高原肺冲击伤特点及救治研究进展

陈雪梅，崔欢欢，郭丽琼，樊毫军，刘子泉

高原是指使机体产生明显生物学效应的海拔3 000 m以上的低压缺氧地区。生物体在高原环境下直接或间接受到冲击波的作用而发生的肺部损伤称为高原肺冲击伤。受高原环境特殊性影响，与平原肺冲击伤有所不同，其伤情并非为高原环境的低压缺氧和冲击波致伤参数的简单叠加。探讨高原肺冲击伤伤情特点、致伤机制和救治具有重要的军事意义。

1 高原肺冲击伤特点

1.1 高原肺冲击伤外部表现特征王建民[1]等人实验观察到兔受高压冲击波致伤后，体表局部出现兔毛脱落，周围兔毛变细、软，且脱落区皮肤表面有渗血现象；赵新虎[2]实验中，受爆炸冲击伤后大鼠均无死亡，3 h内清醒，可自由活动、进食、进水，但反应较迟钝，24 h内有嗜睡现象；高原冲击伤实验中[3-4]，所有致死和存活的大鼠均无体表损伤。部分大鼠有血性泡沫从口鼻流出。口鼻出血可认为是中度、极重度高原冲击伤的表现形式和特征，是死亡前的重要表现。随着海拔高度升高，受冲击伤大鼠口鼻出血百分率也增高。高原和平原的口鼻出血百分率均随冲击波的增强而增高。实验中口鼻出血的大鼠多数患有严重的肺水肿和肺出血，并均于短时间内死亡。

1.2 高原肺冲击伤大鼠死亡率较高王峰[4]等人将130只成年大鼠分3组分别暴露于不同的模拟高原环境5 000 m、4 000 m、3 500 m、396 m（对照组），并使用BST-Ⅰ型生物激波管致伤，入射冲击波超压峰值为3.8 MPa。观察到各组死亡率分别为40%、16.7%、0%、0%；杨志焕[2]将90只大鼠分别暴露于5 000 m、4 000 m、396 m（对照组），使用BST-Ⅰ型生物激波管致伤，入射冲击波超压峰值为190.40 kPa，观察到各组死亡率为35.0%、25.0%、0%。Damon[5]等人研究发现，受冲击伤大鼠的死亡率与海拔高度明显相关，环境压力越低，大鼠对冲击波的耐受性明显下降，同样死亡率所需的冲击波强度明显下降，可见，相同冲击波致伤条件下，海拔高度对冲击伤大鼠的存活率有非常明显的影响。高原环境大气压氧分压降低，且随着海拔升高氧缺乏加重，实验大鼠对冲击波的耐受性下降，表现为冲击伤的伤情较平原和低海拔地区更重，死亡率增加，高原冲击伤大鼠的死亡率明显高于平原冲击伤大鼠的死亡率，并随海拔高度的上升而增大。高原冲击伤和平原冲击伤相比大致可加重一个等级，海拔4 000 m和5 000 m的肺冲击伤伤情较平原重1～3个等级，死亡率增加25～35%。另外，在相同的海拔高度下，冲击伤的死亡率与冲击波的强弱相关。随着冲击波强度增加，死亡率上升，高原环境下更为明显。冲击波正压持续时间在高原较平原稍长因素可能与这有关[6]。

1.3 肺是高原冲击波致伤的主要靶器官冲击波主要作用于含气脏器，而机体主要的含气脏器为肺，首先受到冲击波的损伤。肺为主要的致死靶器官，致死及存活动物均有重度、极重度的肺出血、肺水肿情况。在大鼠的高原冲击实验中[3-4,7]，高原冲击伤组大鼠有90%以上的肺损伤发生率，除少数个例出现轻度的胃肠浆膜下出血，其他各例未出现胃肠道损伤情况，也未见其他实质脏器损伤情况。受高原冲击伤后肺损伤率为100%，肺出血、肺水肿严重程度随海拔升高而增加。实验动物的肺出血存在明显的伤情分类级差，高原环境冲击伤肺出血程度较平原地区重2～3级，高原冲击伤实验大鼠以重度和极重度肺出血为主。相同冲击波分别作用于高原和平原的实验动物，高原冲击伤后实验大鼠表现出更高的肺水肿发生率及更重的肺水肿程度。高原冲击伤后肺水肿的程度与平原冲击伤相比加重约1～3个分类等级。平原和高原肺冲击伤的肺水肿程度都与冲击波的强弱相关。高原条件下，冲击伤肺水肿的程度随海拔的升高而加重，海拔由3 500 m上升至4 000 m，伤情等级增加。海拔为5 000 m时，发生重度、极重度肺出血的比例达75%以上。

