沸石对猪血管损伤止血的作用及对组织影响的初步研究

               作者：毕宏达，李学拥，王玉，卢宝华，李靖，李跃军，陈绍宗

【关键词】  止血

    Hemostatic effects of zeolite in lethal vascular injury in swines and histological observation of thermal injury

　　　【Abstract】 AIM: To evaluate hemostatic effects and thermal injury of zeolite applied in a lethal vascular injury in swine models. METHODS: A complex groin injury including complete division of the femoral artery and vein and semitransection of quadriceps femoris was induced in 12 healthy swines ［(12.89±1.16) kg］ which were randomly devided into experiment group and control group (n=6 per group). Zeolite hemostatic agent and standard dressing compression were applicated in the 2 groups respectively 20 s after injury. 250 mL balanced salt solution with sodium lactate started to be infused 15 min after injury.Mean artery pressure, blood loss, death time, mortality rate were recorded within 120 min. Segments of femoral artery, vein, and piece of quadriceps muscle were obtained from the vessel division site for microscopic examination. RESULTS: Hemostasis were achieved 2 min after the application of zeolite in the experiment group (mortality rate 0%); standard dressing failed to stop hemorrhage in the control group (mortality rate 100%). Disruption of the artery wall, variable degree of vein wall necrosis and vacuolated skeletal muscle fibers were found within the tissue 0.5 cm to the vascular departure verge. No significant pathological changes were seen 0.5 cm beyond the vascular departure verge. CONCLUSION: The application of zeolite can successfully control hemorrhage, reduce blood loss and mortality rate in this animal model with lethal vascular injury. Confined thermal injury occured, but it would not disturb vascular anastomosis.

　　【Keywords】 zeolite； hemostasis； first aid； dressing； thermal injury

　　【摘要】 目的：研究沸石对猪大血管损伤出血的止血作用及其对局部组织的影响. 方法：健康家猪12只(12.89±1.16 kg)随机分为实验组和对照组，每组6只，利刀横断股动脉、静脉和部分股四头肌. 致伤后20 s实验组应用沸石粉止血，对照组采用纱布加压止血. 15 min开始输入乳酸钠平衡盐溶液共250 mL. 观察120 min内平均动脉压、出血量、死亡率、死亡时间. 切取血管断缘两侧组织，进行HE染色，观察组织的病理改变. 结果：实验组动物应用沸石后2 min止血成功，动物死亡率0%；对照组止血失败，动物死亡率100%. 实验组血管断缘0.5 cm内部分组织变性坏死，断缘0.5 cm以远组织未见明显病理改变. 结论：沸石能有效控制本模型中动、静脉的致命出血，显著降低死亡率；沸石放热导致局部组织热损伤，但不影响清创血管吻合.

　　【关键词】 沸石；止血；急救；敷料；热损伤

　　0引言

　　大血管出血是战争时期与和平时期伤员死亡的重要原因. 当代外科技术的进步，使血管损伤的手术方法不断完善，因此，加强出血伤员的自救互救，控制后送前出血，就显得尤为重要. 美国研究人员偶然发现工程材料沸石具有止血作用，目前沸石已作为战伤止血剂装备美军［1］. 本研究以猪的血管损伤出血模型研究国产沸石的止血作用，为进一步深入研究其止血机理并降低副作用打下基础.

　　1材料和方法

　　1.1材料沸石粉（ZSM5 大连理工大学），HDD1型呼吸机（3529厂，），GY6328三十二道生理参数分析记录仪（华南医电公司，中国），游标卡尺（北京量具刃具厂，中国），运动秒表（卡西欧，日本），扫描显微镜（奥林巴斯，日本）.

　　1.2出血动物模型和实验分组健康家猪12只，由第四军医大学实验动物中心提供，雌雄不限，体质量(12.89±1.16) kg，随机分为实验组与对照组，每组6只. 在实验前1 d禁食，不禁水. 动物以0.3%戊巴比妥钠肌肉注射麻醉（30 mg/kg），仰卧固定在实验台上. 作甲状软骨至胸骨切迹纵切口，显露气管和右侧颈动脉. 气管切开插管接呼吸机. 颈动脉插管套管连接于GY6328三十二道生理参数分析记录仪，监测动脉血压. 同时作耳缘静脉穿刺，建立静脉输液通道.
   
