劉 珺，楊曉明，陳 玲，張向陽

空運后送對多器官功能障礙（MODS）患者的影響分析及對策研究

劉 珺，楊曉明，陳 玲，張向陽

闡述了多器官功能障礙綜合征（MODS）的概念及其發(fā)病機制，分析了空運后送時高空環(huán)境對機體的影響以及空運后送對MODS的影響，同時回顧了國內(nèi)外對于MODS空運后送的醫(yī)學研究現(xiàn)狀，提出了開展MODS空運后送前瞻性研究的設想。

空運后送；多器官功能障礙；低壓氧；內(nèi)皮素；腫瘤壞死因子

0 引言

現(xiàn)代戰(zhàn)爭、突發(fā)自然災害對人的機體造成的損害具有創(chuàng)傷強度大、多發(fā)傷及伴隨多器官障礙（multiple organ dysfunction syndrome，MODS）增多的特點。近年來，急救醫(yī)學迅速發(fā)展，空運后送也越來越多地應用于傷病員的救護中，成為一種必不可少的救護方式。由于空運過程中受到高空飛行低壓缺氧、噪音、低溫的影響，MODS患者的病理、生理和機體內(nèi)的環(huán)境可能在原來基礎上發(fā)生一系列改變，病情加重，嚴重時可能危及生命。因此，進行MODS傷病員空運后送前的醫(yī)學準備和空運后送過程中積極有效的檢測治療是最大限度降低傷殘率和傷死率的關鍵，對于保障傷病員的生命安全具有重大的意義。

1 多器官功能障礙綜合征

多器官功能障礙綜合征是指在感染、創(chuàng)傷等過程中，同時或相繼并發(fā)多個器官的功能障礙或衰竭。

感染、創(chuàng)傷是機體炎癥反應的促發(fā)因素，而機體炎癥反應的失控最終導致機體自身性的破壞，是MODS發(fā)生的根本原因。以下對MODS 3個互相交叉的發(fā)病機制學說——炎癥反應學說、缺血再灌注及自由基學說和腸道動力學說進行闡述。

1.1 炎癥反應學說

炎癥反應學說是MODS發(fā)病機制的基礎。1991年，美國胸科醫(yī)師學會和急救醫(yī)學會提出了全身炎癥反應綜合征（systemic inflammatory response syndrome，SIRS）的概念，即因感染或非感染病因作用于機體而引起的全身性炎癥反應。1996年，Bone[1]提出了代償性抗炎反應綜合征（compensatory anti-inflammatory response syndrome，CARS）的概念，即感染或創(chuàng)傷時，機體產(chǎn)生的內(nèi)源性抗炎反應。一旦SIRS和CARS失衡，將會導致MODS。因此，就其本質(zhì)而言，MODS是SIRS和CARS免疫失衡的嚴重后果。

1.2 缺血再灌注及自由基學說

缺血再灌注及自由基學說也是導致MODS的重要機制之一。MODS的自由基學說主要包括：（1）氧氣輸送不足引起組織細胞缺血、缺氧性損害；（2）缺血再灌注促進自由基大量釋放[2]；（3）白細胞與內(nèi)皮細胞的相互作用引起組織和器官損傷，最終發(fā)生MODS[3]。自由基學說也是炎癥反應學說的重要部分。

1.3 腸道動力學說

在感染、創(chuàng)傷或休克時，腸道毒素的移位將導致腸道大量炎癥介質(zhì)的釋放，參與MODS的發(fā)病。因此，腸道是炎癥介質(zhì)釋放的重要場地之一，也是炎癥反應的策源地之一[4]。

