第二次世界大战时期,Bywater等在伦敦遭受空袭后发现建筑物砸伤的伤员出现受伤肢体肿胀,全身循环障碍,酱油色尿和急性肾功能衰竭(acute renal failure,ARF),并对16例此类伤员进行了分析,证明尿内色素为肌红蛋白(myoglobin,Mb),于1941年首次提出“挤压综合征”这一概念。此后,陆续有战创伤、自然灾害、生产事故等各种原因所致类似病例报道。挤压综合征发病后较为凶险,死亡率高,据统计二战时期首次提出“挤压综合征”这一概念时,病死率高达90%~100%,当时美军包括挤压伤在内的战创伤后ARF的发生率为40%,病死率>90%,这一数字在朝鲜战争中降至60%。1976年唐山地震时,挤压综合征病死率为20%~40%。战争条件下,由于战场环境恶劣、基层医疗条件差、初期处置不当、后送延误等原因,1979~1985年我国西南边境作战中,我军后方医院收治战创伤伤员发生ARF后病死率仍高达70%~90%。鉴于此,挤压伤和挤压综合征日益引起人们的重视。
【基本概念】 人体肌肉丰富的部位被巨大外力长时间挤压,或固定体位躯体自压后,由于缺血引起局部神经肌肉严重损害,大量肌肉变性、坏死所出现的一系列局部和全身症状,主要表现为解除压迫后,局部迅速肿胀、肢体感觉及运动障碍,以及肌红蛋白血症和一过性肌红蛋白尿。如外力小,挤压时间短,主要表现为软组织挤压伤,称为单纯挤压伤(simple crush injury)。如外力大、受压面积大、时间长,则可能出现“创伤性横纹肌溶解症”和“骨筋膜室综合征(osteofascial compartment syndrome,指骨、骨间隔和深筋膜构成的骨筋膜室内组织因缺血坏死产生的一系列症状和体征)”,有时临床将这二者与挤压伤通用,但实质上三者是有区别的。此外,一些引起溶血、肌肉溶解的因素,虽非挤压伤,但其在并发症、救治原则上与挤压伤相似,因此,又有学者提出“非创伤性横纹肌溶解症”的概念,并与挤压伤一并归入最早于1881年报道的横纹肌溶解症(rhabdomyolysis,RM)进行研究。
严重挤压伤典型的并发症是挤压综合征,即当伤处解除挤压后可能发生的,以肌红蛋白尿、高血钾、高血磷、酸中毒及氮质血症等为特点的ARF为主的症候群。有学者倡用“挤压性急性肾功能衰竭综合征(acute renal failure syndrome in crush injury)”,认为其能更准确地反映疾病的本质。挤压综合征是继发于挤压伤后的ARF,肾脏损害的机制在创伤后ARF发病机制中具有典型意义,因此也常作为创伤性ARF的代表性研究对象。
【病因】 挤压伤是挤压综合征的主要原因,二者也可认为是同一疾病的两个发展阶段。文献显示,RM导致ARF的发生率为20%~33%,在ARF的发病原因中占到5%~10%,其中创伤性原因占30%~40%。
1.肢体等肌肉丰富部位受重压或其他创伤 生产或交通事故、自然灾害等可使肢体等肌肉丰富部位受重压或其他创伤,进而发生缺血、缺氧,及变性、坏死。这类患者急诊处理时如只注意骨折和软组织伤,忽略对严重并发症的观察和处置,则易被疏漏。此外,开放性骨折多认为可自我减压,但如关闭伤口后亦可发生挤压伤。
2.肢体血管损伤后缺血 创伤导致肢体主要动脉断裂,可使供应区内肌肉组织缺血,发生变性、坏死。血管修复再通后则可引起再灌注损伤。
