快速減壓對豚鼠外周微循環(huán)和大腦血流量的影響

1、    快速減壓對豚鼠外周微循環(huán)和大腦血流量的影響          摘要 目的：探討動物處于減壓病(DCS)臨界發(fā)病狀態(tài)時微循環(huán)及其血流動力作用的 改變。方法：采用小型化激光微循環(huán)綜合參數(shù)測量儀及LDF-3微區(qū)血流量儀 ，以檢測動物高壓暴露前及快速減壓后微循環(huán)和血流動力作用的改變。結果： 快速減壓后動物微血管明顯收縮；毛細血管開放數(shù)量減少；微循環(huán)中可見氣泡并有血栓形成 ；白細胞、血小板與血管內(nèi)皮細胞粘附；血流中有較多白色微小血栓；細動脈血流速度平均 比正常狀態(tài)減慢

2、09 mms，細靜脈流速減慢07 mms，腦血流量可下降50以上(P 001)。結論：快速減壓后溶解在體內(nèi)的惰性氣體不能進行安全脫飽和，引起 機體超強應激反應和損傷，使微循環(huán)血流動力作用紊亂，造成組織缺血、缺氧，并在體內(nèi)形 成了氣泡。關鍵詞:減壓??；微循環(huán);氣栓;內(nèi)皮細胞;應激中分類號:R845.21文獻標識碼:A文章編號:1000-6 834(2000)03-0202-04EFFECTS OF FAST DECOMPRESSION ON PERIPHERAL MICROCIRCULATION AND CEREBRAL VOLUME OF BLOOD FLOW IN GUINEA PIGLIN

3、 Shi-long, LIU Jing-chang(Naval Medical Research Instutite, Shanghai 200433)ABSTRACTAim:Changes of microcirculation and hemodynamics were probed during crit ical decompression sickness (DCS) in animals. Methods: Small las er microcirculatory synthetical parameter meter and LDF-3 laser doppler flowme

4、t er were used in the experiment, the changes of microcirculation and hemodynamics were measured before hyperbaric exposure and after fast decompression in animal s. Results: After fast decompression in animals, microvessels c onstracted, open number of capillary reduced, air bubbles occurred and th

5、rombi f ormed in microcirculation, leukocytes and platelets adhered to endothelial cells . There were many white microthrombi in the blood now. Average blood flow rate of arteriole decreased 0.9 mm/s, venulae decreased 0.7 mm/s, cerebral volume of blood fiow droped 50% or over as compared with the c

6、ontrol group(P<0.01). Conclution: After fast decompression, inert gas dissolved in body co uld not be inability safety desaturation, result in a powerfull stress reaction and injury in the body. Microcircutory homodynmics disorder, ischemia and hypox ia occurred in tissue and air bubbles formed.K

7、EY WORDS: decompression sickness;microcirculation ;air bubble;endothelial cell;stress有關潛水減壓病的研究已有近百年的歷史，許多學者進行了大量的工作。尤其在近二十余年 來，Doppler超聲應用于潛水醫(yī)學，檢測減壓后體內(nèi)循環(huán)氣泡的發(fā)生及其變化，深化了人們 對減壓病的認識1-3。本實驗室和其他學者曾用微循環(huán)技術證實在減壓病時，動 物肺微血管有氣泡梗塞，肺型細胞和血管內(nèi)皮細胞亦有損傷4,5，表明減壓病 是由于氣泡或栓塞綜合的作用，產(chǎn)生局部或和全身組織器官功能變化或病理性損傷。為了進一步探討減壓病的機理，本研究觀測了

