野战机动式血液净化系统在野战环境下急性肾衰竭动物模型救治中的应用

张智敏，周伟，李平，张五星，李海斌，于涛，李洋，武保岩，石炳毅

急性肾衰竭(acute renal failure，ARF)的战伤发生率及致死率极高，需及时给予肾脏替代治疗[1]。野战条件下由于医疗环境恶劣、交通不便、伤病员后送困难等原因，及时治疗难以实现。美军于20世纪50年代在战地成功使用透析治疗战伤ARF患者并持续改进军用透析装备[2]，直至近年研发出野战机动式甚至穿戴式人工肾。反观国内，该领域研究报道较少，尚无成熟产品问世。本课题组自行研发了一种体积小、不依赖电源水源、机动性好、适合在野战现场应用的野战机动式血液净化系统(YZ309型)，本研究采用该系统对ARF模型犬进行肾脏替代治疗，以评估其在转运伤员途中同时进行透析的性能[3]，旨在为战伤所致ARF的救治提供新的思路。

1 材料与方法

1.1 ARF模型的建立 成年雄性比格犬4只，体重15～20kg，由北京市海淀区兴隆饲养动物养殖场一级饲养。实验犬经速眠新0.1ml/kg肌内注射麻醉，力月西0.02ml/kg维持麻醉，行腹部正中切口，游离双肾，切除，建立ARF模型。颈内静脉或股静脉置入血液透析用双腔静脉导管(美国昆顿，11.5Fr/Ch，3.8mm×135mm)。

1.2 透析治疗 双肾切除术后立即抽取静脉血，检测血电解质、肝肾功能、血液分析、凝血等4项。术后24h连接野战机动式血液净化系统，血滤器使用德国费森尤斯FX80，治疗模式选用CVVHDF，血流速度150～180ml/min，透析液流速2000ml/h，置换液流速2000ml/h，超滤量100～200ml/h，以前稀释法输入。抗凝方式：因犬血高凝，需以5000U/L肝素生理盐水1.5L预冲血滤器，治疗期间以低分子肝素2000～4000U抗凝。透析液及置换液(2000ml/每袋)离子及糖浓度为：钠140mmol/L，氯105mmol/L，重碳酸盐34.9mmol/L，钙2.07mmol/L，镁1.56mmol/L，葡萄糖11.8g/L。连续透析4次，4～8h/次，1次/d，监测透析前后生命体征及血电解质、肝肾功能、血液分析、凝血4项等指标，同时观察机器性能指标，包括可用治疗模式(CVVH、CVVHDF、SUF)、安全监测性能(漏血报警、动静脉压监测、空气报警)、泵速准确性、超滤量准确性等。

1.3 野战机动式血液净化系统性能检测 在2012某军事演习环境下，在野战医疗帐篷内将ARF模型犬连接野战机动式血液净化系统，运转平稳1h后，将机器与ARF模型犬用担架运至野战救护车，穿越演习作战区域进行颠簸试验3h，设备在整个机动运行中不插电源，观察性能及治疗效果。

1.4 统计学处理 采用SSPS 10.0软件进行统计分析，数据结果以s表示，各组之间的比较采用单因素方差分析，P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

2.1 血清电解质检测 4只比格犬在治疗过程中生命指征平稳，治疗结束后全部存活，治疗后血清Na+、Cl－与治疗前相比差异无统计学意义(P＞0.05)，血清K+较治疗前明显下降(P＜0.05)，短时(2h)和常规(4h)透析治疗后血清钾均能降至正常水平(表1)。

2.2 肝肾功能检测 治疗后血清肌酐(Cr)、血清尿素氮(BUN)较治疗前明显下降(P＜0.05，表2)，但短时(2h)和常规(4h)透析治疗比较差异无统计学意义(P＞0.05)。血清丙氨酸转氨酶(ALT)、天冬氨酸转氨酶(AST)、总胆红素(T-Bil)与治疗前比较差异无统计学意义(P＞0.05，表3)，表明该设备可以治疗急性肾衰竭而不影响肝脏功能，安全有效。

