復合性擠壓傷——掩埋條件下的特有傷類（一）

王德文

本項目組成員：王德文，左紅艷，李 楊，徐新萍，王少霞，郭曉明，王靜雯，唐湘君，曹桓熔，劉志瑞，劉 肖，彭瑞云

當今世界，自然災害（地震、泥石流、海嘯等）、工程事故（礦難、地鐵等）屢有發(fā)生，常導致房屋建筑垮塌，人員被掩埋，此事發(fā)生概率很大，并大多危及生命，特別是在掩埋空間狹小，人員數(shù)量較多、掩埋時間過長，通風不良，加之空間環(huán)境污染，空氣氧含量急劇減少，受難人員勢必發(fā)生低氧，同時，常常伴隨缺乏水和食物。掩埋在深層廢墟和倒塌建筑物內的人員不僅會發(fā)生掩埋壓砸致傷（如擠壓傷、骨折、失血）、爆炸沖擊傷等傷害，而且大多合并低氧缺水缺食，從而發(fā)生明顯不同于非掩埋條件下壓砸所致“單純性創(chuàng)傷”的掩埋條件下的特有傷類——“復合性創(chuàng)傷”，如復合性擠壓傷、復合性骨折、復合性失血、復合性沖擊傷等。同時，深埋人員與地面失去聯(lián)系，恐懼、焦慮等心理因素也將明顯影響其生命體征和生命耐受力。

基于掩埋條件下擠壓傷發(fā)生率和傷死率均較高，如在2008年汶川大地震中，擠壓綜合征致死率是除直接死亡者外的第2位，且發(fā)生腎功能衰竭的擠壓綜合征傷員中病死率達15.2%[1]，甚至高達50%～70%[2]。筆者承擔“深埋人員的微弱生命體征研究及生命監(jiān)測系統(tǒng)研制”中，以1168只Wistar大鼠和24只比格犬作為研究對象，以模擬深埋條件下可能發(fā)生的7類單純傷（擠壓傷、骨折、失血、沖擊傷、心理應激、缺氧、缺食水）、11類兩種復合傷（即前5類單純傷分別復合低氧、分別復合缺水缺食、低氧復合缺水缺食）、5類三種復合傷（即前5類單純傷分別復合低氧與缺水缺食）為內容，應用臨床觀察、血液學、血清生化、血氣分析、病理學（宏觀、光鏡、電鏡）、免疫組織化學、分子生物學、形態(tài)計量學等技術，采用持續(xù)擠壓至死亡和動態(tài)系統(tǒng)觀測相結合，并結合流行病學調研，分別研究其生命耐受力及其掩埋至死亡過程中重要臟器的病理生理變化特點及其機制，發(fā)現(xiàn)模擬掩埋（特別是深層掩埋）于廢墟和倒塌建筑物內壓砸所致的上述各類“復合性創(chuàng)傷”的病理生理學變化具有明顯不同于非掩埋條件下的“單純性創(chuàng)傷”，不僅傷情程度更為嚴重和發(fā)生發(fā)展更為快速，而且其遠隔器官損傷和死亡原因也出現(xiàn)新的特點。

本文著重就模擬掩埋條件下擠壓傷復合低氧缺水缺食動物[即復合性擠壓傷，擠壓傷模型采用鉗夾雙后肢近端的方法，壓力為（4.5±0.3）kg]及其致傷后持續(xù)至死亡的傷情發(fā)生發(fā)展過程及其遠隔臟器病理生理學變化規(guī)律與特點總結介紹，旨在為此類傷員的現(xiàn)場急救和后續(xù)治療提供參考。關于一定時間（模擬“黃金搶救時間72小時”）解除擠壓后的生命體征變化和自發(fā)性恢復過程將另文專述。

