血管战创伤救治技术前沿

孙羽东,董 维,景在平

1.南京大学医学院附属金陵医院(东部战区总医院)普通外科,南京 210016; 2.南方医科大学第一临床医学院,广州 510515; 3.同济大学附属上海第四人民医院血管病中心,上海 200081

血管战创伤是指在军事冲突、战争或其他暴力冲突中导致血管损伤的情况。这种类型的伤害可能是由于弹片、子弹或其他射击物引起,直接导致血管结构的破裂、血管撕裂或完全断裂。血管战创伤可累及四肢和躯体的血管,包括所有动脉和静脉。血管受损往往伴随大量失血和多重系统受损,威胁患者生命。据报道,各种类型的血管战创伤引起的大出血是战时导致死亡的主要因素,约占90.9%[1]。战场伤害模式、医疗救援速度、战地医疗技术、个人防护装备、实战经验和培训、创伤医学研究等因素均能影响血管战创伤的救治效果。随着血管战创伤救治技术的进展和救治设备的研发创新,其救治水平也取得了前所未有的进展。据美军研究统计,越南战争时期的战创伤伤员早期截肢率降至约13%[2],而在伊拉克战争中,截肢率进一步降至5%～10%[3]。本文将深入探讨血管战创伤救治技术的前沿,围绕血管战创伤救治理念、腔内血管外科技术、血管战创伤救治装备与材料等方面的创新展开论述。

1 血管战创伤的救治理念与原则

国内血管外科专家根据多年来我军军事战斗与训练中对于血管战创伤的处置情况的结果分析,认为血管战创伤的救治应遵循“快速诊断、快速止血、快速重建血运”的“三快”原则[4]。相关文献研究证明,血管战创伤黄金救治时间窗为受伤后6 h以内,血管重建时间不得超过6～8 h,肌肉缺血6 h后将发生变性、功能障碍[5]。因此第一时间重建血运显得尤为重要。合并有多发伤时,应遵循“血管重建第一”的原则。救治血管战创伤的原则主要包括以下几个方面:(1)伤情快速评估和初步处理。发生血管战创伤时,迅速进行初步评估和处理至关重要。包括对患者进行气道、呼吸、循环的快速评估,优先处理威胁生命的因素。(2)控制出血。血管战创伤最紧急的问题是控制出血。迅速识别并止血是关键,通过直接压迫伤口、应用止血带、使用止血药物或进行手术止血等方法来实现。(3)严密监测包括心率、血压、尿量等。(4)条件允许的情况下,利用各种影像学技术对血管损伤的程度和范围进行准确评估,以制定合理的治疗方案。(5)外科手术。一旦确认有血管战创伤,需要进行外科干预。包括修复受损的血管、移植血管、缝合伤口等手术措施。(6)保持组织灌注。在治疗的同时,要努力保持受损组织的血液灌注,以防止缺血和坏死。(7)预防感染。围术期及时使用抗生素等手段预防感染。(8)多学科协作。血管战创伤的治疗需要多学科协作,包括外科医师、介入放射科医师、麻醉医师、重症医学专家等。(9)康复和随访。血管战创伤的康复过程可能较长,需要制定长期的康复计划并定期随访,确保患者的生命体征和功能逐渐恢复正常。

2 腔内血管外科技术的进展

在现代战争条件下,血管战创伤的比例较以往显著增加。虽然传统血管结扎、血管旁路术目前仍是战时血管创伤救治的主要方式。随着血管外科技术的发展,血管战创伤救治技术的前沿领域已有许多新突破。尤其是近年来腔内血管外科技术与器具的突破创新,使血管战创伤的快速腔内微创救治成为未来重要的研究方向。

