空运后送对多器官功能障碍（MODS）患者的影响分析及对策研究

刘 珺，杨晓明，陈 玲，张向阳

空运后送对多器官功能障碍（MODS）患者的影响分析及对策研究

刘 珺，杨晓明，陈 玲，张向阳

阐述了多器官功能障碍综合征（MODS）的概念及其发病机制，分析了空运后送时高空环境对机体的影响以及空运后送对MODS的影响，同时回顾了国内外对于MODS空运后送的医学研究现状，提出了开展MODS空运后送前瞻性研究的设想。

空运后送；多器官功能障碍；低压氧；内皮素；肿瘤坏死因子

0 引言

现代战争、突发自然灾害对人的机体造成的损害具有创伤强度大、多发伤及伴随多器官障碍（multiple organ dysfunction syndrome，MODS）增多的特点。近年来，急救医学迅速发展，空运后送也越来越多地应用于伤病员的救护中，成为一种必不可少的救护方式。由于空运过程中受到高空飞行低压缺氧、噪音、低温的影响，MODS患者的病理、生理和机体内的环境可能在原来基础上发生一系列改变，病情加重，严重时可能危及生命。因此，进行MODS伤病员空运后送前的医学准备和空运后送过程中积极有效的检测治疗是最大限度降低伤残率和伤死率的关键，对于保障伤病员的生命安全具有重大的意义。

1 多器官功能障碍综合征

多器官功能障碍综合征是指在感染、创伤等过程中，同时或相继并发多个器官的功能障碍或衰竭。

感染、创伤是机体炎症反应的促发因素，而机体炎症反应的失控最终导致机体自身性的破坏，是MODS发生的根本原因。以下对MODS 3个互相交叉的发病机制学说——炎症反应学说、缺血再灌注及自由基学说和肠道动力学说进行阐述。

1.1 炎症反应学说

炎症反应学说是MODS发病机制的基础。1991年，美国胸科医师学会和急救医学会提出了全身炎症反应综合征（systemic inflammatory response syndrome，SIRS）的概念，即因感染或非感染病因作用于机体而引起的全身性炎症反应。1996年，Bone[1]提出了代偿性抗炎反应综合征（compensatory anti-inflammatory response syndrome，CARS）的概念，即感染或创伤时，机体产生的内源性抗炎反应。一旦SIRS和CARS失衡，将会导致MODS。因此，就其本质而言，MODS是SIRS和CARS免疫失衡的严重后果。

1.2 缺血再灌注及自由基学说

缺血再灌注及自由基学说也是导致MODS的重要机制之一。MODS的自由基学说主要包括：（1）氧气输送不足引起组织细胞缺血、缺氧性损害；（2）缺血再灌注促进自由基大量释放[2]；（3）白细胞与内皮细胞的相互作用引起组织和器官损伤，最终发生MODS[3]。自由基学说也是炎症反应学说的重要部分。

1.3 肠道动力学说

在感染、创伤或休克时，肠道毒素的移位将导致肠道大量炎症介质的释放，参与MODS的发病。因此，肠道是炎症介质释放的重要场地之一，也是炎症反应的策源地之一[4]。

2 空运后送时高空环境对MODS患者机体的影响

空运后送时，航空环境的高空低气压、气压剧变与高空缺氧对机体有一定的不利影响，从而加重伤

病员的病情，尤其是病情危重的患者在空中易病情恶化。下文将分述高空低气压、气压剧变与高空缺氧对机体的影响。

2.1 高空低气压与气压剧变

大气压随高度的增加而降低，当飞行高度达到3 000 m以上时，气体膨胀1.5倍。气体膨胀可引起胃肠胀气。

另外，需要注意的是，正常飞行时，增压座舱内气体环境的压力较舱外高空环境的大气压力为高，其高出部分称为“余压”。如果座舱结构突然发生破损，座舱内的气体将通过破孔迅速地向座舱外流出，而座舱内的气体压力可在很短的时间内（百分之几秒到1 s左右）降低到和座舱外高空环境的大气压力相等的程度，这种快速的座舱内气压降低即称为“迅速减压”（rapid decompression）或“爆炸减压”（explosive decompression）。这种气压的急剧改变能引起航空性中耳炎、鼻窦炎、急性肺损伤[5]。