1 模擬掩埋條件下復合性擠壓傷的臨床經(jīng)過

模擬埋壓于倒塌廢墟內所發(fā)生的上述多種傷類復合性擠壓傷的大鼠和比格犬，于埋壓后初始至死亡，雖然傷情程度及其存活時間不盡相同，但均經(jīng)歷基本類似的臨床經(jīng)過，即均經(jīng)歷4個階段[3]。（1）代償期：傷后1～2天，表現(xiàn)為煩躁不安，憋氣，逐漸呼吸幅度加深，頻率加快，心率加快，偶出現(xiàn)ST段下移并T波低平，體溫恒定。（2）適應期：傷后3～4天，為適應其所在的掩埋缺氧環(huán)境，漸趨平靜，呼吸幅度逐漸均勻、變淺，頻率和心率漸減慢，心律不齊仍可見到，ST段下移并T波低平，體溫仍恒定。需要指出，在極重度傷情情況下，此期極為短暫甚至可能不發(fā)生，即由代償期直接進入失代償期（耗竭期或衰竭期）。（3）耗竭期（失代償期）：傷后5～7天，隨著病情進展，動物漸趨衰弱和耗竭，早期呼吸幅度變淺，頻率減慢，心率再次顯著加快，心律不齊加重，ST段下移并T波低平更加明顯，體溫輕度下降；后期進一步呼吸幅度變淺，頻率降低，心率減慢，心律不齊，ST段下移并T波倒置，體溫明顯下降。（4）瀕死期：大多出現(xiàn)在傷后8～12天，少數(shù)發(fā)生在10～14天，極度衰竭，并呈昏迷或休克狀態(tài)，其呼吸和脈率再次出現(xiàn)減慢，或潮式呼吸，心電圖示心房撲動，伴心室長間歇，體溫下降至35.0℃以下。

2 復合性擠壓傷臨床征象明顯加重，傷死率顯著升高，存活時間顯著縮短

復合性擠壓傷（復合組）于1～2天經(jīng)歷短暫的代償期后，迅速進入失代償期，精神萎靡，行動遲緩、反應遲鈍，對外界刺激反應明顯減弱，并漸衰竭，同時體重呈急遽性、持續(xù)性、進行性、顯著性下降（P＜0.05，P＜0.01），直至死亡。見圖1。該組大鼠于致傷后4.2～6.8天內全部死亡，平均存活（5.3±0.7）天；而低氧缺水缺食組（三缺組）于6.5～11.0天全部死亡，平均存活（8.2±0.7）天，P＜0.01；單純擠壓傷組（單擠組）臨床癥狀和傷肢明顯較輕，11天內未發(fā)生死亡。見表1。

圖1 各組大鼠體重比較

3 復合性擠壓傷遠隔器官損傷的病理生理學變化明顯加重

3.1 腎臟功能和結構損傷顯著重于和早于單擠組、三缺組 （1）復合組血清尿素氮（BUN）和血清肌酐（Cr）均呈進行性升高（P＜0.05，P＜0.01），且依次較單擠組、三缺組更快速、更顯著，直至死亡[4]。（2）腎臟組織學和超微結構損傷病變較單擠組更為嚴重和廣泛[4]。復合組腎小球、腎小管、腎間質均迅速發(fā)生明顯病變：首先出現(xiàn)腎小管上皮細胞損傷，繼之出現(xiàn)血液循環(huán)改變，尤以皮質內帶和外髓側最為嚴重，同時，細胞凋亡指數(shù)升高，Bax-2和c-Fos蛋白表達增強，Bcl-2和Caspase-3蛋白表達減弱，表明腎損傷為多種因素的綜合效應。單擠組和三缺組的上述病變發(fā)生率和程度則依次減少和減輕[4]。（3）上述腎臟功能和形態(tài)學損傷具有高發(fā)性（即全部發(fā)生）、速發(fā)性（如第1天血清BUN已顯著升高）、進行性、敏感程度差異性（即皮質髓質間＞外皮質、內髓質；腎小管＞腎小球；遠曲小管＞近曲小管）等特點。（4）血紅素毒性參與其損傷機制：腎小管上皮細胞中多種基因表達發(fā)生改變（128個基因表達出現(xiàn)上調，101個基因表達出現(xiàn)下調），并發(fā)現(xiàn)ATF3、c-fos、c-jun、熱休克蛋白（HSP）、β-2腎上腺素受體(B2AR)等差異基因；同時，證實ATF3在血紅素損傷中具有保護作用[5]。（5）綜合分析表明，在雙后肢復合組的27例死亡大鼠中，8例主要死亡于急性腎功能衰竭（即腎源性）。