2.1复苏性主动脉球囊阻断术(resuscitative endovascular balloon occlusion of the aorta,REBOA) 1953年,Edward在实验动物创伤模型上使用血管腔内球囊阻断其主动脉血流,从而实现腹部大出血的控制和血压维持,使“主动脉阻断”这一想法得以成功应用。20世纪50年代,朝鲜战争中首次引入了REBOA来控制出血[6]。随着严重创伤性休克救治理念和腔内血管外科技术的不断发展,对涉及大动脉或多发重要脏器与肢体动脉的损伤出血,出于救治时间的紧迫与及时止血的需要,REBOA逐渐发展为拥有自己独特理论和流程的技术,并被应用于血管战创伤的一线救治中[7]。REBOA的原理是通过患者外周血管的腔内通道进入,将符合患者主动脉尺寸的顺应性球囊沿已经建立的血管通道放置在主动脉出血部位的近心端,按照需要来扩张球囊,达到控制出血、维持血压等治疗目的[8]。REBOA术前需要评估患者病情,准备必要的器械和药物,消毒麻醉后,通过穿刺器械将导管插入动脉,将导管沿血管引导到主动脉位置,通过导管将气囊送达扩张部位,并充气扩张。术中观察扩张效果,调整气囊压力和位置,在适当的时间将气囊撤离,结束手术。因此,球囊放置前必须评估放置指征,包括非胸主动脉创伤和非创伤性产后出血患者,根据出血部位选择合适的鞘管尺寸(5～8 Fr)。由于术中可能发生主动脉夹层血管损伤、破裂或穿孔,应密切监测血流动力学参数的变化。球囊放置后,应跟踪血流阻塞引起的缺血并发症,如下肢缺血和急性肾功能衰竭。球囊取出后,可能会发生再灌注损伤,导致多器官功能衰竭,应密切观察[9]。近年来发展的流量控制型REBOA,通过部分开放球囊允许部分血液通过球囊流向闭塞远端,具有防止干预阶段大脑和冠状动脉区域超生理量血压和精确控制主动脉血流量、解决终末器官灌注不足的缺陷,目前仅在动物实验中得到证实[10],距离实际的临床应用仍有距离。临床上REBOA主要被广泛应用于治疗心脏病患者,特别是对于急性冠状动脉综合征、心源性休克等疾病有良好的疗效。美国、欧洲等地区已经将这一技术应用于临床多年,并取得了显著的疗效。国内REBOA也逐渐得到广泛应用,为心脏病患者提供了更好的治疗选择。但是,对于战场环境下大出血的创伤患者,与单独的标准救护相比,REBOA策略和急诊室的标准护理并不能降低病死率,甚至可能增加病死率[11]。REBOA虽然具有微创、操作相对简单的优点,适合军事战争等特定条件下创伤急救的需求,但在面对战场环境的严峻条件与高度活动性时,仍有其对战场环境的适应以及设备需求的局限性。同时,该技术也存在远端肢体及脏器缺血、再灌注损伤、血栓形成等严重并发症。大型创伤数据库的倾向性匹配研究表明,使用 REBOA会增加病死率和并发症风险,如急性肾损伤、截肢或两者兼而有之。根据现行美国陆军联合创伤系统临床实践指南,REBOA 禁用于心脏压塞和胸腔出血患者[12]。因此,对经过评估符合REBOA适应证的患者,应尽快在适当场所完成操作,尽快控制出血、完成复苏。同时需要谨记,REBOA仅仅是一道“桥梁”,患者在出血和血压得到控制后,应尽快转运到能够进行手术的救治单元进行彻底救治。

2.2可回收哑铃型救援支架(dumbbell rescue stent,dRS模型) 当主动脉发生战创伤时,传统救助手术是主动脉钳夹修复术,但是该技术对战场后勤保障是个巨大的挑战。若想使患者不受到当前永久性支架的限制,可回收的支架移植物可以在术前环境中快速控制出血。有研究报道了一种用于经皮输送的精制可回收抢救支架,该支架在穿透性腔静脉出血的猪存活模型中进行了验证。但是,该支架在后续回收方面存在较大的限制[13]。Kenawy等[14]探讨了一种改良的救援支架设计,称为dRS,在保持远端灌注的同时,实现无需钳夹的主动脉出血修复。研究中使用猪模型进行实验比较,分别采用传统的主动脉钳夹修复和dRS修复。通过进行血管造影和监测血流动力学参数,研究结论表明与使用主动脉夹闭术相比其具有更优越的远端灌注,有助于同时控制出血和主动脉修复,减少远端缺血并避免钳夹再灌注带来的不利影响。该研究为血管战创伤时进行主动脉夹闭术的替代方法提供了希望,未来的研究将专注于评估缺血性损伤和生理结果的差异。需要注意的是,目前这项技术只是在猪模型上进行,若想投入到战场上广泛使用,仍需要开展更多的临床试验来验证技术可行性与效果。