低气压与气压剧变都会对MODS患者的机体造成一定的不利影响。它们之所以能对机体产生物理性影响，原因是生物机体的形态结构方面具有下列内在特点：

（1）当环境压力降低时，空腔器官内的气体体积就会膨胀或者器官腔内部的压力相对升高。

（2）组织和体液中溶解有一定量的气体，当环境压力降低到一定程度时，这些溶解气体就会在血管内、外形成气泡[6]。

（3）体液主要是由水分组成的。当环境压力降低时，体液就会形成大量蒸汽。

（4）气压剧变时，一些空腔器官内的气体的体积或压力也迅速变化，根据其生理解剖特点的不同，有2类问题比较突出：①肺与外界的交通管道比胃肠道复杂得多，肺组织又较脆弱，所以，气压迅速降低时发生的气体体积膨胀将对肺产生明显的影响；②中耳腔的骨质壁不能胀、缩，与外界相通的管道又具有单向活门样的特殊结构，在自高空下降的增压过程中，如果外界气体不能顺利进入腔内，即发生器官腔内的压力处于相对较低状态的变化。在鼻窦向鼻腔的开口处发生黏膜肿胀或有赘生物存在的情况下，或自高空下降的增压过程中，鼻窦内也能发生类似中耳腔内的压力变化。

上述各项中，前3项主要取决于大气压力降低的程度，第4项主要取决于大气压力的变化率，与气压改变的程度也有一定的关系。

2.2 高空缺氧对MODS患者机体的影响

高空大气压力降低对人体主要有2个方面的影响：（1）大气中的氧气分压降低所引起的高空缺氧；（2）低气压的物理性影响（航空航天中遇到环境压力剧烈变动的影响亦包括在内）。大气压力降低时，2种影响同时发生，但主要威胁仍是高空缺氧。高空缺氧主要发生在5 000 m以上的高空。现代飞机上的通风式密封增压座舱及供氧装备虽然可以对缺氧与低气压的物理性影响有防护作用，但是军用飞机增压座舱多采用“低压差制”，即使座舱完好，由于高空飞行时座舱压力较低，也可能引起一系列低气压影响的问题；另外，由于受飞机急剧升降的影响，伤病员会不可避免地出现一定程度的缺氧。载人航天器的再生式增压座舱比飞机的通风式密封增压座舱有更好的防护缺氧与低气压物理性影响的作用，但在航天员出舱活动前处于座舱阶梯减压条件下或舱外活动中处于航天服低压条件下时，也可发生低气压影响的问题。

在飞行中，随着高度的上升而引起的吸入气氧分压下降，使血液在肺内的氧合不足，易出现呼吸困难、头晕、头疼及恶心等症状[7]，使血色素低于6 mg/dL、急性呼吸窘迫症（ARDS）和MODS的伤员加重缺氧。

3 空运后送对MODS患者的影响机理

MODS往往是多元性和序贯性损伤的结果，而不是单一打击的结果。1992年，Dietch[8]提出MODS的二次打击学说，将早期的直接损伤作为第一次打击。第一次打击所造成的组织器官损伤是轻微的，可以缓解和恢复。如患者继发感染、休克或者在空运过程中时，由于低气压和缺氧的存在，机体无论在器官的生理还是在各种血管活性物质和内分泌物质上均会出现一系列的适应性、代偿性改变，代偿性改变不全则加剧MODS，构成第二次打击。第二次打击会导致组织器官的致命性损害。当第一次打击足够强大时，可直接导致原发性MODS。但大多数MODS是多元性和序贯性损伤的结果，并不是单一打击的结果，这类MODS属于继发性MODS。空运MODS时，机体发生的变化即属于继发性MODS。另外，空运结束后，患者主要的生命器官还可能出现再灌注损伤，构成第三次打击，加重MODS。

在多次打击加重MODS的病理、生理变化的过程中，机体凝血、纤溶、补体、激肽等多个系统均参与或累及。其中，血管内皮素（ET）和肿瘤坏死因子-α（TNF-α）是MODS病理、生理变化过程中的主要因子。

血管内皮素是一种由21个氨基酸组成的多肽，有3种各具代表性的多肽ET-1、ET-2、ET-3。内皮素在MODS的发病过程中起着极为重要的作用，也是研究最多的早期促炎症细胞的因子之一[9]。Nakano等[10]在临床实验中发现，升高的ET-1促进了其他炎症递质的释放，例如肿瘤坏死因子（TNF-α）、白介素-1（IL-1）、白介素-2（IL-2），使炎症的级联反应扩

大，加重器官的损伤。

已经发现机体中有多种炎症因子参与并介导各种炎症反应[11]。研究表明，在不同器官的损伤中，均有肿瘤坏死因子的参与[12]。最新的研究发现，TNF-α参与炎症病理过程的发展，是SIRS和MODS的重要炎症因子。当机体受到病毒感染、细菌抗原等作用后，TNF-α大量产生。在正常生理状态下，TNF-α具有减轻炎症和促进受损组织修复的作用，而TNF-α浓度持续较高可提示炎症反应的存在[13]。