表1 透析治疗前后血清K+、Na+、Cl－浓度比较(mmol/L，±s，n=4)Tab.1 Comparison of serum content of K+, Na+, Cl- before and after dialysis (mmol/L,s, n=4)

表1 透析治疗前后血清K+、Na+、Cl－浓度比较(mmol/L，±s，n=4)Tab.1 Comparison of serum content of K+, Na+, Cl- before and after dialysis (mmol/L,s, n=4)

(1)P＜0.05 compared with pre-treatment

Time K+Cl–Pre-T 2h Post-T 4h Post-T Pre-T 2h Post-T 4 h Post-T Pre-T 2h Post-T 4h Post-T First day 6.0±0.5 4.7±0.2(1) 4.2±0.2(1) 139±1.4 138±1.3 138±1.1 102.4±1.4 98.4±1.1 98.0±1.0 Second day 5.8±0.2 4.3±0.3(1) 4.0±0.2(1) 143±1.2 140±1.1 138±1.2 103.6±1.4 102.7±1.1 100.2±1.1 Third day 5.5±0.3 4.2±0.2(1) 4.0±0.2(1) 145±1.3 141±1.1 139±1.1 105.1±1.1 98.5±1.2 98.2±1.2 Fourth day 5.5±0.2 4.2±0.3(1) 3.9±0.1(1) 148±1.4 142±1.2 139±1.3 105.7±1.3 101.4±1.2 100.2±1.1 Na+

表2 透析治疗前后肾脏功能比较s，n=4)Tab.2 Comparison of renal function before and after dialysis±s, n=4)

表2 透析治疗前后肾脏功能比较s，n=4)Tab.2 Comparison of renal function before and after dialysis±s, n=4)

(1)P＜0.05 compared with pre-treatment

Time Cr(mol/L)BUN(mmol/L)Pre-T 2h Post-T 4h Post-T Pre-T 2h Post-T 4h Post-T First day 465.3±17.3 343.5±8.5(1) 301.3±9.3 22.5±4.7 17.2±2.5(1) 15.3±2.4 Second day 525.3±19.5 356.4±13.7(1) 315.5±11.8 29.3±6.7 19.2±2.1(1) 14.5±3.1 Third day 544.3±13.5 335.5±10.8(1) 285.3±6.5 31.3±7.0 20.1±2.5(1) 15.3±2.1 Fourth day 555.7±15.2 340.5±11.8(1) 285.7±9.3 31.2±3.5 20.4±2.2(1) 13.5±1.6

表3 透析治疗前后肝脏功能比较(±s，n=4)Tab.3 Comparison of liver function before and after dialysis (s, n=4)

表3 透析治疗前后肝脏功能比较(±s，n=4)Tab.3 Comparison of liver function before and after dialysis (s, n=4)

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2.3 野战机动式血液净化系统性能检测 分别检测静态透析治疗、野战颠簸条件下透析治疗过程中的系统性能，血流速度为150～180ml/min，透析液流速2000ml/h，置换液流速2000ml/h，超滤量100～200ml/h，上述4项指标均保持稳定。检测超滤压静态上限报警(＞100mmHg)、动脉压动态上限报警(＞400mmHg)、静脉压动态上限报警(＞400mmHg)、血路气泡报警、进液气泡报警、补液泵管路压力报警、漏血报警等功能，均提示野战机动式血液净化系统反应敏感，各种报警装置均能迅速报警，同时机器血泵停止运转，待各种报警装置解除报警后，机器恢复正常运转。

3 讨 论

4只比格犬行双肾切除术建立ARF模型，均在24h后应用野战机动式血液净化系统(YZ309)进行血液净化治疗，第1天在平稳地带进行血液净化治疗，机器运转正常，性能稳定。分别于第2、3、4天在救护车上进行4h颠簸实验，实地检测野战机动式血液净化系统“边转运、边透析”的性能，结果显示该系统运转正常，性能稳定，保证了治疗安全性[4]。治疗结束时人为制造各种故障，如血路气泡、进液气泡、补液泵管路打折、漏血等，检测报警功能，结果显示系统反应敏感，各种报警装置均能迅速报警。