2 空運后送時高空環(huán)境對MODS患者機體的影響

空運后送時，航空環(huán)境的高空低氣壓、氣壓劇變與高空缺氧對機體有一定的不利影響，從而加重傷

病員的病情，尤其是病情危重的患者在空中易病情惡化。下文將分述高空低氣壓、氣壓劇變與高空缺氧對機體的影響。

2.1 高空低氣壓與氣壓劇變

大氣壓隨高度的增加而降低，當飛行高度達到3 000 m以上時，氣體膨脹1.5倍。氣體膨脹可引起胃腸脹氣。

另外，需要注意的是，正常飛行時，增壓座艙內(nèi)氣體環(huán)境的壓力較艙外高空環(huán)境的大氣壓力為高，其高出部分稱為“余壓”。如果座艙結構突然發(fā)生破損，座艙內(nèi)的氣體將通過破孔迅速地向座艙外流出，而座艙內(nèi)的氣體壓力可在很短的時間內(nèi)（百分之幾秒到1 s左右）降低到和座艙外高空環(huán)境的大氣壓力相等的程度，這種快速的座艙內(nèi)氣壓降低即稱為“迅速減壓”（rapid decompression）或“爆炸減壓”（explosive decompression）。這種氣壓的急劇改變能引起航空性中耳炎、鼻竇炎、急性肺損傷[5]。

低氣壓與氣壓劇變都會對MODS患者的機體造成一定的不利影響。它們之所以能對機體產(chǎn)生物理性影響，原因是生物機體的形態(tài)結構方面具有下列內(nèi)在特點：

（1）當環(huán)境壓力降低時，空腔器官內(nèi)的氣體體積就會膨脹或者器官腔內(nèi)部的壓力相對升高。

（2）組織和體液中溶解有一定量的氣體，當環(huán)境壓力降低到一定程度時，這些溶解氣體就會在血管內(nèi)、外形成氣泡[6]。

（3）體液主要是由水分組成的。當環(huán)境壓力降低時，體液就會形成大量蒸汽。

（4）氣壓劇變時，一些空腔器官內(nèi)的氣體的體積或壓力也迅速變化，根據(jù)其生理解剖特點的不同，有2類問題比較突出：①肺與外界的交通管道比胃腸道復雜得多，肺組織又較脆弱，所以，氣壓迅速降低時發(fā)生的氣體體積膨脹將對肺產(chǎn)生明顯的影響；②中耳腔的骨質(zhì)壁不能脹、縮，與外界相通的管道又具有單向活門樣的特殊結構，在自高空下降的增壓過程中，如果外界氣體不能順利進入腔內(nèi)，即發(fā)生器官腔內(nèi)的壓力處于相對較低狀態(tài)的變化。在鼻竇向鼻腔的開口處發(fā)生黏膜腫脹或有贅生物存在的情況下，或自高空下降的增壓過程中，鼻竇內(nèi)也能發(fā)生類似中耳腔內(nèi)的壓力變化。

上述各項中，前3項主要取決于大氣壓力降低的程度，第4項主要取決于大氣壓力的變化率，與氣壓改變的程度也有一定的關系。

2.2 高空缺氧對MODS患者機體的影響

高空大氣壓力降低對人體主要有2個方面的影響：（1）大氣中的氧氣分壓降低所引起的高空缺氧；（2）低氣壓的物理性影響（航空航天中遇到環(huán)境壓力劇烈變動的影響亦包括在內(nèi)）。大氣壓力降低時，2種影響同時發(fā)生，但主要威脅仍是高空缺氧。高空缺氧主要發(fā)生在5 000 m以上的高空。現(xiàn)代飛機上的通風式密封增壓座艙及供氧裝備雖然可以對缺氧與低氣壓的物理性影響有防護作用，但是軍用飛機增壓座艙多采用“低壓差制”，即使座艙完好，由于高空飛行時座艙壓力較低，也可能引起一系列低氣壓影響的問題；另外，由于受飛機急劇升降的影響，傷病員會不可避免地出現(xiàn)一定程度的缺氧。載人航天器的再生式增壓座艙比飛機的通風式密封增壓座艙有更好的防護缺氧與低氣壓物理性影響的作用，但在航天員出艙活動前處于座艙階梯減壓條件下或艙外活動中處于航天服低壓條件下時，也可發(fā)生低氣壓影響的問題。

在飛行中，隨著高度的上升而引起的吸入氣氧分壓下降，使血液在肺內(nèi)的氧合不足，易出現(xiàn)呼吸困難、頭暈、頭疼及惡心等癥狀[7]，使血色素低于6 mg/dL、急性呼吸窘迫癥（ARDS）和MODS的傷員加重缺氧。