3.2 心臟功能和結構損傷同樣顯著重于和早于單擠組與三缺組，心臟損傷及其功能衰竭成為猝死和早期死亡的直接或主要原因 （1）心肌酶譜血清天冬氨酸氨基轉移酶（AST）、乳酸脫氫酶（LDH）、肌酸激酶（CK）顯著升高，并依次高于單擠組和三缺組（P＜0.01，P＜0.001），尤以1～3天升高更快速更顯著，三缺組則僅AST于第7天時呈顯著升高[6]。（2）血清血鉀快速進行性升高，呈高鉀血癥，尤其第5天時最為明顯，并依次顯著高于單擠組和三缺組，其中0.8天猝死1/1例和4.2～5.0天死亡的7/17例均發(fā)生嚴重高鉀血癥（心臟柔軟，心室高度或極度擴張），成為其直接或主要死亡原因。（3）心電圖發(fā)生明顯變化。傷后第1天即出現(xiàn)ST段下移；第3天并出現(xiàn)T波高尖、P波低平；第5天進一步出現(xiàn)QT間期延長；第6.5天出現(xiàn)QRS波群增寬及異常J波。心電圖異常具有高發(fā)性（72.2%）、速發(fā)性、進行性、多樣性、廣泛性和部位差異性（左心重于右心，心室重于心房，內層重于外層）特點[7]。（4）心肌病變更為嚴重和廣泛。輕者心肌細胞濁腫，嗜酸性變，重者細胞凋亡，甚至點灶狀壞死，肌纖維排列紊亂、斷裂、糖原顆粒減少甚至消失，線粒體和內質網(wǎng)嚴重損傷，心室擴張，心室肌和心房肌收縮不同步，病變呈進行性加重，心肌細胞凋亡指數(shù)明顯升高。心肌組織結構損傷具有高發(fā)性、速發(fā)性、進行性、心壁不同部位病變程度差異性（內帶重于中帶和外帶）之特點。其心肌損傷程度明顯較單擠組和三缺組嚴重和廣泛[7]。（5）心臟損傷在多器官功能障礙衰竭（MODS）中的作用。復合組27例死亡大鼠中，傷后0.8天的1/1例發(fā)生心源性猝死，4.2～5.0天內的7/17例（41.2%）和5.2～6.8天內的6/9例（66.7%）雖均發(fā)生多器官損傷及功能衰竭，其主要死亡原因均與心臟嚴重損傷、心力衰竭關系更為密切。于三缺組6.5～11.0天內的4/11例（36.4%）的心臟同樣發(fā)生嚴重損傷，其主要死亡原因可能與心力衰竭有關。單擠組的心肌細胞病變和心電圖變化均較輕微。

表1 各組大鼠全身和肢體臨床征象和傷死率比較（%,每組36只）

3.3 肝臟為繼腎臟和心臟之后的易受損遠隔器官之一[8]（1）血清ALT早期（1～3天）即較單擠組和三缺組急劇、顯著升高（達到對照組的6倍以上，P＜0.01），而于第5天時其升高幅度卻銳減，并恰與大鼠死亡高峰時間及肝細胞病變嚴重時間同步，提示可能與肝細胞合成功能減弱、分泌減少、肝功能衰竭有關[7]。（2）肝臟重量顯著減輕，呈急速性、進行性。（3）光鏡和電鏡顯示，肝索細胞進行性萎縮，糖原顆粒極度減少，甚近消失，線粒體腫脹空化，內質網(wǎng)擴張、脫顆粒；重者肝細胞壞死和凋亡；同時累及枯否細胞、儲脂細胞、竇內皮細胞。上述變化具有高發(fā)性（全部動物發(fā)生）、速發(fā)性（傷后第1天，ALT即已升高6倍）、進行性（隨著持續(xù)時間延長，其受損程度逐漸加重，累及范圍擴大，第3天已較明顯，第5～7天最嚴重）、不同細胞敏感程度差異性[肝細胞（尤其內帶和中帶肝細胞）＞枯否細胞＞內皮細胞＞儲脂細胞]特點。提示肝臟為復合性擠壓傷易受損程度繼腎臟、心臟之后的遠隔器官之一。

基于肝臟是機體內具有代謝、解毒、免疫等多種功能的重要器官，由其引發(fā)的MODS發(fā)生發(fā)展過程中，肝臟作為受損的遠隔器官，不僅是加重MODS、促進死亡的重要或主要參與臟器之一，而且可能由于其功能衰竭成為直接的致死原因。提示在頻發(fā)的各類災害而導致人員掩埋（特別是深層掩埋）條件下此類傷員的現(xiàn)場搶救和后續(xù)救治過程中，加強保護肝臟，促進損傷修復，仍是提高存活，減少傷殘的重要環(huán)節(jié)之一。