8、動物在06 MPa壓力暴露后快速減壓,動 物處于減壓病臨界發(fā)病狀態(tài)時微循環(huán)及其血流動力學的改變，為了解減壓病發(fā)生發(fā)展提供新 的實驗依據(jù)。1材料和方法1.1動物及分組實驗用健康成年雄性豚鼠18只，體重250320 g，隨機分為2組(n=9):快速減壓組( 1)和正常對照組(2)。實驗時，動物用20urethane腹腔注射麻醉，劑量為1.2 gkg體重。 手術切開動物頭頂及背部皮膚，暴露顱骨頂并翻折背部切開皮膚(6 cm)，并將動物固定在特 制的實驗架上。12高壓實驗程序實驗時，每次一只動物置于小加壓艙內(nèi)，用5 min加壓至0.6 MPa(表壓)，并在該壓力下暴露 60 min。動物在高壓暴露期間

9、，每間隔20 min通風2 min，使艙內(nèi)CO2濃度保持在0.3范 圍之內(nèi)(用球膽采集艙內(nèi)氣體，在艙外用何氏氣體分析檢測)，然后用19 min減壓至常壓出艙 (表1)。對照組動物，每次1只，手術后放置在加壓艙內(nèi) 60 min，不進行加、減壓處理。1.3檢測儀器微循環(huán)指標觀測用小型化激光微循環(huán)參數(shù)綜合測量儀(上海激光技術研究所研制)，該設 備具有實時定量測量單根微血管血流速度和管徑變化以及觀測微循環(huán)像的功能，所測血流 速度和血管管徑信號通過數(shù)碼管顯示，微循環(huán)像通過彩色攝像機顯示在監(jiān)視器上。大腦皮 質(zhì)血流量檢測用LDF-3進行，實驗時其TIME CONSTANT為0.22 s，F(xiàn)REQ-SELEC

10、TION 12 kHz ，GAIN×3，所測腦血流量信號引入AST 486微機，用JI-200激光微循環(huán)動態(tài)分析軟件系統(tǒng) LDM對所測信號進行了描記處理。實驗觀測了動物進艙前、減壓出艙后10 min、30 min、60 min時的各項微循環(huán)指標變化 。對照組動物亦進行了如同實驗組相應時相的微循環(huán)指標觀測。14統(tǒng)計學處理計量資料用均數(shù)±標準差(<"19401 (75 bytes)" src="/med/cano/201003/20100310182755723" 12 16>±s)表示，兩組數(shù)比較用配對t檢驗。2結

11、果2.1快速減壓后動物微循環(huán)形態(tài)改變正常動物皮下微血管豐富，動、靜脈相互伴行，呈樹枝狀分布，血管輪廓清楚。微循環(huán) 血流速度較快，無紅細胞聚集，微血管周圍無滲出。動物減壓出艙后，可見細動、靜脈明顯 收縮，毛細血管開放數(shù)量減少，局部組織形成廣泛缺血區(qū)；血流中可見大小不等的氣泡，部 分微血管中可見較大的形狀不規(guī)則的白色血栓，同時，在細靜脈內(nèi)可見白細胞、血小板與血 管內(nèi)皮細胞緊密粘附，形成不完全血栓梗塞病灶，引起回流血液受阻。減壓出艙后，動物微 循環(huán)血流減慢，紅細胞有中等度或重度聚集。此外，經(jīng)快速減壓出艙后微血管有明顯滲出， 部分有出血；尤其以微血管滲出性出血較為多見。Tab.1 Decompress

12、ion schedule during high pressure exposure in animalsExposurepressure(Mpa)High pressureexposure time(min)Decompressive time ofrising to first station(min)Every decompressive station (MPa) and stop time(min)20.090.060.030.6605111155     22快速減壓后動物細動靜脈血流速度改變18只動物實驗所見，正常動物

13、細動、靜脈血流速度較快，其中細動脈平均流速通常在(1 7±043)mms，細靜脈流速通常在(11±048)mms。組織血供良好?？焖贉p壓組動 物(9只)高壓暴露減壓出艙后，細動、靜脈血流速度明顯減慢，其中細動脈流速平均比正常 狀態(tài)減慢09 mms，細靜脈流速減慢了07 mms。動物減壓出艙后，細動、靜脈血流速 度即開始減慢，一般變化幅度小。但有個別動物快速減壓出艙后30 min內(nèi)，細動脈血流速度 顯示為0 mms，出艙后60 min突然加快為162 mms，細靜脈血流速度在出艙后10 min、 30 min、60 min的全程觀測期間均顯示為0 mms，而其它觀測指標未見進