　　在右侧股前上部作10 cm纵行切口，显露股动脉和股静脉，以10 mL 10 g/L利多卡因作血管旁肌肉组织浸润麻醉，防止血管痉挛. 水银温度计经切口旁皮下隧道平行放置在拟作血管切断处，用于记录局部温度. 当动脉血压平稳持续约5 min时，用手术刀切断股动脉、股静脉和约2 cm厚度的股四头肌. 施行止血措施15 min后开始输液抗休克，250 mL乳酸钠平衡盐溶液在0.5 h内输完. 以血压为零，心跳呼吸停止判定为死亡，记录120 min观察期内动物死亡率和死亡时间分布（动物生存率）.

　　1.3止血试验股血管切断后第20 s，实验组血管出血创面即刻撒布沸石粉25 g，不予加压，如有渗血再加撒5 g. 对照组创面用纱布及预制石膏模具（重250 g）压迫止血. 将5块无菌纱布作为一个单位，置于保鲜袋中称重，室验中用纱布吸收创面出血，完全浸透后立即将纱布放回原保鲜袋内，同时更换下一组纱布，以纱布血迹不再扩大为准视为出血停止. 通过应用前后纱布重量之差出血量，每只动物的出血量除以体质量作为统计指标，对应用止血措施前后出血量/体重分别进行比较.

　　实验完毕切取距股血管断缘两侧组织，福尔马林固定48 h，石蜡包埋，HE染色镜检.

　　统计学处理： 平均动脉压、出血量和局部温度等数据用x±s表示，采用SPSS 11.0软件进行两独立样本的t检验，动物死亡率用百分数表示，组间比较采用Fisher确切概率法，规定P＜0.05为差异有统计学意义.

　　2结果

　　2.1大体观察血管切断前，股动、静脉直径分别为(3.18±0.26) mm和(3.13±0.23) mm，血管切断后出血呈喷射状. 沸石撒布在创面后，出血部位缓慢隆起，沸石颗粒向周围流动，很快凝结成褐色的厚痂，其顶端为切断血管的位置，质地干燥坚硬，与创面附着牢固. 对照组创面持续出血，纱布表层出现血凝块，质地柔软（图1）.

　　A: 切断血管后喷射状出血; B: 应用沸石止血后2 min; C: 对照组敷料加压止血，加压模具质量250 g，医用敷料10块.

　　图1实验组与对照组止血效果大体观察（略）

　　2.2动脉血压变化血管切断前，实验组与对照组动物动脉血压分别为(111.60±9.91) mmHg （14.84±1.32 kPa）和(109.81±12.30) mmHg （14.60±1.64 kPa），两组间无统计学差异（P>0.05）. 血管切断后两组动物血压均立刻陡降到52.03 mmHg（6.92 kPa），幅度一致. 在切断血管后第20 s钟开始止血治疗后，实验组动物血压即刻持续缓慢上升，于第120 min达到正常水平.而对照组动物在用纱布止血后30min内血压维持在48.00 mmHg（6.38 kPa）上下，之后便较迅速下降，于第120 min实验结束时下降到0 mmHg（0 kPa）（图2）.

　　2.3出血量分析切断血管后20 s实验组单位体质量出血量为(7.44±1.67) g/kg，对照组为(7.51±0.62) g/kg，两组间比较无统计学差异（P＞0.05）；给予止血措施到实验结束（或动物出血停止），实验组和对照组出血量/体质量值分别为(0.37±0.16) g/kg和(39.58±4.20) g/kg，应用沸石止血后实验组动物出血量明显少于敷料加压止血的对照组（P<0.05）.

　　图2实验组和对照组动物平均动脉压变化（略）

　　2.4动物死亡率120 min观察期内实验组动物全部存活，死亡率为0；对照组动物在实验时间内全部死亡，死亡率100%（P=0.00108），死亡时间分别在股血管切断后33，56，62，78，91和102 min.

　　2.5局部温度实验组止血部位温度为(42.4±2.08)℃，对照组为(35.6±0.55)℃，两组间差异具有统计学意义（P＜0.05）.

