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当今世界爆炸性武器在多极化的局部战争和恐怖袭击中被广泛使用,因此,平、战时爆炸伤的发生率日益上升。在所有损伤中,胸部爆震伤伤情重、救治难度大、致死率高。在此情况下,对于超压最敏感的肺首当其冲成为最易受损的器官。此外,与普通战场环境下产生的战创伤相比,一些特殊战场引发的战创伤无论其发生的特点、伤类、伤情、伤型和救治规律均有极大差别。中国北方寒区就是一种尤为特殊的战场环境,其常年温差大,冻土、积雪、结冰多,地形复杂等各种致病因素多,伤病员伤情多样。尤其值得注意的是,这种低温环境因素往往会加重战创伤病员自身原有的创伤,如果不及时救治或所采取的救治措施不当,将会导致战伤病员的死亡率升高。同时,低温战场环境也会给创伤病员的前接后送带来诸多不便,延误救治时间,从而使得战斗减员或非战斗减员明显增加。当寒区战场发生爆炸损伤时,虽然一些创伤可以通过手术初步治疗,但在最近的军事冲突中,超过一半的创伤患者死于有限的院前术后医疗护理。因此,一种有效和积极的方法,为前接后送的战创伤员,特别是心、肺、大血管创伤病员提供基本生命支持,为后送到医疗设备完善的三级医院或更高级别医院,进行高级精确治疗提高生存率方面发挥关键作用。近些年来,体外生命支持系统可以将急救中的时间和空间的优势最大化,并提升了紧急救治的成功率,逐渐成为危重急病患者的主要抢救措施之一。但因其体积大、对环境要求高等局限性很难应用到极端环境战场的伤病员救治中。如果能够研制出一种便携式体外生命支持系统（Portable Extracorporeal Life Support System,PELS）,并用实验作为一种新的生命支持技术,为抢救和治疗急危重患者论证该装置可应用于对寒区等复杂环境中胸部爆震伤战伤病员的救治过程中,能够为此类战创伤病员前接后送赢得宝贵的时间,以提高其短期存活率并通过后续有效的治疗提高治疗成功率。我们尝试研制了这种可用在低温等复杂环境下的设备装置,并进行了在复杂环境的适用性的动物实验可行性分析及对胸部爆震伤中肺部影响的研究。第一部分便携式体外生命支持系统的研制目的:1、初步研制便携式体外生命支持系统设备;2、检测自主研制的设备的应用;3、用简单动物模型实验初步检测便携式体外生命支持系统的运行性能。方法:1、离体实验检测便携式体外生命支持系统设备在离体运行状态下的稳定性,包括转速,流量,压力的稳定特性。2、低温条件下测试便携式体外循环系统设备的运行稳定性;3、动物实验初步检测便携式体外生命支持系统的运行性能,使用8只巴马香猪雄性随机分为A组（设定转速4000转/分,流量分别为4.5L/分钟）和B组（设定转速2000转/分,流量1L/分钟）,每组4只。应用自制的便携式体外生命支持系统进行体外循环,运转6小时,于体外循环转流前、转流中每2小时及转流后取静脉血检测游离血红蛋白含量及检测血小板激活率评价装置溶血的性能。结果:1、自主研制的PELS在2000-5000转/分之间运转性能稳定;2、动物实验模型中进行体外循环（Cardiopulmonary bypass,CPB）所检测指标安全。结论:1、PELS性能稳定,可试于动物实验CPB研究。第二部分寒区低温爆震伤模型初步建立及PELS在现实深低温环境中的可行性分析目的:1、建立低温环境下胸部爆震伤巴马香猪实验动物模型;2、探讨利用自制的PELS在现实寒区深低温环境中的初步应用和实验动物模型进行早期救治的可行性。方法:取成年健康巴马香猪36只,雌雄不限,体重37-56kg。根据不同当量的爆炸效应及实验动物爆震伤模型的损伤情况,来确定是否应用便携式体外生命支持系统（PELS）或使用常规的体外膜肺氧合（Extracorpo-real membrane oxygenation,ECMO）来干预或救治。