14、一步惡化，預示 動物快速減壓后局部血管形成了梗塞。對照組動物在進艙前后細動、靜脈血流速度無明顯變 化。兩組相比有非常明顯統(tǒng)計學差異(P<001，P<005,表2，3)。 Tab.2 Changes of arteriole rate of bloo d flow after fast decompression in guinea pig (<"19401 (75 bytes)" src="/med/cano/201003/20100310182755723" 12 16>±s,n=9)GroupNormalAfter

15、decompression(min)1030601177±043090±0.64*095±086*099±096*2191±049220±076208±057205±051     *P<0.05，*P<0.01, vs cont rol Tab.3 Changes of venulae rate of blood flow after fastdecom pression in guinea pig (<"19401 (75 bytes)&quo

16、t; src="/med/cano/201003/20100310182755723" 12 16>±s,n=9)GroupNormalAfter decompression(min)1030601112±048089±065087±092*078±083*2141±0.51144±045184±0.54200±063     *P<005，*P<0.01, vs cont rol 23快速減壓后動物大腦皮質(zhì)血流量改變正常動物大

17、腦皮質(zhì)血流量較為充足，一般在(757926)mV(電壓值，用于代表血流量)。 當動物減至常壓出艙后，腦血流量明顯下降，其中在出艙后10 min減少至599 mV，出艙30 min時減至少637 mV，60 min時減少641 mV。而正常對照組動物大腦皮質(zhì)血流量未見明顯 變化，兩組相比統(tǒng)計學差異顯著(P<0，05，P<0.01,表4)。Tab.4 Changes of fast decompression on cerebral volumeo f blood flow in guinea pig(<"19401 (75 bytes)" src="

18、;/med/cano/201003/20100310182755723" 12 16>±s,n=9)GroupNormalAfter decompression(min)1030601967±287368±288*330±237*326±2922877±125718±279624±142677±342     *P<0.05, vs control 動物大腦血流量改變與皮膚微血流速度變化吻合，顯示動物快速減壓后血流動力作用改 變?yōu)槿硇苑磻?

19、討論31快速減壓對動物微循環(huán)的影響動物經(jīng)高壓暴露60 min快速減壓后，隨著微循環(huán)血流速度減慢，紅細胞出現(xiàn)明顯聚集， 這是由于動物在高壓暴露時機體內(nèi)的惰性氣體未能進行正常脫飽和，在體內(nèi)形成氣泡、氣血 界面，以及對全身產(chǎn)生應激性刺激并增加外周血管阻力所致?？焖贉p壓后，動物微血管周圍 出現(xiàn)明顯滲出液，這一結果與以往文獻報道的減壓病時引起機體循環(huán)血容量減少及水腫液形 成相吻合4。作者在另外的研究中證實，腦缺血動物微血管滲出時血管內(nèi)皮細胞 裂隙明顯增大，血管內(nèi)容物滲出8，提示減壓病時循環(huán)血容量減少與微血管的通 透性增加有關，并可引起血管內(nèi)皮細胞損傷。紅細胞聚集與血流速度減慢是微循環(huán)障礙中的 常見征象，