　　2.6组织学观察实验组动物距切缘0.5 cm以内病理改变：动脉血管内皮脱落，管壁出现局部坏死；静脉内混合血栓形成，部分出现管壁全层坏死，淋巴细胞及红细胞漏出管壁；肌纤维变性，局部出现片状坏死，坏死肌肉内出血伴炎细胞浸润. 距切缘0.5 cm以远组织：肌肉组织内有少量炎细胞浸润，动、静脉内膜完整，静脉壁塌陷. 对照组：肌肉组织可见局部炎性改变，动、静脉未见异常病理改变. 切缘、切缘0.5 cm以远及对照组部分组织切片见图3.A,D,G: 实验组距切缘0.5 cm以内组织; B,E,H: 实验组距切缘0.5 cm以远组织; C,F,I: 对照组组织. A,B,C: 动脉病理改变; D,E,F: 静动脉病理改变; G,H,I: 肌肉组织病理改变.

　　图3出血部位组织学观察HE ×10（略）

　　3讨论

　　出血是战争时期与和平时期创伤伤员死亡的重要原因［2-3］. 及时有效的急救止血，能够为伤员后送争取时间，挽救生命. 传统的止血方法如加压、敷料填塞和止血带等，都是通过压力止血，止血带止血还会造成远端组织缺血和代谢异常导致严重的并发症［4］. 国外曾报道多种止血剂，用于控制大血管出血的主要有纤维蛋白封闭剂（FD敷料）、多聚N乙酰葡萄糖胺敷料（RDH）等［5］，但多由于价格昂贵或性质不稳定，影响了应用前景［6-7］.

　　本实验通过猪股血管出血模型研究沸石的止血作用，采取切断股动脉、静脉和部分股四头肌制造出血模型，对照组动物在敷料加压止血下很快出现休克并死亡，说明动物模型出血具有致命性，能够用于模拟大血管创伤出血. 与敷料加压止血比较，沸石止血迅速，在实验时间内保持了稳定的止血作用. 同时，沸石应用操作便捷，适合用于创伤急救. 由于原料来源广，价格低廉，耐储存等特点，沸石有潜力成为新一代高性能止血材料.
沸石是由硅氧四面体和硅铝四面体构成的微孔结构矿物质，具有离子交换、吸附、表面催化等功能 ［8］. 一般认为沸石是通过吸收血液中水分，提高凝血底物的浓度、加快凝血反应来止血. 本实验中我们观察到沸石能增加血凝块的强度和抗张力，含有沸石颗粒的血凝块干燥、强度大，与组织粘附牢固，能耐受出血部位血液较大的压力，其中具体机理有待深入研究.

　　沸石与血液接触存在放热反应，有关放热反应温度和热损伤程度各家报道不一［1,9］. 本实验中观察到所见的组织热损伤相对局限，与实验动物重量相对较小有一定关系，有必要对沸石在不同条件下与组织接触后的放热反应情况进行深入研究，揭示沸石放热内在，并探索降低副作用的措施.

　　【】

　　［1］ Alam HB, Chen Zheng, Amin J, et al. Application of a zeolite hmostatic agent achieves 100% survival in a lethal model of complex groininjury in swine［J］. J Trauma, 2004, 56: 974-983.

　　［2］ Bellamy RF. The causes of deasth in conventonal land warfare: implications for combat casualty care research［J］. Mili Med，1984, 149:55-62.

　　［3］ Sauaia A, Moore FA, Moore EE, et al. Epidemiology of trauma deaths: A reassessment［J］. J Trauma， 1995, 38: 185-193.
　　
　　［4］ 吴之理. 抗美援朝战争卫生工作［M］.人民军医出版社，1987: 46-60.
　　
　　［5］ Sondeen JL, Pusateri AE, Coppes VG, et al. Comparison of 10 different hemostatic dressings in an aortic injury［J］. J Trauma. 2003, 54: 280-285.

　　［6］ Harris RA,MacPhee MJ,Holcomb JB,et al. Effect of fibrin bandage fibrinogen concentration on blood loss after grade Ⅴ liver injury in swine［J］. Mili Med， 2001, 166:217-222.

　　［7］ Fischer TH，Connolly R, Thatte HS，et al. Comparison of structural and hemostatic properties of the polyNacetyl glucosamine Syvek Patch with products containing chitosan［J］. Microsc Res Tech，2004, 63: 168-174.

　　［8］ 王秀春，丁志斌，都的箭,等. 沸石的性能及其在水处理中的应用［J］.解放军理工大学学报（版）,2001, 4: 74-77.

　　［9］ Wright JK，Kalns J，Wolf EA，et al. Thermal injury resulting from application of a granular mineral hemostatic agent［J］. J Trauma，2004, 57:224-230.