1.4 高原肺冲击伤病理变化特点高原肺冲击伤肺组织的主要生理和病理特征为肺出血、肺水肿及肺微循环功能障碍。王峰[4,8]、李晓炎[6]等人对大鼠的高原冲击伤伤情实验研究中发现，大鼠在高原环境下受冲击伤后，肺部组织的显微和超微病理发生变化表现出不同程度的肺出血、肺水肿、肺泡扩张、破裂和融合，伴有血管周围出血和水肿，部分动物出现心内膜和肠道浆膜下出血。大鼠模拟高原冲击伤实验中[9]，电镜下还观察到血气屏障有轻度融合现象、全血粘度升高，血球压积一过性升高。但其血液流变学改变的机制尚不明确，可能与伤后血管通透性增加有关。王建民[1]等在平原地区的大白鼠实验中发现，受冲击伤后肺微血管内皮细胞损伤严重，是引起肺水肿与肺微循环功能异常的重要病理基础。刘建仓[10]等人观察高原冲击伤后动物的血流动力学指标变化及变化差，实验结果显示右心室内压、中心静脉压显著升高，平均动脉压呈上升趋势、一氧化碳（Carbon Monoxide，CO）显著降低。其中伤后右心室内压均显著上升，说明肺脏损伤加重，肺动脉压升高。伤后6 h内静脉血回流障碍，发生淤滞致使中心静脉压升高，造成肺脏缺血、缺氧损伤加重。机体在高原缺氧环境下通过调动外周小动脉收缩来增加血流量的代偿可能导致了平均动脉压升高。不同海拔高度的冲击伤致肺损伤动物肺部病理变化基本相同，但随着海拔高度增加，高原冲击伤肺组织的出血和水肿病理改变加重。无冲击波致伤组动物解剖后肺部未见明显肺损伤。

2 高原肺冲击伤损伤机制

高原肺冲击伤是肺损伤的一种，致病机制虽有部分相同之处。但高原低压、缺氧环境使机体脏器储备功能降低、器官负荷加重，对外来致伤因素的耐受性降低，加重了机体的损伤程度，组织对致伤能量的吸收也增加，与平原相比，肺损伤程度加重[11]。且机体受冲击波后的物理和生物效应与高原环境激发的高原反应复合致伤进一步加重肺损伤伤情。机体体内调控基因及影响因子较多，发病机制尚不明确。研究认为高原肺冲击伤的研究机制可能与下述因素有关：肺微血管内皮细胞对爆炸冲击波耐受性较低，受爆炸冲击波后肺微血管内皮细胞损伤，严重影响肺的呼吸和屏障功能, 严重时会导致呼吸衰竭致死。血管通透性增加会使血管内的液体大量渗透至组织间隙，导致肺水肿的发生[3-4,12-13]。这一致伤机制与平原[1]肺冲击伤一致，但高原肺冲击伤肺微血管内皮细胞损伤更重。

炎症因素是各种急性肺损伤发生的根本原因[14]。而在缺氧环境下，核苷酸结合寡聚化结构域样受体蛋白3（NOD-Iike Receptor Protein 3，NLRP3）炎性小体的下游细胞因子白介素细胞1β（Interleukin-1β，IL-1β）在肺损伤患者中有明显升高[15]，杨志焕[12]在对大鼠的高原复合伤冲击伤实验中也发现部分实验动物出现肺部炎症反应，表明NLRP3炎性小体可能参与高原肺冲击伤的损伤。

肢体受高速弹片等冲击致伤后血流扰动波产生远达效应。压力波到达肺脏后使已遭受冲击波致伤的肺损伤进一步加重[16]。随着海拔升高，肺损伤程度加重[4-6]，在海拔4 000 m和5 000 m的肺冲击伤伤情较平原重1～3个等级；肺冲击伤发生的重要机制之一可能是过牵效应[17-18]，陈海斌[19]定义过牵效应为冲击波作用于机体时，运动流体的物理状态在流速超过声速时发生突跃变化，造成肺组织过速扩张而发生损伤。并探讨了肺冲击伤中过牵效应的发生机制，实验结论得出过牵效应是肺冲击伤发生的重要机制。包括肺组织过速扩张效应，发生肺破裂；肺过速扩张效应，造成肺表面损伤的发生。暂无过牵效应参与高原肺冲击伤的研究，猜测与一般肺冲击伤相似，过牵效应参与高原肺冲击伤的产生，具体的致伤程度有待研究。

肺表面活性物质相关蛋白A（Pulmonary Surfatcant-Associated Protein，SP-A）参与机体局部防御、免疫和炎症反应，在急性肺损伤发病机制中起重要作用。机体缺氧时受冲击伤导致肺泡Ⅱ型上皮细胞受损，而肺泡Ⅱ型上皮细胞是参与肺表面活性物质（SP）产生的主要场所。从徐建洪[20]研究可以看出，缺氧大鼠受冲击伤后SP-A明显下降，史辛波[21]实验中也发现，随着缺氧程度加重，受冲击伤大鼠SP-A升高越显著，伤情加重。由以上结论，可认为缺氧型肺损伤与SP-A水平相关，且SP-A水平与缺氧肺冲击伤伤情程度有密切关系。