3.烧伤 烧伤后组织水肿,无弹性焦痂限制筋膜间室容积,可导致局部组织压升高。
4.身体自压 外科手术操作时间较长,昏迷、CO中毒,药物与酒精中毒等意识丧失的情况下,躯体长时间处于固定体位,肌肉受到自身压迫可引起损伤。
5.非创伤性RM 有些RM并非创伤导致的,此类RM往往混杂有创伤性因素,如意识丧失时造成的意外创伤及身体自压等,患者就诊时医师往往只注意原发病的诊治而忽略RM的存在,以至于延误诊治,造成不良后果。
(1)中毒:酒精、CO、有机磷中毒,以及蜂蛰、蛇咬伤、误服有毒蘑菇、药物滥用或吸毒等均可并发RM,其原因除昏迷导致身体自压损伤外,有些毒素可直接导致溶血或横纹肌组织损伤、溶解,或导致循环障碍,造成肌肉组织和肾脏急性缺血缺氧损伤。有些毒性物质还可直接造成肾脏损伤。
(2)疾病
①感染性疾病:流感病毒A和B、柯萨奇病毒及HIV等感染均可引起RM。细菌感染则以肺炎球菌和军团菌感染后所致的细菌性肺炎更易发生RM,死亡率均较高。疟原虫和钩端螺旋体感染亦可引起RM,且往往病情较重,易发生多脏器衰竭。
②遗传性疾病:以糖原和脂类代谢紊乱为特征的遗传性疾病亦可引起RM。主要有以下几种疾病:①Mc Ardle's病:由于肌酸磷酸激酶缺乏,导致肌肉能量代谢障碍,Ⅱ型纤维产生ATP耗竭和肌病;②棕榈酰卡尼汀(肉毒碱)转移酶缺乏,可使线粒体能量缺乏,引起运动有关的复发性RM;③呼吸链酶缺乏导致RM。
③其他疾病:如糖尿病酮症酸中毒、高渗性昏迷、电解质紊乱(低钾、低磷)严重水肿、甲状腺功能减退等代谢性疾病,免疫性疾病(多发性肌炎、皮肌炎),以及癫持续状态等均可导致RM,虽较罕见,但较致命。
(3)过量体育锻炼和军事训练可导致运动性RM:主要原因为过度运动,肌纤维收缩,血循环量下降、代谢产物堆积及牵拉受损,细胞内钙超载,并引发磷脂膜损伤,线粒体产生自由基,从而干扰能量供应,又反过来加重了细胞损伤,最终导致细胞崩解,内容物释放,并造成了微血管内皮细胞损伤。此外,运动时肌肉组织蓄热高温增加代谢率和ATP消耗,提高降解酶活力(每增加1℃可提高10%),使横纹肌细胞更易发生损伤,这在散热困难的炎热潮湿环境中更为明显。此类RM亦称为力竭性RM(exertional rhabdomyolysis),近年在我军训练医学专业会议上已有零星报道,并开始引起临床医师和卫生部门的重视。
6.医源性因素 大致分为三种情况。
(1)医疗措施处置失当:如包扎过紧,时间过长;止血带应用错误或时间过长;肌内注射高渗液体亦可引起筋膜间隔内组织压升高,发生挤压伤。
(2)治疗手段的合并症:常见有骨折脱位后石膏、小夹板固定,下肢牵引等,使肢体外部压力或皮肤张力增高;还有充气性抗休克裤的应用,提高了严重创伤合并低血容量性休克患者抢救的成活率,但亦可导致下肢挤压伤。亦有报道大量输液复苏发生肢体挤压伤,微波照射治疗及血管硬化剂治疗导致RM等情况,进而发生ARF。
(3)药物不良反应:如他汀类降脂药在治疗范围内可出现RM,可见于服药后36h~12个月,多见于用药3个月以后,发生率为0.1%~0.2%,如同时服用酮康唑、环孢素、烟酸、左甲状腺素等药物则更易发生。其他报道还有纤维酸衍生物苯扎贝特、吗啡、咖啡因等药物可使肌肉长期受损,发生RM。某些中枢镇静药如氟哌利多醇、氯丙嗪和替马西泮等亦可引起RM。