3 空運后送對MODS患者的影響機理

MODS往往是多元性和序貫性損傷的結果，而不是單一打擊的結果。1992年，Dietch[8]提出MODS的二次打擊學說，將早期的直接損傷作為第一次打擊。第一次打擊所造成的組織器官損傷是輕微的，可以緩解和恢復。如患者繼發(fā)感染、休克或者在空運過程中時，由于低氣壓和缺氧的存在，機體無論在器官的生理還是在各種血管活性物質(zhì)和內(nèi)分泌物質(zhì)上均會出現(xiàn)一系列的適應性、代償性改變，代償性改變不全則加劇MODS，構成第二次打擊。第二次打擊會導致組織器官的致命性損害。當?shù)谝淮未驌糇銐驈姶髸r，可直接導致原發(fā)性MODS。但大多數(shù)MODS是多元性和序貫性損傷的結果，并不是單一打擊的結果，這類MODS屬于繼發(fā)性MODS?？者\MODS時，機體發(fā)生的變化即屬于繼發(fā)性MODS。另外，空運結束后，患者主要的生命器官還可能出現(xiàn)再灌注損傷，構成第三次打擊，加重MODS。

在多次打擊加重MODS的病理、生理變化的過程中，機體凝血、纖溶、補體、激肽等多個系統(tǒng)均參與或累及。其中，血管內(nèi)皮素（ET）和腫瘤壞死因子-α（TNF-α）是MODS病理、生理變化過程中的主要因子。

血管內(nèi)皮素是一種由21個氨基酸組成的多肽，有3種各具代表性的多肽ET-1、ET-2、ET-3。內(nèi)皮素在MODS的發(fā)病過程中起著極為重要的作用，也是研究最多的早期促炎癥細胞的因子之一[9]。Nakano等[10]在臨床實驗中發(fā)現(xiàn)，升高的ET-1促進了其他炎癥遞質(zhì)的釋放，例如腫瘤壞死因子（TNF-α）、白介素-1（IL-1）、白介素-2（IL-2），使炎癥的級聯(lián)反應擴

大，加重器官的損傷。

已經(jīng)發(fā)現(xiàn)機體中有多種炎癥因子參與并介導各種炎癥反應[11]。研究表明，在不同器官的損傷中，均有腫瘤壞死因子的參與[12]。最新的研究發(fā)現(xiàn)，TNF-α參與炎癥病理過程的發(fā)展，是SIRS和MODS的重要炎癥因子。當機體受到病毒感染、細菌抗原等作用后，TNF-α大量產(chǎn)生。在正常生理狀態(tài)下，TNF-α具有減輕炎癥和促進受損組織修復的作用，而TNF-α濃度持續(xù)較高可提示炎癥反應的存在[13]。

MODS患者在空運結束后，由于氣壓的劇烈變化，可能造成機體重要生命器官的缺血再灌注損傷，其發(fā)生機制主要有[14-15]：（1）無氧代謝與pH改變。（2）Ca2+超載。（3）氧自由基（超氧化物歧化酶（SOD）、丙二醛（MDA）、一氧化氮（NO））的產(chǎn)生。（4）線粒體受損。（5）內(nèi)皮素-1（endothelins-1，ET-1）和一氧化氮的濃度失衡[16-17]。（6）微循環(huán)功能障礙。（7）細胞因子活化[18]。在肝缺血再灌注損傷的病理、生理過程中，有許多細胞因子參與其中，如TNF、IL-1、IL-6、補體系統(tǒng)、趨化因子、黏附分子等。（8）Kupffer細胞和中性粒細胞活化。