3.4 脾臟也是易受損遠隔器官之一 （1）淋巴細胞比率從第1天即持續(xù)降低，直至全部死亡。脾臟重量從第1天后脾臟持續(xù)嚴重縮小，重量顯著減輕，直至全部死亡。（2）白髓（脾小體）進行性縮小，淋巴細胞數(shù)量進行性顯著減少，凋亡和壞死的淋巴細胞進行性增多，其中小淋巴細胞較中、大淋巴細胞尤為嚴重，同時，漿細胞、吞噬細胞、竇內皮細胞也見類似病變同樣具有高發(fā)性、速發(fā)性、進行性、不同細胞敏感度差異性[淋巴細胞（尤其小淋巴細胞）＞漿細胞＞吞噬細胞＞竇和血管內皮細胞]等特點[10]。

基于脾臟是體內最大的淋巴免疫器官，具有免疫、造血、濾血、儲血等重要功能，尤其可同時產(chǎn)生體液免疫和細胞免疫反應，組成機體防御的第三道防線。在復合性擠壓傷中，脾臟作為受損的遠隔器官之一，其損傷不僅嚴重和廣泛，而且快速，極易導致機體免疫功能的迅速、早期低下，故其不僅是加速和加重MODS發(fā)生、促進死亡的重要或主要參與臟器之一，而且易于導致其他致命性并發(fā)癥的發(fā)生和發(fā)展，提示在掩埋（特別是深層掩埋）條件下復合性擠壓傷員的現(xiàn)場和后續(xù)救治過程中，加強保護淋巴器官及其免疫功能，促進損傷修復，仍是提高存活，減少并發(fā)癥的重要環(huán)節(jié)之一，其意義和重要性遠大于單擠傷。

3.5 肺臟也是易受損遠隔器官之一，但程度較輕（1）PaO2和PaCO2均顯著降低，提示可能發(fā)生代謝性酸中毒。（2）肺重量和肺指數(shù)均未見明顯變化，肺臟發(fā)生不同程度充血、水腫、灶狀出血、局灶性肺炎樣改變、肺泡腔縮小、肺泡隔增寬、血栓等，少數(shù)肺Ⅰ型、Ⅱ型細胞凋亡，后者板層小體出現(xiàn)特異性的“多層環(huán)行小體”結構，血管內皮細胞、纖維細胞、淋巴細胞退變。上述病變隨時間延長呈輕度加重趨勢，未見典型的急性呼吸窘迫綜合征（ARDS）。細胞凋亡指數(shù)增加，凋亡相關因子Bax-2和TNF-α表達增強，前者參與細胞凋亡，后者參與肺臟病理損傷[9]。上述病變依次重于三缺組和單擠組[11]。

基于模擬持續(xù)深埋條件下，在所有死亡的復合組27例和三缺組13例大鼠中，肺臟均發(fā)生較明顯上述損傷，但均屬于非致死性病變，更未發(fā)生明顯的ARDS病變，提示肺臟病變可能主要是參與上述“復合性擠壓傷”及其所致MODS發(fā)生的因素之一，并非主要因素。

3.6 腦也是易受損遠隔器官之一，其基本病變?yōu)槿毖跣該p傷 （1）腦重量和腦指數(shù)總體呈逐漸增加趨勢。（2）不同腦區(qū)神經(jīng)元細胞及膠質細胞均發(fā)生缺氧性改變（神經(jīng)元縮小、胞漿嗜酸性增強，尼氏體減少，胞核濃縮），部分膠質細胞變性、凋亡，并隨缺氧持續(xù)時間延長逐漸加重。不同腦區(qū)對缺氧的敏感性依次為大腦前回＞小腦＞延腦＞大腦頂葉＞海馬；其中神經(jīng)元的變性重于神經(jīng)膠質細胞，小腦蒲肯野細胞重于顆粒細胞，并每見充血、水腫發(fā)生。經(jīng)生理、病理學系統(tǒng)對比性動態(tài)觀測表明，腦組織的缺氧性損傷病變具有累及部位的全腦性、損傷細胞的廣泛性、病程發(fā)展的階段性以及不同腦區(qū)不同類型細胞對缺氧敏感程度的差異性4個主要特點。上述病變依次重于三缺組和單擠組。

基于復合組的腦組織缺氧性損傷病變與其死亡高峰同步，提示腦病變可能是參與上述復合性擠壓傷及其所致MODS發(fā)生的主要因素之一，其變化均屬于非特異性和非致死性的缺氧所致病變，提示腦病變可能并非直接致死因素。