【发病机制】 经长期研究,对挤压伤及挤压综合征的发病机制有了一定了解,并初步勾勒出了其发病过程(图29-1),但其详细脉络远未清晰。
1.肌肉组织缺血性损伤
(1)肢体解剖特征与缺血的关系:四肢的解剖特征使其较易发生挤压伤,致伤后容易导致组织缺血,进而发生挤压综合征。上下肢解剖特征有相似之处,前臂、小腿均有两根长骨,坚韧的骨间膜连接其间。前臂分为屈侧和伸侧两个筋膜腔;小腿分为前侧、外侧、后侧浅部和后侧深部四个筋膜腔,均为坚厚,致密的筋膜和肌间隔包绕。肢体受挤压后,肌肉组织肿胀、出血,导致筋膜腔内压力增高,血管痉挛,肢体血供障碍,组织缺血,最终发展为挤压伤。小腿前侧肌间隔内的肌肉由胫前动脉供血,在小腿前侧筋膜间隔内,胫前动脉与胫后动脉间无交通支,直到踝部附近才形成血管网。因此,小腿前侧筋膜间隔内的肌肉容易发生缺血、挛缩。
图29-1 挤压伤、挤压综合征的发病机制
上臂、大腿、臀部的筋膜腔容积相对较大,且无骨间膜约束,挤压伤后筋膜腔内压力升高较为缓慢。上臂由内侧肌间隔和外侧肌间隔分为前、后两个筋膜腔。上臂挤压伤临床较少见,可以发生于昏迷或者用过量安眠药后身体自压、上臂绑扎止血带、肌腱撕脱伤,以及自然灾害、交通事故等重物砸压等情况。大腿由股外侧肌与股二头肌之间的外侧肌间隔;股内侧肌与内侧肌群之间的后侧肌间隔分为三组肌群,形成股四头肌,腘绳肌,股内收肌三个筋膜腔。股四头肌挤压伤临床多见。臀部挤压伤见于重物砸压、殴打伤。近年身体自压发生挤压伤逐渐引起重视。
(2)肌肉组织缺血的发生发展及影响因素:缺血导致组织损伤的过程可以分为始动缺血和血流恢复后进展两个阶段,首先是肢体受到外部挤压,或发生血供中断,肌肉、软组织的血液循环障碍,小血管内皮细胞受损。当血供恢复时,组织代谢反应、细胞破坏产生并释放大量血管活性物质,可导致毛细血管扩张,内皮细胞通透性增加。结果大量血浆成分外渗,发生组织水肿。水肿使筋膜间隙内的压力升高。肢体肌肉、筋膜损伤,小血管破裂血栓形成,又加重了局部循环障碍,使筋膜腔内压力进一步升高,首先使小静脉回流受阻,毛细血管压增高,加速血液成分向组织间大量渗出,尤其是大分子血浆蛋白的渗出,使筋膜间隔区压力更为上升。此时,尽管肢体远端仍可触及大动脉搏动,但小动脉可能因动脉压偏低,血流已被阻断,深层肌肉已发生严重缺血。上述过程形成了“缺血-渗出-水肿-血流阻断-缺血”的恶性循环,最终可导致主要动脉受压。
肌肉缺血的时间和筋膜间隙内压(intra-compartment pressure,ICP)等因素对病情进展影响较大。
肌肉缺血2~4h可发生功能障碍。正常体温条件下,完全缺血6h,肌细胞出现坏死。因此,肌肉持续挤压6h以上,即使没有挤压直接损伤,也会出现缺血性损伤。肌肉缺血4~8h,即可出现明显的肌红蛋白尿,循环恢复3h后达最高峰,可持续12h。肢体持续缺血12h以上,神经、肌肉则发生不可逆性损伤。