4 國內(nèi)外對于MODS空運后送的醫(yī)學研究現(xiàn)狀

目前，國內(nèi)外研究較多的是高原狀況下MODS的發(fā)生發(fā)展機制。最新的研究表明，慢性缺氧（3～28 d，380 Torr）可通過頸動脈體引起神經(jīng)—內(nèi)分泌—免疫網(wǎng)絡作出適應性改變，表現(xiàn)為ED1+巨噬細胞浸潤頸動脈體，第3天即達到高峰，同時致炎細胞因子ET-1、IL-1β、TNF-α、單核細胞化學吸引蛋白質(zhì)等的基因表達在1 d后即升高2倍，而IL-6在3 d后也升高2倍。28 d后，IL-6仍然高于正常水平5倍，而其他因子則回落至正常水平。這表明化學感受器的適應性改變涉及神經(jīng)-免疫機制，可能會對免疫系統(tǒng)產(chǎn)生一定的影響。而對于已發(fā)生MODS的患者，在空運時的病理、生理和主要細胞因子的變化及應對措施尚無系統(tǒng)的研究報道。另外，MODS患者空運結束后，由于飛機降落導致的氣壓改變是否引起缺血性再灌注損傷從而加重MODS，目前尚未見報道。

在MODS空運后送時的防護治療方面，傳統(tǒng)的方法有：（1）膿毒癥集束化治療；（2）維持凝血與抗凝平衡；（3）改善微循環(huán)；（4）呼吸功能支持；（5）改善胃腸功能；（6）血液凈化技術與血漿置換技術；（7）調(diào)節(jié)代謝與營養(yǎng)支持。上述方法的治療均為對癥治療，能對MODS第二次打擊的發(fā)展起到一定的抑制和治療作用，而對第三次打擊無任何保護作用。

5 MODS空運后送的前瞻性研究

為了更好地應對空運后送對MODS患者的影響，進行MODS傷病員空運后送中的防護研究具有重大的意義。未來可以從以下幾個防護方面進行研究：

（1）研究MODS的免疫治療方案（如ET-1受體拮抗劑的應用）。由于血管內(nèi)皮素（ET）和腫瘤壞死因子是MODS病理、生理變化過程中的主要因子，多種炎性因子的共同作用最終導致多器官功能障礙綜合癥形成，因此未來可以采用二次打擊方法研究MODS動物模型在低壓氧艙中的ET和TNF-α在不同條件下（5 000 m和7 000 m高空及出艙后）的變化，并從免疫治療層面提出MODS傷病員空運后送中的防護方案。

（2）研究MODS患者的器官缺血再灌注損傷的預處理方案、機體器官和組織的抗氧化損傷治療以及液體復蘇方案。MODS空運后送時的器官缺血及再灌注損傷直接影響患者的預后，其治療實施方案也有別于地面普通環(huán)境。因此，需在前期研究的基礎上采用低壓艙模擬技術，研究低壓、低氧環(huán)境下傷病員器官組織氧化損傷的早期病理、生理變化及針對性處理方案，如抗氧化損傷和液體復蘇方案。

（3）研究MODS空運后送時的通氣治療方案。在地面上時，MODS患者的通氣治療傳統(tǒng)上采用VCV（PCV）加PEEP的方式，一般不吸入純氧，以避免氧中毒和肺組織損傷?？者\MODS患者時，由于患者的肺組織已有一定的病理變化，在低壓、低氧及氣壓急劇改變的情況下采用何種通氣方式，吸入純氧還是混合空氣尚未定論，因此，有必要進一步對照研究。

以上的前瞻性研究為空運時MODS的防治提供了理論依據(jù)，有利于保障傷病員的生命健康，提高患者的生存率，因此，具有現(xiàn)實的緊迫性和重大的臨床意義。

[1]Bone R C，Balk R A，Cerra F B，et al.Definitions for sepsis and organ failure and guidelines for the use of innovative therapies in sepsis.The ACCP/SCCM Consensus Conference Committee.American College of Chest Physicians/Society of Critical Care Medicine[J]. Chest，1992，101（6）：1 644-1 655.

[2]李向蓮，楊拯，徐艷，等.自由基在腸缺血/再灌注中的損傷機制研究[J].醫(yī)學綜述，2008，14（13）：1 926-1 928.

[3]譚兵，張德純，汪正清.補體在缺血再灌注損傷中的作用及機制[J].創(chuàng)傷外科雜志，2007，9（4）：374-376.