2.3主动脉夹层腔内修复术(thoracic endovascular aortic repair,TEVAR) 1994年,Dake等[15]初步报道了血管内覆膜支架移植物修复术对于高度筛选后的胸主动脉瘤患者是安全的。1997年Semba等[16]证明在急性降胸主动脉破裂中,支架移植物修复术在技术上是可行的。在过去的20年中,TEVAR彻底改变了胸降主动脉病变的干预方式,并在国内专家的共同努力下,已基本实现全主动脉病变的腔内微创治疗[17-20]。TEVAR技术的临床开展具备成熟的理论、技术与设备条件。但是Cassidy等[21]研究发现大血管创伤对主动脉直径有显著且可变的影响,大多数主动脉创伤患者植入腔内移植物后发现支架尺寸过小,强调在主动脉破裂处理中准确测量主动脉直径的重要性,提醒医护人员在急性创伤下进行覆膜支架尺寸选择时需谨慎,需要进一步研究确定最佳尺寸的选择方法。作为 TEVAR手术的一部分,术前应尽可能在腹部和盆腔CT成像上计划经腔入路,空间分辨率应当足够高,以最大限度地减少钙化伪影[22]。当患者的损伤具有不适合血管内入路的解剖学特征时,有时仍需要开放修复。开放性修复在某些情况下仍是必要的互补性救治手段。事实上,考虑到现代战争战场环境下条件的局限性,战时伤员通常会大量集中送至医院,而医院的造影设备和相关手术人员有限,为尽快完成伤员救治,会倾向于选择开放性手术而非腔内治疗,因此,TEVAR在战创伤救治上的应用仍有较大的提升空间,需要军、民科研机构的深入合作,继续对腔内血管外科新装备、新器械进行研发,提升血管战创伤救治能力。

3 血管战创伤救治装备与材料的进展

3.1止血带的应用 目前较为先进的止血带装置为美军研发的一系列血管战创伤专用急救器具。止血带主要用于四肢血管战创伤的抢救,美军现役装备的3款止血带分别为战斗用止血带(combat application tourniquet,CAT)、特战部队战术止血带(the special operations forces tactical tourniquet,SOFTT)和军用止血带(emergency and military tourniquet,EMT),均被证明可以有效阻断血流。前两种为绞紧式装置,可单手操作,后一种靠充气压迫,需要双手操作[23-25]。四肢的血管战创伤可用上述装置止血,但对躯干和结合部位等则无法使用或应用后的效果不理想,目前已经有新型止血装置包括战备钳(combat ready clamp,CRoC)、SAM交界部位止血带(SAM junctional tourniquet,SAM-JT)、交界部位紧急救治装置(junctional emergency treatment tool,JETT)等[26]。在这些产品中,CRoC与SAM-JT已经获得了美国食品药品监督管理局的批准,可以应用在腹股沟及腋窝等交接部位的出血并稳定骨盆骨折。JETT与CRoC相比较能够同时对双侧股动脉实施压迫,更加高效地完成止血。

3.2止血材料的研发 止血材料大致分为三类:无机矿物质、蛋白质和多糖类。无机矿物质类止血材料涉及沸石、膨润土、高岭土、多孔二氧化硅和蒙脱石。文献报道一种高岭土矿物质敷料促凝剂Combat Gauze可通过激活内源性凝血途径中的凝血因子Ⅻ、加速血小板聚集从而达到加速血液凝固的作用,由于其不易降解且移除方便,已成为战术战伤救护(tactical combat casualty care,TCCC)的首选推荐敷料[27]。蛋白质类止血材料包括凝血酶/纤维蛋白原、胶原蛋白和纤维蛋白[28]。多糖类止血材料包括壳聚糖、纤维素和淀粉[29]。各种类型的止血材料具有不同的止血特征。无机矿物质类止血材料在通过浓缩血小板以达到血液凝固的目的时,通常也会造成严重烧伤。蛋白质类止血材料的保质期较短,在战场环境下极难保存活性。基于壳聚糖和血浆(含有活化凝血因子Ca2+)的复合海绵可用于动脉出血的快速止血,但由于其成本较高,多糖类止血材料仍未在战场上广泛使用。