ICP大小与其对组织循环的影响亦呈正相关。当前臂ICP达8.512k Pa,小腿后侧ICP达4.65kPa,肢体组织灌流就会完全停止。当胫前骨间隙压力达到6.65~10.64kPa时,即可出现小腿感觉异常,肌力减退,神经传导速度、肌电图和多普勒波形的异常改变。挤压伤患者,尤其是创伤较重者,多伴有全身循环障碍,也是影响疾病进程的重要因素。有学者利用动物模型探讨了发生全身循环障碍时筋膜间隙压力对肌肉缺血坏死的影响。结果证明低于舒张压2.66k Pa的ICP是肌肉缺血的临界值;血压降低时,低于舒张压1.33~3.99kPa的ICP,即可使组织血流中断。因此,ICP对挤压伤病程的影响,应结合患者全身情况,肢体局部的损伤程度综合分析。
(3)再灌注损伤:实验和临床实践发现,缺血、缺氧的组织和器官,再灌注后组织细胞重新获得氧供,结果反而出现更严重的损害。以酶作为细胞损伤指标,大鼠的心脏缺氧3~4h,肌酸磷酸激酶(CPK)释放达最高峰,CPK=170U/ml。但是,如果缺氧100min后再给氧,则CPK立刻上升到2050U/ml。应该明确,挤压综合征中,再灌注损伤在肌肉和肾脏损伤中同样具有重要意义。
缺血和再灌注损伤机制之一是自由基损伤。自由基最基本的特征是具有未配对的电子,性质活泼,多数只能作为反应中间物存在。缺血缺氧后,使肾组织中次黄嘌呤增加;细胞内黄嘌呤氧化酶是常见的只能产生自由基的酶,常以黄嘌呤脱氢酶的形式存在,组织细胞缺血再氧合时,黄嘌呤脱氢酶大量转化为黄嘌呤氧化酶,同次黄嘌呤酶一起催化黄嘌呤及次黄嘌呤产生超氧阴离子、羟自由基、过氧化氢等。电子传递呼吸链中的辅酶Q在缺氧条件下仍可进行氧化反应,使氧分子变成超氧化物阴离子自由基。线粒体缺氧损伤后能量代谢障碍,不能提供足够电子,加之机体组织缺血、缺氧还可使体内超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)生成受到抑制,也促进了氧自由基的生成。自由基的氧化作用极强,细胞的脂质受到自由基作用时,发生脂质过氧化反应,通过以下机制损伤细胞:①脂质的破坏,影响细胞膜的功能,膜通透性增加;②直接影响生物酶的功能;③脂质过氧化产物中的醛类化合物对细胞有直接的毒性作用。此外,自由基还可直接损伤蛋白质,引起细胞膜离子泵功能减弱和局部电生理紊乱等后果。同时,蛋白质在自由基作用下抗原性增加,可诱发包括炎症反应在内的免疫系统反应。自由基造成细胞损伤的途径还有损伤DHA分子、活化对其敏感的核转录因子、调节相关基因表达、破坏脂质膜结构后加重细胞钙超载、消耗内源性抗氧化剂及干扰能量代谢等。
(4)肌肉组织挤压伤对全身的影响:发生挤压伤时,创伤可直接导致了大量失血,挤压伤局部大量血管内成分渗出则加重了机体低血容量状态,平时创伤较战时严重并发症的发生率低,即可能与早期补足血容量有关;有效循环血容量不足时,神经体液调节机制使全身血液重新分布,肾脏灌流量下降。
同时,肌肉组织大量破坏还使一些有害因子在体内浓度骤然升高,可导致组织细胞的直接损伤,或通过引起脏器小血管收缩造成缺血性损伤。
①损伤的肌肉和坏死组织可释放或刺激机体产生大量Mb、肌酸、肌酐、酸性代谢产物和组织毒素,及肾上腺素、去甲肾上腺素、加压素、血管紧张素Ⅱ、血栓素、内皮素等血管活性物质,这些物质存在于循环中,与神经源性的作用协同,可导致肾脏等重要脏器血管收缩,组织供血不足。