[4]劉海亮，周榮斌.腸功能障礙的發(fā)病機制認識[J].中國急救醫(yī)學，2007，27（10）：940-942.

[5]朱治平.關于爆炸減壓對肺臟的影響及其防護[J].載人航天，1985（1）：12-17，69.

[6]李德明，黃瓊，高彩林，等.空軍飛行人員高空減壓病7例[J].西北國防醫(yī)學雜志，2009，30（4）：303.

[7]楊天德.急性缺氧條件下血氧飽和度變化的動態(tài)特性[J].航天醫(yī)學與醫(yī)學工程，1992，5（3）：172-178.

（????）（????）

[8]Deitch E A.Multiple organ failure：pathophysiology and potential future therapy[J].Ann Surg，1992，216（2）：117-134.

[9]Comellas A P，Briva A.Role of endothelin-1 in acute lung injury[J]. Translational Research，2009，153（6）：263-271.

[10]Nakano Y，Tasaka S，Saito F，et al.Endothelin-1 level in epithelial lining fluid of patients with acute respiratory distress syndrome[J]. Respirology，2007，12（5）：740-743.

[11]陳寧，葉靜，湯特.共有序列寡核苷酸競爭結合NF-κB以減少TNF產(chǎn)生的實驗研究[J].中國病理生理雜志，2003，19（5）：619.

[12]Seely A J E，Christou N V.Multiple organ dysfunction syndrome：Exploring the paradigm of complex nonlinear systems[J].Crit Care Med，2000，28（7）：2 193-2 200.

[13]李冠蘭，劉先哲.TNF-α、IL-10、基質(zhì)金屬蛋白酶與MODS的研究進展[J].現(xiàn)代醫(yī)學進展，2006，6（11）：115-116.

[14]姚寧，方國恩，杜成輝，等.諸多器官功能障礙模型的建立[J].中華實驗外科雜志，2005，22（1）：108-109.

[15]Shin-Pei Chai，Yin-Nan Chang，Jim C-Fong，et al.Endothelin-1 stimulates interleukin-6 secretion from 3T3-L1 adipocytes[J].Biophysica Acta（BBA）-General Subjects，2009，1790（3）：213-218.

[16]劉彤，吳亞光，邵軍，等.一氧化氮和內(nèi)皮素在肝臟再灌注損傷和缺血預處理中的作用研究[J].醫(yī)學信息：手術學分冊，2007，20（1）：55-57.

[17]Cingolani H E，Villa-Abrille M C，Cornelli M，et al.The positive inotropic effect of angiotensin II role of endothelin-1 and reactive oxygen species[J].Hypertension，2006，47：727-734.

[18]林黎明，張黎，吳楠，等.內(nèi)源性血管活性物質(zhì)對肝臟缺血時微循環(huán)的調(diào)節(jié)作用研究進展[J].山東醫(yī)藥，2009，49（46）：113-114.

（收稿：2013-05-23 修回：2013-09-01）

Influences&Countermeasures of Air Evacuation for MODS Patients

LIU Jun1,YANG Xiao-ming2,CHEN Ling1,ZHANG Xiang-yang1
(1.Information Department,General Hospital of Air Force,Beijing 100142,China; 2.Anesthesia Department,General Hospital of Air Force,Beijing 100142,China)

The concept and pathogenesis of MODS are described,and the influences of air evacuation on the body and MODS patients are analyzed.Retrospective analyses are performed for the air evacuation of MODS patients in China and foreign countries,and the idea is put forward to carry out prospective study.[Chinese Medical Equipment Journal，2014，35（2）：119-121，136]

air evacuation;MODS;low-pressure oxygen;endothelin;TNF-α

R318

A

1003-8868（2014）02-0119-04

10.7687/J.ISSN1003-8868.2014.02.119

劉 珺（1968—），女，副主任技師，主要從事醫(yī)學情報方面的研究工作，E-mail：maggi8256@sina.com。

100142北京，空軍總醫(yī)院信息科（劉 珺，陳 玲，張向陽），麻醉科（楊曉明）

楊曉明，E-mail：yangxiaom2@hotmail.com