肺组织中活性因子一氧化氮合酶、内皮素-1、低氧诱导因子、铁调素水平发生变化也是高原肺冲击伤的重要致病因素，该机制需进一步研究。

3 高原肺冲击伤治疗

肺冲击伤以机体缺氧、呼吸困难、无明显的外部伤口为特征，一般平原肺冲击伤主要通过高压氧（Hyperbaric Oxygen，HBO）[22]、输血补液和水电解质平衡、大剂量地塞米松[23]进行治疗。基于高原环境的特殊性，与平原冲击伤致伤机制不同，但有关高原肺冲击伤的治疗，文献报道很少。单佑安[23]等人单一使用大剂量地塞米松治疗高原冲击伤大鼠时，死亡率与对照组相比无明显变化，表明可以参考但不能简单采用治疗平原冲击伤的方法治疗高原肺冲击伤。高原肺冲击伤药物治疗原则主要包括降低肺动脉高压、稳定血气指标、降低肺毛细血管通透性及抗炎。

3.1 高原肺冲击伤基础救治受高原肺冲击伤后需及时减轻患者心肺负担、保持呼吸道畅通、氧气供给、有气栓患者应给予高压气体逐渐减压、输血输液、药物治疗。高原肺冲击伤患者条件允许时应下降至少1 000 m，或通过补氧提高动脉血氧饱和度大于90%。为避免病情加重，患者在下降过程中需尽量减少活动量，最好有人协助其下降。若为救援机运送患者下山，应考虑到其上升速度及高度，避免在运送过程中对患者造成二次伤害。且要对病人采取相应的保暖措施，以避免寒冷所致交感神经兴奋而加重病情。

3.2 高压氧联合盐酸地塞米松和山莨菪碱通过药物治疗高原肺冲击伤，一般采用盐酸地塞米松和山莨菪碱。盐酸地塞米松具有抗过敏、抗休克、抗炎及稳定溶酶体等作用。山莨菪碱具有解除血管和小气道痉挛、改善微循环等作用[25-26]。山莨菪碱及地塞米松能提高机体应激能力、改善血管通透性及微循环。HBO治疗主要用于各类缺氧性疾病，可提高血液含氧量、增加氧分压和改善组织的缺氧情况。在以往的研究中发现，仅使用盐酸地塞米松和山莨菪碱对肺冲击伤进行治疗具有一定疗效。HBO联合盐酸地塞米松和山莨菪碱进行治疗时，治疗效果更为显著[27]，血气得到明显改善，死亡率16.7～26.4%。

3.3 输血输液翁格文[9]等人的研究结果表明，受高原冲击伤后，适量输血、输液对血液流变学的纠正可能有益，为避免加重肺损伤，应减缓输血、输液速度，最好在血流动力学监测情况下进行，且以输注胶体为主。由于高原肺冲击伤可能同时存在失血和电解质紊乱等并发症，这在需要进行快速输血补液、纠正水电解质平衡时成为救治的主要矛盾，需依据具体伤情准确判断并及时进行救治。

3.4 氧应激诱导型血红素加氧酶王峰[8]等人在研究中发现氧应激诱导型血红素加氧酶1（Heme Oxygenase-1，HO-1）参与了冲击伤的发展和发生，对高原冲击伤大鼠使用HO-1诱导剂氯化高铁血红素后有治疗作用，改善了动脉血气和炎症反应水平、支气管肺泡渗出减少，影响了其伤情的发展和转归。但HO-1的用量存在一个阈值，在阈值范围内使用有显著治疗效果，过量使用反而会加重肺损伤程度。HO-1使用剂量对高原肺冲击伤的治疗效果需进一步研究。

3.5 高压氧联合氢水HBO治疗严重性肺损伤存在氧中毒的副作用，并且未经处理的多种并发症均是HBO治疗方法的禁忌症。近年来，氢气具有抗炎作用得到了证实，氢气与氧自由基结合是治疗炎症损伤的，可以解决以上两个问题。据此，常银涛[28]做出了HBO结合氢水治疗肺损伤的科研设想并进行大鼠实验。结论得出：氢水可减少致炎因子，对急性肺损伤起到保护作用。HBO联合氢水与单独使用HBO治疗相比，炎症因子表达和炎性产物生成有下降趋势，该治疗方法治疗急性肺损伤有较显著的疗效，对高原肺冲击伤的治疗具有参考意义。

4 展 望

关于人体高原肺冲击伤的研究不多，主要集中在对动物尤其是大鼠实验的研究。由于动物与人在体型、重量、生命体征等参数存在显著差异，故对人高原肺冲击伤的研究尚需新技术、新方法基础上的理论研究和精细换算转换。为获取更多可靠的高原肺冲击伤数据，亟待筹建和完善高原肺损伤防治研究平台，以应对军事冲突或恐怖袭击中冲击波致伤因素权重的增加，力求在高原肺冲击伤防护与诊治上取得新突破。