一次性输血输液加温袖带的设计与应用

马印图，侯小康，谷建芳，陈晓飞，刘 宏，王 哲，张哲凯，陈 莉，李莉华*

（1.联勤保障部队第980医院，石家庄050082；2.河北省卫健委综合监督服务中心，石家庄050071；3.河北省血液中心，石家庄050071）

0 引言

在战时、自然灾害等突发情况下，快速输血补液是抢救失血性休克伤员的重要手段，及时纠正血容量不足、保障重要脏器的血液灌注、改善机体有效血液循环刻不容缓[1-2]。但短时间内大量冷藏的库存血液输入患者体内会导致患者体温快速下降，诱发一系列低温损伤等不良反应，甚至会造成危及生命的严重后果，而加温输注可有效防止此类并发症的发生[3-4]。为液体加温的方式主要有3种：（1）应用血液加温仪或37℃水浴箱，先将冷藏的血液在体外复温后再输给患者[5]；（2）采用血液加温器对输血管路进行加温的方式，实现边输注边加温[6]；（3）采用将加温毯覆盖在患者身上为患者身体局部加温的方式[7]。以上几种加温输血方式都需要外接设备支持，特别是需要电力保障，适合在医院内部使用，在野外或伤病员运送途中则使用受限。如果将加温装置设计成模块化[8-9]，能够更好地适应部队实战化需要。因此，有必要研究一种适合战时、自然灾害、突发事件等急救状态下使用的输血加温装置，满足野战救护所和伤员转运途中使用。近几年，涉及加温输血的相关文献较少[8-9]。本文在参考现有加温暖贴的基础上，利用铁氧化反应产热的原理，设计了一款适合战时各级救护所、运送伤病员以及野外环境下使用的一次性输血输液加温袖带，经过模拟测试，达到了输血、输液加温的目的，避免了输注冷液体对患者血管的刺激。

1 总体设计

1.1 设计背景

战争和突发重大自然灾害情况下及时有效的现场急救和快速输血、输液是保障伤员生命的重要措施[10]。然而野战医疗所与后方大型综合性医院相比，环境条件恶劣，人员设备有限，批量重伤员多，抢救、护理任务繁重，涉及加温输血、输液的问题往往被忽略，主要是因为人员设备短缺造成实施起来存在困难。战场环境下战伤救治技术和设备具有特殊要求：卫勤装备器材性能及技战术指标必须简单、实用、高效，易于展开和撤收[11]，最好不受伤员体位和空间限制，在任何场所如飞机、车辆、舰艇、担架上均可使用。此外，针对县乡级以下地区，遇到创伤大出血患者，在快速输血、输液急救的同时，尽可能降低伤者的不良反应也是亟待解决的现实问题。基于以上分析，本研究结合平战时伤员救治的场景、模式，以及对加温材料和方式的分析，认为一次性输血输液加温袖带是适合战时伤员急救和运输途中使用的装置[12-13]。该加温袖带除了方便战时前线救治、转运伤员使用，也可以用于后方各级军地医疗机构，特别是在寒区急救，可为大量输血、输液伤病员提供加温保护，减少相关不良反应，提高抢救的成功率和安全性[14]。

1.2 加温袖带的复温原理与结构设计

1.2.1 加温袖带的复温原理

利用铁氧化反应产生热量，将化学能转变成热能，类似原电池的原理，其化学反应方程式为：（1）负极：Fe-2e-=Fe2+；（2）正极：O2+2H2O+4e-=4OH-；（3）总反应：2Fe+O2+2H2O=2Fe（OH）2→4Fe（OH）2+2H2O+O2=4Fe（OH）3→2Fe（OH）3=Fe2O3+3H2O。发热原料包括高纯度铁粉、蛭石、活性炭、无机盐、水等合成的聚合物，铁粉增大了与空气的接触面积，水、无机盐和活性炭来促进反应，通过添加物的比例来控制热量释放；利用无纺布的孔径来控制氧气的透过量，控制氧化反应速度，从而调节发热温度和时间；矿物材料蛭石起到保温作用，使温度持续时间更长。根据前期的实验结果，短时间内55℃以下对血液质量基本没有影响[15]，而且也不会对皮肤造成烫伤，因此，通过调整复温材料的配比和透气率将加温袖带设置在30 min之内达到并恒定于50℃左右。