②伤后1~5d,血浆纤维蛋白原及血小板显著升高,坏死组织也释放大量凝血活酶进入血液,使血液处于显著高凝状态。另外,酸中毒可导致红细胞内黏度和细胞表面电荷变化,变形能力减低及聚集性增加,血液黏滞度、血流阻力均有增大。随着血液黏滞性增高,毛细血管流量明显减少,加上创伤应激反应,凝血系统的激活,必然导致法-林效应临界半径增大。毒性物质还可引起毛细血管内皮细胞损伤,毛细血管腔狭窄、闭塞。另外,血液黏滞度增高时氧运送能力也有下降。上述因素综合作用下,机体出现微循环障碍,组织的血流灌注减少,最终导致缺血损害,部分患者还可转化为弥散性血管内凝血(disseminated intravascular coagulation,DIC)。
③创伤本身或合并感染后可激活多种免疫细胞,释放过敏毒素(如C3a、C5a)、蛋白溶酶(如弹性蛋白酶)、氧自由基、组胺、凝血因子、细胞因子(THF-α、IL-1、IL-6、IL-8、IL-12、IL-15、PAF)等活性因子,构成复杂的网络,诱发一系列瀑布样病理生理(pathophysiologic cascade)连锁变化,局部炎症反应可能太强烈而溢出,引起放大的全身性炎症反应,加重内皮细胞损害,微血管血栓形成导致毛细血管渗出,最终导致微循环障碍、组织灌流不足,造成远隔损伤或使感染原发灶中的健康细胞和器官发生损害,最终发展为全身性炎症反应综合征(systemic inflammatory response syndrome,SIRS)和多器官功能不全综合征(multiple organ dysfunction syndrome,MODS)。
然而,研究证明,任何一种代谢产物的毒性作用都不能解释挤压伤后所有的并发症或临床症状;临床症状的严重程度并不恒定的与某一种代谢产物的浓度变化相关。因此,目前认为,体内诸种代谢有害物质、毒性产物,引起不同组织、器官的损害,影响体内正常的生理代谢和平衡,因而出现错综复杂的情况。
2.挤压伤对肾脏的影响
(1)肾脏解剖生理特征与挤压伤对肾脏产生影响的关系:各种原因的脏器功能衰竭的发病机制中,脏器本身的解剖生理特征都具有重要作用。挤压伤对肾脏的影响以血流灌注和肌红蛋白对肾小管上皮细胞毒性作用(下文)较为重要。肾脏只占体重的5%,但却接受20%~25%心排血量,血流量达400ml/(100g·min),约为心脏及肝脏的4倍,其中94%流经皮质,6%流经髓质。传统观点认为有效循环血量下降,心排血量减少而血压维持在60~200mm Hg范围内时,肾脏依靠自身调节机制维持血流量不变,但实际上通过牺牲自身血流量来协助维持机体血压,缺血损伤已经发生。肾脏缺血时,利用激光多普勒技术探测血流量分布,皮质减少40%,外髓层减少84%,内髓层增加25%,而标记红细胞技术则发现内髓层血流缓慢淤滞,流量并无明显增加,氧和能量供应也不充足。由于肾脏区域性血流改变及血管解剖走行的关系,肾小管中外髓和皮质Henle's襻及近端肾小管S3段易受到缺血损伤。肾小管上皮细胞物质转运活跃,完全依赖于有氧ATP产生,是肾脏内氧耗量最大的部位,肾脏耗氧的80%用于Ha+-K+-ATP酶的活动,高代谢率使肾小管对缺血缺氧更加敏感。除血流特征外,肾小管结构、肾脏内分泌功能、管-球反馈等生理机制在挤压伤导致挤压综合征的发病过程中均有一定意义。