MODS患者在空运结束后，由于气压的剧烈变化，可能造成机体重要生命器官的缺血再灌注损伤，其发生机制主要有[14-15]：（1）无氧代谢与pH改变。（2）Ca2+超载。（3）氧自由基（超氧化物歧化酶（SOD）、丙二醛（MDA）、一氧化氮（NO））的产生。（4）线粒体受损。（5）内皮素-1（endothelins-1，ET-1）和一氧化氮的浓度失衡[16-17]。（6）微循环功能障碍。（7）细胞因子活化[18]。在肝缺血再灌注损伤的病理、生理过程中，有许多细胞因子参与其中，如TNF、IL-1、IL-6、补体系统、趋化因子、黏附分子等。（8）Kupffer细胞和中性粒细胞活化。

4 国内外对于MODS空运后送的医学研究现状

目前，国内外研究较多的是高原状况下MODS的发生发展机制。最新的研究表明，慢性缺氧（3～28 d，380 Torr）可通过颈动脉体引起神经—内分泌—免疫网络作出适应性改变，表现为ED1+巨噬细胞浸润颈动脉体，第3天即达到高峰，同时致炎细胞因子ET-1、IL-1β、TNF-α、单核细胞化学吸引蛋白质等的基因表达在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，而其他因子则回落至正常水平。这表明化学感受器的适应性改变涉及神经-免疫机制，可能会对免疫系统产生一定的影响。而对于已发生MODS的患者，在空运时的病理、生理和主要细胞因子的变化及应对措施尚无系统的研究报道。另外，MODS患者空运结束后，由于飞机降落导致的气压改变是否引起缺血性再灌注损伤从而加重MODS，目前尚未见报道。

在MODS空运后送时的防护治疗方面，传统的方法有：（1）脓毒症集束化治疗；（2）维持凝血与抗凝平衡；（3）改善微循环；（4）呼吸功能支持；（5）改善胃肠功能；（6）血液净化技术与血浆置换技术；（7）调节代谢与营养支持。上述方法的治疗均为对症治疗，能对MODS第二次打击的发展起到一定的抑制和治疗作用，而对第三次打击无任何保护作用。

5 MODS空运后送的前瞻性研究

为了更好地应对空运后送对MODS患者的影响，进行MODS伤病员空运后送中的防护研究具有重大的意义。未来可以从以下几个防护方面进行研究：

（1）研究MODS的免疫治疗方案（如ET-1受体拮抗剂的应用）。由于血管内皮素（ET）和肿瘤坏死因子是MODS病理、生理变化过程中的主要因子，多种炎性因子的共同作用最终导致多器官功能障碍综合症形成，因此未来可以采用二次打击方法研究MODS动物模型在低压氧舱中的ET和TNF-α在不同条件下（5 000 m和7 000 m高空及出舱后）的变化，并从免疫治疗层面提出MODS伤病员空运后送中的防护方案。

（2）研究MODS患者的器官缺血再灌注损伤的预处理方案、机体器官和组织的抗氧化损伤治疗以及液体复苏方案。MODS空运后送时的器官缺血及再灌注损伤直接影响患者的预后，其治疗实施方案也有别于地面普通环境。因此，需在前期研究的基础上采用低压舱模拟技术，研究低压、低氧环境下伤病员器官组织氧化损伤的早期病理、生理变化及针对性处理方案，如抗氧化损伤和液体复苏方案。

（3）研究MODS空运后送时的通气治疗方案。在地面上时，MODS患者的通气治疗传统上采用VCV（PCV）加PEEP的方式，一般不吸入纯氧，以避免氧中毒和肺组织损伤。空运MODS患者时，由于患者的肺组织已有一定的病理变化，在低压、低氧及气压急剧改变的情况下采用何种通气方式，吸入纯氧还是混合空气尚未定论，因此，有必要进一步对照研究。

以上的前瞻性研究为空运时MODS的防治提供了理论依据，有利于保障伤病员的生命健康，提高患者的生存率，因此，具有现实的紧迫性和重大的临床意义。

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（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

刘 珺（1968—），女，副主任技师，主要从事医学情报方面的研究工作，E-mail：maggi8256@sina.com。

100142北京，空军总医院信息科（刘 珺，陈 玲，张向阳），麻醉科（杨晓明）

杨晓明，E-mail：yangxiaom2@hotmail.com