20、二者可互為因果，影響組織灌流量。已有文獻報道，紅細胞聚集與組織代謝中酸 性物質(zhì)增加、細胞膜電荷減少所致的靜電斥力下降等有關6。實驗觀測到，動物快速減壓出艙后微血管出血可分為兩種類型：一種為血管破裂，血流 溢出血管腔，另一種則是血管攣縮，血液外滲。本實驗以血管痙攣所致的滲出性出血多見。 這一現(xiàn)象可能與微血管內(nèi)皮細胞損傷有關，為不充分減壓時機體超強應激反應的一種表現(xiàn)。 動物減壓出艙后細靜脈血流中出現(xiàn)了白細胞、血小板與血管內(nèi)皮細胞緊密粘附，形成不 完全血管栓塞，使靜脈血回流受阻，也曾在血流中見到不規(guī)則的白色微血栓凝塊緩慢通過。 這一現(xiàn)象提示，動物處于臨界減壓障礙或發(fā)生減壓病狀態(tài)，可能激活體內(nèi)凝血系統(tǒng)

21、，促使血 栓形成。近年來研究表明，在致病因子作用下，白細胞和血管內(nèi)皮細胞均可釋放出粘附蛋白 ，增加血細胞與血管內(nèi)皮細胞間的粘附作用7，這對于血栓形成無疑具有重要作 用。作者認為，減壓損傷所引起的微血栓形成可能與減壓時動物體內(nèi)情性氣體的過飽和，產(chǎn) 生應激性反應，激活凝血系統(tǒng)以及白細胞、血管內(nèi)皮細胞的粘附蛋白等作用有關。32快速減壓對動物微循環(huán)細動、靜脈血流速度的影響實驗觀測到，正常動物細動、靜脈血流速度較快(平均流速1.10 mms)，減壓出艙后血 流速度明顯減慢(可減至09 mms以下)，而對照組動物在暴露前后細動、靜脈均具有較快 的血流速度，兩組相比有明顯差異(P005，P001)。表明動物

22、雖然尚處于減 壓病發(fā)病臨界狀態(tài)，其微循環(huán)血流動力作用已開始減弱，可發(fā)生減壓應激損傷。至于個別動物在減壓出艙后細動、靜脈血流速度為0 mms，但在出艙60 min細動脈流 速瞬時突然加快至162 mms，并在較長觀測期持續(xù)處于這種高流速狀態(tài)，提示動物減壓 時部分血管發(fā)生了梗塞，但在后來恢復期微血管舒縮狀態(tài)發(fā)生變化，血流動力作用改善。33快速減壓對大腦皮質(zhì)血流量的影響動物正常狀態(tài)時，腦皮質(zhì)供血狀態(tài)充足，一般在750 mV以上，當動物快速減壓后，腦血 流量明顯下降，可減少至正常值的12至l3左右，對照組動物腦血流量未見減少。同時， 本實驗還顯示，動物快速減壓出艙后腦皮質(zhì)血流量變化與皮下細動、靜脈血流

23、速度改變趨勢 相一致，提示動物快速減壓后血流動力作用的變化是一種全身性的反應，是引起機體減壓應 激損傷的早期表現(xiàn)。動物快速減壓后引起微血流動力作用減弱的主要原因，可能與不充分減壓時機體在高壓 環(huán)境飽和的惰性氣體處于過飽和狀態(tài)，有的析出形成氣泡，產(chǎn)生血液中氣血界面的應激刺激 ，乃至形成的氣泡對微血管、小血管的栓塞作用，使血流量下降，影響組織血供。此外，血 容量減少、紅細胞聚集和微血管功能與結構變化亦直接或間接影響血流動力作用。因此，在 防治減壓病中，盡快消除氣泡和微小血栓對微循環(huán)的困繞，解除血管痙攣和適宜地補充血容 量將具有重要作用。鄭建海同志參加了本實驗的部分技術工作?；痦椖?總后衛(wèi)生部科研基金資助課題(96L003)作者簡介:藺世龍(1950-),男,陜渭南人,副研究員,主要從事高氣壓、潛水 醫(yī)學和特殊環(huán)境生理學研究。藺世龍(海軍醫(yī)學研究所，上海200433)劉景昌(海軍醫(yī)學研究所，上海200433)參考文獻1 Michael R P. Leg pain and gas bubbles in the rat following decompres sion from pressure: Monitoring by ultrasoundJ.Aerospace Med, 1972,43(2): 168-172