本研究结果显示治疗后血Na+、Cl－水平与治疗前相比无显著差异(P＞0.05)，治疗后血K+浓度较治疗前明显下降(P＜0.05)，说明本系统对纠正电解质紊乱效果良好，尤其可有效纠正高血钾。治疗后血Cr、BUN较治疗前明显下降(P＜0.05)，短时(2h)和常规(4h)透析治疗相比无显著差异(P＞0.05)，与普通透析效果相似，这也与血Cr、BUN等小分子毒素清除浓度梯度有关。治疗后血ALT、AST、T-Bil与治疗前相比无明显变化(P＞0.05)，表明野战机动式血液净化系统可以治疗ARF，且不影响肝脏功能，安全有效。

ARF的战伤发生率及致死率极高，需及时给予肾脏替代治疗。普通血液净化设备机体大，依赖电力、水源,无机动性，无法在野战条件下展开应用。特别是我国地域广阔，西部高原及山区自然条件恶劣，交通极其不便，一旦爆发局部战争或严重自然灾害，产生的伤病员后送困难，需现场救治或边后送边治疗[5]。根据2008年四川汶川地震发生1周内四川绵阳市中心医院的统计数据，共收治地震伤病员1402例，其中挤压综合征154例，占地震伤病员总数的10.98%，其中26例危重挤压综合征患者(占地震伤病员总数1.85%)合并ARF经血液净化治疗(包括血液透析、连续性床旁血液滤过等)后肾功能明显改善，无一例发生持续肾功能损害和死亡[6]。野战机动式血液净化系统体积小，不依赖电源及水源，机动性好、适合在战场现场应用。本研究在实战演练中使用该设备对ARF模型犬进行肾脏替代治疗，在“边转运、边透析”的情况下仪器稳定、安全、有效。置换液电解质浓度可根据血电解质检测结果随时调整，同时仪器在不断地改进中更加便携。该系统的研发对于提高野战情况下ARF的救治水平，减少野战战伤ARF死亡率，提高部队战斗力具有重要意义。

[1]Liu ZH. State of the art technocology in blood purification at present[J]. Med J Chin PLA, 2011, 36(2): 99-103. [刘志红. 血液净化技术新进展与发展设想[J]. 解放军医学杂志, 2011,36(2): 99-103.]

[2]Welch PG. Deployment dialysis in the U.S. Army: history and future challenges[J]. Mil Med, 2000, 165(10): 737-741.

[3]Davenport A, Gura V, Ronco C, et al. A wearable haemodialysis device for patients with end-stage renal failure: a pilot study[J].Lancet, 2007, 370 (9604): 2005-2010.

[4]Zhou CH, He P, Meng JZ, et al. Experiment study of portable continuous blood purification machine[J]. Chin J Blood Purif, 2010,9(2): 97-99. [周春华, 何萍, 孟建中, 等. 便携式连续性血液净化机的动物实验研究[J]. 中国血液净化, 2010, 9(2): 97-99.]

[5]Wang W, Wang F. The effect of the Sichuan medical association society of nephrology about Wenchuan earthquake[J]. Sichuan Med J, 2010, 31(3): 402-403. [王伟, 王芳. 肾脏病专科学会在四川汶川大地震救治中的作用[J]. 四川医学, 2010, 31(3): 402-403.]

[6]Xin YP, Yuan GY, Shao HG, et al. Diagnosis and treatment of crush syndrome induced by earthquake injuries: 154 cases report[J]. Med J West Chin, 2009, 21(2): 327-327. [辛宇鹏, 袁光亚, 邵红刚, 等. 地震伤后154例挤压综合症的诊治体会[J]. 西部医学, 2009, 21(2): 327-327.]