECMO治療創(chuàng)傷后ARDS的經(jīng)驗(yàn)報(bào)道[17]。

雖然目前ECMO在燒傷救治領(lǐng)域運(yùn)用較少，但其在學(xué)科中的應(yīng)用可為改善重度煙霧吸入性損傷患者預(yù)后開拓新的治療思路。

綜上所述，HFOV聯(lián)合ECMO能夠明顯改善重度吸入性損傷兔氣體交換，減少CO2潴留，明顯減輕肺組織損傷，是治療重度煙霧吸入性損傷、改善肺功能的較為適宜的治療模式。當(dāng)然ECMO應(yīng)用于燒傷患者的治療策略和介入時(shí)機(jī)等還需要積累更多的臨床經(jīng)驗(yàn)。隨著ECMO技術(shù)的不斷升級(jí)和推廣，相信其在以后煙霧吸入性損傷的救治中存在良好的應(yīng)用前景。