将实验动物模型随机分为:A实验动物组（实验动物PELS组4只,实验动物常规ECMO组4只,实验动物对照组4只）,雷管×1.0根;B实验动物组（实验动物PELS组4只,实验动物常规ECMO组4只,实验动物对照组4只）,雷管×1.5根;C实验动物组（实验动物PELS组4只,实验动物ECMO组4只,实验动物对照组4只）,雷管×2.0根。对照组予以观察,不予处置。经不同当量的雷管爆炸后,将动物模型迅速后送至2000米以内野战医疗所（爆炸实验前已准备好各个器械及装置）进行早期PELS或ECMO的应用救治。动态监测低温环境下爆震伤后各组实验动物模型的基本生命体征及实验动物模型的爆炸损伤情况。结果:A实验动物组受伤最轻:PELS组动物全部存活,死亡情况（0/4）,常规ECMO组全部存活,死亡情况（0/4）,对照组全部存活,死亡情况（0/4）;B组受伤程度明显高于A组:PELS组动物死亡1只,死亡情况（1/4）,常规ECMO组动物死亡1头,死亡情况（1/4）,对照组动物死亡2只,死亡情况（2/4）;C组损伤过重,救治困难:PELS组动物死亡3只,死亡情况（3/4）,常规ECMO组动物死亡4只,死亡情况（4/4）,对照组动物死亡4只,死亡情况（4/4）。结论:1、胸部爆震伤以多发伤和复合伤多见,伤情重而复杂,早期致死率高。2、低温环境下胸部爆震伤建立模型成功,其中B实验动物组为中等受伤程度,可以反映胸部爆震伤病情的改变特点,伤情人工可控性佳,重复性高,可用于理想的低温胸部爆震伤的动物模型。3、实验表明在我国寒区低温环境下PELS可以正常工作,其可以对早期动物模型的胸部爆震伤进行干预及救治。第三部分PELS在人工诱导深低温低流量条件下对创伤出血模型救治可行性分析目的:1、探讨PELS在人工诱导深低温低流量条件下救治创伤出血动物模型的可行性;2、初步确定PELS在人工诱导深低温低流量条件下的安全使用时间。方法:对9只小型巴马香猪行颈总动脉和颈内静脉插管,建立体外循环,使用定容性失血得休克模型,经过股动脉的管道侧孔快速放出近40%-45%的血量;应用PELS进行转流,当人工诱导使实验动物降低直肠温至15℃时,进行低流量灌注循环90分钟（尝试设定90min低流量循环）后恢复正常流量体外循环并进行复温;待直肠温恢复到术前水平后,停体外循环,呼吸机继续持续辅助通气至脱离机自主呼吸;观察实验动物模型生命指征及术后存活情况。结果:本组9只实验猪心脏均自动复跳并能够安全脱离呼吸机恢复自主呼吸,7只猪脱机后2 h内血流动力学稳定。2只实验猪脱离体外循环2h内死亡。结论:1、PELS在人工诱导深低温条件下对创伤动物模型救治有效。2、PELS在人工诱导深低温低流量下对于动物模型的持续安全时间最好控制在90min左右（除外诱导和复苏时间）。小结:1、PELS在外界环境低温情况下对肺爆震伤干预有效;2、在人工诱导深低温条件下对创伤模型救治有效;3、那么PELS在人工诱导深低温低流量条件下对肺爆震伤是否有效?能否对肺部救治起到积极作用?第四部分PELS在深低温低流量条件下对肺爆震伤动物模型救治的可行性研究目的:探讨PELS在深低温低流量条件下应用于肺爆震伤中动物模型救治的安全性及可行性。方法:24只巴马香猪随机分在三组中,便携式实验组（A组）、常规实验组（B组）和对照组（C组）,三组均建立爆震伤模型。便携式实验组给予PELS建立体外循环,通过PELS静脉端迅速加入冰脏器保护液,诱导实验动物体温降低（直肠温最低15℃）,在体外循环进行深低温低灌流之后,实验动物给予复温和苏醒。实验组给予常规体外生命支持系统（heart-lung machine）,建立体外循环,通过体外循环静脉端迅速加入冰脏器保护液,诱导实验动物体温降低（直肠温最低15℃）,在体外循环进行深低温低灌流之后,实验动物给予复温和苏醒。对照组给予插管观察。检测三组体外循环前和体外循环后肺静态顺应性、以及白细胞介素8（Interleukin-8,IL-8）、白细胞介素10（Interleukin-10,IL-10）和肿瘤坏死因子-a（Tumor necrosis factor-a,TNF-a）的含量,体温、心率、K+等指标用于评估肺爆震伤后使用PELS安全性。