4 復合性擠壓傷大鼠死亡原因比較

基于模擬深埋條件下復合組大鼠屬于極重度傷情（即由重度擠壓傷、中度低氧、禁食水三種單純傷復合所致），故其傷情危重，未經(jīng)治療，全部在4.2～6.8天死亡，遠早于三缺組（8.2±0.7）天（P＜0.01），而單擠組則未發(fā)生死亡。

對復合組27例死亡大鼠的臨床征象、血清生化、心電圖、病理學變化綜合分析，除1例于第3天解除擠壓后18 h死亡屬于心源性猝死外，其余26例均發(fā)生了全身性MODS病變；進一步分析發(fā)現(xiàn)，其中13例主要為心臟損傷所致，8例主要為腎臟損傷所致，5例則為多器官損傷所致，表明復合性擠壓傷的主要死亡原因與本實驗中三缺組（MODS占10/13例）和大量文獻報道的單純性擠壓傷（傳統(tǒng)認為主要是急性腎功能衰竭）的主要死亡原因具有明顯不同（即主要累及的遠隔靶器官不同所致），提示對掩埋條件下復合性擠壓傷員的現(xiàn)場急救和后續(xù)全程救治中，對心臟加強保護、減輕損傷、促進其修復需予以充分關注。

5 掩埋條件下復合性擠壓傷遠隔器官損傷的特點

與單純性擠壓組（即非掩埋條件下的擠壓傷）比較，掩埋條件下復合性擠壓傷及其各重要遠隔器官的損傷具有如下特點：（1）受累及的遠隔器官具有廣泛性：即腎、心、肝、脾、腦、肺等臟器均受累及，同時，其功能異常和病理變化均呈現(xiàn)發(fā)生時間顯著提早、損傷程度顯著加重、持續(xù)時間顯著延長，直至死亡。（2）遠隔器官損傷的病理生理變化具有共性：即高發(fā)性（全部發(fā)生）、速發(fā)性（傷后第1天即見發(fā)生）、進行性（隨著持續(xù)時間延長，其受損程度逐漸加重，累及范圍擴大）、不同細胞損傷和敏感程度差異性。（3）心臟損傷在復合性擠壓傷猝死和早期死亡主要原因中更具有重要性：心臟功能指標異常（心肌酶、血鉀、心電圖等）和病理改變所致的心功能衰竭不僅更易誘發(fā)心源性猝死和早期死亡，同時，在MODS的發(fā)生發(fā)展過程及其死亡原因中具有較“單純性擠壓傷”更重要的臨床意義，需予以特別關注。（4）不同遠隔器官損傷的臨床意義具有差異性：在復合性擠壓傷及其擠壓綜合征和MODS發(fā)生發(fā)展中的作用和意義有較大不同，即心＞腎＞肝＞腦＞脾＞肺＞胃腸[8]。

6 展望

長期以來，關于復合性擠壓傷的研究大多集中于其靶器官腎臟，僅少數(shù)涉及心臟，而對其他肝、肺、腦、淋巴免疫組織、胃腸等遠隔器官的損傷則罕有報道（如國內近五年出版的多部相關論著中僅述及腎臟、心臟，有的則僅涉及腎）[12-18]?；跀D壓綜合征是由局部擠壓損傷合并腎功能衰竭時所引起的全身性系統(tǒng)性表現(xiàn)，進一步全面探討和揭示復合性擠壓傷時其他遠隔器官的病理生理規(guī)律特點及其救治是有益的。

迄今關于復合性擠壓傷的研究均僅集中于模擬人體單純性擠壓狀態(tài)下在解除擠壓后的病理生理特點、損傷機制與救治。近年來，由于在頻發(fā)地震等自然災害及其他災害（礦難）而發(fā)生的人員掩埋（特別是深層掩埋）條件下，擠壓傷不僅多見，而且常伴有低氧缺食缺水，或復合其他傷類（骨折、失血、沖擊傷、心理應激等），同時，部分傷員由于探尋、挖掘、破拆等原因，只能在遭受掩埋一段時間后，方能獲救得以解除擠壓。汶川和玉樹地震后掩埋傷員的救援實踐（典型案例如掩埋的傷員在挖掘救出后搬運途中多例突然猝死）及本課題組前期動物實驗研究均已證實，此類復合性擠壓傷不僅傷情危重，其遠隔器官的損傷也出現(xiàn)不同于單純性擠壓傷的新特點，因此，進一步開展此類復合性擠壓傷研究，必將對提高救治水平，對減少傷死率和傷殘率具有重要現(xiàn)實意義。

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