3.3临时血管转流装置 临时血管转流术的核心原理指通过一根与损伤血管管径相近的人工管道,暂时性接通受损血管远近端,形成有效的人工通道,维持远端肢体或脏器血流灌注,避免或降低因伤员转运及其他并发疾病救治过程中发生远端肌肉、神经、脏器的损伤,有效减少伤员因肢体缺血截肢及脏器坏死导致的死亡风险[30]。随着近年来各种新型材料及3D打印技术的发展,各种不同类型的转流管被发明应用。美国空军开发的一种新型创伤特异性血管损伤分流器(trauma-specific vascular injury shunt,TS-VIS)能轻松提供局部抗凝和(或)持续监测分流通畅性,分流器在其中间有一个集成的侧端口,可以连续监测分流压力并将治疗溶液输送到肢体,能在不利的血流动力学条件下改善通畅性[31]。冯凡哲等[32]根据已有转流装置的优点,发明了一款新型转流装置,并用比格犬验证了该装置在动物体内使用的可行性。该装置主要成分为成硅橡胶材料,分别由两端自动撑开器(环状球囊、球囊通道、球囊通道口)、中部的血管桥接转流系统(端头、血通道、补液口)组成,应用过程中可减少血管损伤,在短时间内可有效临时联通离断的动脉,有效恢复下肢血液灌注。总而言之,临时血管转流术在血管损伤领域中有着至关重要的作用,通过建立远端的肢体血流灌注,能够有效延长战场上伤员的转运和术前准备时间。但是,临时血管转流术在装置的材料、固定、自身抗凝及肢体血流灌注上,仍然有很大的提升空间。

4 血管战创伤救治的未来展望

人类科技发展进入信息时代后,为血管战创伤的救治技术与材料的创新以及救治技术的培训提供了更多的选择,能有效提高血管战创伤患者的生存率和康复质量。利用以5G为代表的先进通信技术和机器人技术,医师可以远程指导手术或提供远程医疗服务。这对紧急情况下战地医疗救治非常关键。纳米技术的发展使得微型机器人能够在人体内进行诊断和治疗。未来可能将纳米机器人用于修复受损的血管或进行局部药物释放,以促进愈合。生物打印技术的进步使打印具有血管系统的组织成为可能。这对于战伤患者的再生医学和组织修复非常重要。智能医疗设备,如可穿戴技术和植入式传感器,可以实时监测患者的生理参数,有助于及早发现并迅速处理任何血管战创伤的并发症。基因编辑技术可能被用于修复受损的基因,促进血管及组织再生和愈合,这有望为患者提供更为个体化和精准化的治疗。利用人工智能和机器学习分析大量的医学数据,可以帮助医师更好地了解患者的情况,提前预测并优化治疗方案。通过3D仿真和虚拟现实技术,医师可以在虚拟环境中进行手术模拟,提高手术的准确性和成功率,同时也可应用于开展对血管战创伤一线救治技术的实战化培训演练,提高医务人员的救治水平。

综上所述,血管战创伤救治技术的未来发展充满了希望和潜力。随着科技的不断进步和医学领域的创新,正迎来一系列变革,这将显著提高血管战创伤患者的救治水平。从远程医疗、纳米技术到生物打印和智能医疗设备,这些创新技术的引入为救治提供了更多可能性。基因编辑、人工智能和机器学习的应用更是为个体化治疗和精准医学打开了新的大门。这一系列技术的融合将使医师能够更迅速、更准确地应对复杂的血管战创伤状况。然而,这一进步的同时也需要不断加强跨学科的合作,促使科学家、医师、工程师和其他专业人士之间更深层次的合作。通过全球范围内的协作和努力,有望不断改进治疗方法,以期高度提升血管战创伤救治能力,降低致残率和病死率,提高救治成功率。

作者贡献声明：孙羽东:文章撰写与修改;董维:文章撰写;景在平:策划选题、文章审校