1.2.2 加温袖带结构设计

将加温袖带设计成一次性使用，避免重复使用引起交叉感染的风险。其主要结构分为3层：最内层为无纺布层，中间为发热层，外面是黏胶层。（1）无纺布层：选择散热均匀、透气性好的进口无纺布原料，在无纺布内层添加一层单向透气膜，采用淋膜打孔技术，通过调整孔径大小来控温和散热。透气孔径为纳米级且分布均匀，优于机械滚压形成的透气孔，确保透气率的恒定，从而保证发热均匀、彻底。（2）发热层：通过反复预实验，按照一定比例将高纯度铁粉与活性炭、蛭石和氯化钠均匀混合，填充至中间层。平时真空包装，拆封即开始反应发热，10 min内即可达到45℃的温度，30 min进入（50±2）℃的恒定状态且持续时间超过10 h。（3）黏胶层：采用医用级可食用明胶涂层，揭取时无毛发脱落和黏胶残留，反复揭敷仍具有较强黏性，背胶层撕下后可贴于衣物上。加温袖带实物图如图1所示，具体内部结构示意图如图2所示。

图1 加温袖带实物图

图2 加温袖带内部结构示意图

1.3 使用方法

首先打开真空外包装，取出加温袖带，撕去背胶，粘贴在输血、输液部位（前臂、颈部、腹股沟等不同部位均可使用）。将末端30～40 cm输液管包裹在加温袖带内侧，液体复温效果会更好。具体使用方法如图3所示。

图3 加温袖带使用方法示意图

2 加温效果评价

2.1 与现有加温贴比较

采用加温袖带与目前市售的某品牌输液加温贴进行平行对比试验，二者都是利用铁氧化反应原理实现加温的目的。加温袖带规格为45 cm×20 cm（长×宽），覆盖面积大，10 min内即可达到45℃以上的温度，升温起效快，热效应恒定且维持10 h以上，加温后的液体温度可升高15～20℃。而加温贴规格为15 cm×12 cm（长×宽），覆盖面积小，升温起效慢，维持时间6～7 h，加温后的液体温度仅升高5℃左右。二者均未发生皮肤过敏反应。加温贴发热维持时间短而且材质较厚，发热反应填充物在使用过程中有分布不均匀现象。而加温袖带采用弧形设计，更贴合人体不同部位，粘贴牢固、更加超薄，在透气性、复温效果和温度恒定性方面优于加温贴。二者加温效果比较如图4所示。

图4 加温袖带与加温贴加温效果比较

2.2 与现有加温仪比较

模拟血液正常输注和快速输注情况下流经加温袖带后的温度变化，同时与现有某品牌输血输液加温仪进行平行对比测试，每项试验重复10次，结果显示：二者均达到了加温输注的效果，操作简单方便。加温仪的原理是通过温度控制器对输血管路外包裹的套管进行加温，输液管路嵌入加温管道卡槽内，进而实现对输注液体的加温，同时配备液晶显示，温度恒定为（39±0.5）℃，需要电力支持；加温袖带包裹在输血部位使用，同时将输血管末端一起包裹，实现对末端输血管和输血部位同时加温，相对温度为（50±2）℃，不受空间和体位的影响。血液流速不同，升高的温度差值不同，在室温环境中，血液从储血冰箱内（4℃）取出后10 min即开始输注，常规输血（80滴/min）情况下，血液流经加温袖带后平均温度升高19.7℃，而加温仪升高14.7℃，加压快速输注时（260滴/min）加温袖带加温后血液温度升高14.8℃，而加温仪升高12.4℃。通过对血液指标的检测，2种加温方式都很安全，对血液质量基本没有影响。加温袖带与现有加温仪模拟输注的加温效果对比结果见表1。此外，让临床输血患者试用加温袖带，患者耐受性较好，未感觉不适，温度持续了10 h以上，12 h后测量加温袖带包裹部位皮肤温度为（40±2）℃，也进一步验证了加温袖带复温效果良好。