检测吸气停顿压、潮气量、PaO2、FiO2计算统计肺静态顺应性（Cstat）和PaO2/FiO2。结果:22只动物均顺利建成爆震伤模型,2只实验动物死亡。A组、B组实验动物,分别通过PELS和常规体外循环系统建立体外循环。在深低温低流量条件下救治的实验动物在CPB前的体温、心率、K+分别为（A组vs B组）:37.97±0.85℃vs38.04±0.76℃,103.25±17.76次/min vs 102.57±18.88次/min,4.71±0.591 mmol/L vs4.76±0.58mmol/L及停CPB后分别为:36.97±0.504℃vs37.25±0.75℃,119.63±13.81次/min vs 120.29±13.17次/min,6.40±1.07 mmol/L vs 6.26±1.11mmol/L。静态肺顺应性上经统计学分析,三组在行CPB前未见明显统计学差异,但经过CPB干预后C组和A组及B组相比有明显的统计学差异:A vs B:4.86±0.63 VS 4.76±0.84,P>0.05;A vs C:4.86±0.63 VS 4.06±0.28,P<0.05;B vs C:4.76±0.84 VS 4.06±0.28,P<0.05。PaO2/SiO2上经统计学分析,三组在行CPB前未见明显统计学差异,但经过CPB干预后C组和A组及B组相比有明显的统计学差异:A vs B:355.0±23.60mmHg VS 355.7±18.01mmHg,P>0.05;A vs C:355.0±23.60mmHg VS 288.2±29.001mmHg,P<0.05;B vs C:355.7±18.01mmHg VS 288.2±29.001mmHg,P<0.05。IL-8、IL-10和TNF-a经统计学分析,三组在行CPB前未见明显统计学差异:IL-8:A vs B 1.01±0.015vs 0.98±0.051,P>0.05;A vs C 1.01±0.015 vs 0.99±0.016,P>0.05;B vs C 0.98±0.051vs 0.99±0.016,P>0.05;IL-10:A vs B 0.94±0.047 vs 0.95±0.061,P>0.05;A vs C 0.94±0.047 vs 0.98±0.027,P>0.05;B vs C 0.95±0.061 vs 0.98±0.027,P>0.05;TNF-a:A vs B 1.02±0.032 vs 0.99±0.043,P>0.05;A vs C 1.02±0.032 vs 0.99±0.29,P>0.05;B vs C 0.99±0.043 vs 0.99±0.29,P>0.05,但经过CPB干预后A组B组相比没有明显统计学差异:IL-8:1.28±0.114 vs 1.23±0.889,P>0.05;IL-10:1.31±0.045 vs1.30±0.145,P>0.05;TNF-a:1.37±0.126 vs 1.33±0.143,P>0.05。A组和C组相比有明显统计学差异:IL-8:1.28±0.114 vs 1.49±0.226,P<0.05;IL-10:1.31±0.045 vs1.63±0.238,P<0.05;TNF-a:1.37±0.126 vs 1.52±0.127,P<0.05。B组和C组相比有明显的统计学差异:IL-8:1.23±0.889 vs 1.49±0.226,P<0.05;IL-10:1.30±0.145 vs1.63±0.238,P<0.05;TNF-a:1.33±0.143 vs 1.52±0.127,P<0.05。结论:1、PELS的使用是安全的;2、应用PELS在深低温低流量条件下对肺爆震伤中肺起到一定保护作用,对于战场的黄金急救时间及转运后送提供条件及机会。