表1 2种装置加温效果比较（±s）

表1 2种装置加温效果比较（±s）

装置加温仪常规输注（80滴/min）快速输注（260滴/min）加温袖带常规输注（80滴/min）快速输注（260滴/min）温度变化 血液质量 红细胞形态起始温度/℃ 加温后温度/℃ 差值/℃ 游离血红蛋白/（g·L-1） 溶血率/% 血清钾/（mmol·L-1）10.4±1.325.1±2.114.7±1.30.073±0.0120.044±0.0096.95±0.5311.8±0.924.2±1.812.4±1.60.071±0.0110.054±0.0116.88±0.56红细胞形态结构完整，高倍视野偶见异形红细胞10.1±1.229.8±2.619.7±1.80.065±0.0100.050±0.0137.17±0.6212.0±1.526.8±2.714.8±1.20.081±0.0140.047±0.0107.44±0.64红细胞形态结构完整，高倍视野偶见异形红细胞

3 讨论

输血、输液是抢救失血量大伤员的常用方法，短时间内患者输入大量冷藏的库存血会引起静脉痉挛、体温降低，进而诱发凝血功能障碍、血压心律失常甚至心脏骤停等一系列临床和病理变化[16]。血液加温主要是预防大量使用库存血造成的患者低体温并发症。由于血液的特殊性，加温不当直接影响血液质量，特别是红细胞成分和凝血因子容易受外界多种因素的影响而遭到破坏，因此，加温过程中是否造成红细胞溶血破坏直接关系到血液质量和输血的安全。同时，作为战时卫勤装备，展开、运行、撤收等各阶段均应体现简单实用的原则[17]。本研究研制的加温袖带具有以下特点：（1）真空独立包装，一次性使用，随用随拆，干净卫生，可以同时为多部位加温，无过敏反应和交叉感染的风险；（2）升温、保温效果好，10 min即可达到45℃的温度，30 min进入50℃左右的恒定状态，且持续时间在10 h以上，即使在加压快速输注的情况下仍能达到满意的加温效果，对血液质量基本无影响；（3）不需要外界电力支持，满足野外和室内等不同环境下长时间使用；（4）弧形设计贴合人体不同部位，覆盖面积大，前臂、颈部和腹股沟部位输血、输液时均可使用，特别是股静脉置管情况下使用不影响伤员排尿、导尿等操作；（5）可以实现对输血部位和管路同时加温，效果优于单一方式；（6）加温自动完成，无需人为干预，节省人力资源，可以实现单兵同时为多名伤病员加温输血、输液。当然，在外界极寒的条件下，加温袖带的复温效果比室内使用时可能会差一些，由于条件所限未进行这方面测试，下一步将深入细化试验设计，加快战场环境适应性研究。

对比测试和临床应用评价表明，一次性输血输液加温袖带取材方便、成本低，破损后可随时更换，且加温效果良好，复温过程不受伤员体位和空间的限制，可与其他急救设备模块化组合应用。该加温袖带可与我军野战机动医疗机构已经开始列装的野战采血箱、野战储运血箱一起配合使用，构成完整的野战输血、输液保障链，对提升战时救治水平具有重要意义。

志谢：感谢军事科学院军事医学研究院卫生勤务与血液研究所付秋霞副研究员和军事科学院系统工程研究院卫勤保障技术研究所余明博士在课题研究过程中给予的大力支持和帮助