(2)肌肉损伤后毒性或代谢产物及血管活性物质对肾脏的影响:除前述有害因子的参与外,还应强调Mb在ARF发病中的作用。Mb分子量只有血红蛋白的1/4,很容易从肾小球滤过进入肾小管。此时,肌肉组织大量破坏,释放乳酸、磷酸等酸性物质,组织缺氧产生酸性代谢物质,使小管中尿呈酸性,Mb在酸性尿液中生成不溶性正铁血红蛋白,形成管型,将小管阻塞。但有实验显示:RM最初4h肾小管内压力低于正常,在常压下这些管型可被冲刷掉,因此,管型的最初形成是GFR下降的结果,而非其原因,但随时间推移,又会最终导致GFR的下降。Mb进入肾小管后可与上皮细胞刷状缘特异性位点结合,进入细胞产生毒性作用,其中铁释放和自由基形成发挥着中心作用。Mb对肾血管和单核吞噬细胞系统的毒性损伤作用也主要发生在尿液呈酸性,pH<5.6时,Mb转化为高铁血红素的情况下。此外,Mb能诱导低密度脂蛋白氧化,引起肾血管收缩及肾小管损伤,激活肾素-血管紧张素系统、儿茶酚胺,以及使一氧化氮合成减弱、清除增加等的作用,其中一氧化氮在维持肾脏髓质氧供方面发挥了很大作用,这些因素最终导致肾脏发生缺血效应。
(3)损伤因素对肾小管上皮细胞的影响及后果:肾小管发生缺血,细胞能量代谢障碍,ATP生成不足,细胞骨架等难以维持正常结构。肾小管上皮细胞顶膜和基底膜在结构、生化和生理特性上均有较大差异,例如,两侧均有Ha+-K+-ATP酶,基底膜侧还有大量黏附分子,细胞损伤后这种极性改变,顶膜Ha+-K+-ATP酶活性增高,而基底膜的减弱,大量钠泵入细胞后不能及时泵出,导致细胞水肿、骨架破坏,同时黏附分子表达下降,可导致细胞脱落。细胞内钙升高,又可使血管平滑肌、系膜细胞收缩,GFR下降;钙还具有活化磷脂酶A2,破坏细胞膜、线粒体和细胞骨架,影响物质跨膜转运,通过激活不同的信号传导通路诱导细胞凋亡等效应。随着细胞内溶酶活性增高,上皮细胞变性或坏死也越来越多。
上述这些因素导致了肾小管上皮细胞的大量丢失,使原尿大量外漏,进入周围间质或重新吸收入血循环,其后果是导致少尿和加重肾内血液循环障碍。由于肾小管失去浓缩能力,对钠、氯的重吸收减少,使到达致密斑处小管内液的钠、氯浓度升高,激活肾素血管紧张素系统,入球小动脉收缩,阻力增大,RBF减少,又进一步使GFR下降,此即所谓管-球反馈机制。此外,肾血流灌注不足,也是最终导致肾小球滤过及肌酐清除率下降的原因之一。
上述这些因素构成了复杂的网络,并无明确的先后因果关系,可以是互为因果,互相促进,构成了瀑布样病理生理(pathophysiologic cascade)连锁变化,最终导致了肾小管上皮细胞脱落、凋亡、坏死。这个过程中,一旦“瀑布”(cascade)处于溅落阶段,由于多条损伤途径的触发,将可能导致大量肾小管上皮细胞丢失,出现不可逆的肾小管功能障碍。这也是ARF的救治原则中强调预防,早期发现,早期治疗,并将肾小管功能的保护作为重点的原因所在。
(4)肾小管损伤的修复:肾小管上皮细胞损伤修复是肾功能恢复的基础。在损伤开始的同时,细胞修复机制即已启动,损伤局部可产生多种生长因子,调控细胞增殖或凋亡反应,最终通过细胞分化、移行、细胞间或细胞与基质间相互作用恢复肾小管结构及功能的完整性。挤压综合征患者的预后一定程度上取决于肾小管的损伤与修复。
【病理改变】
1.挤压伤局部改变 挤压部位的皮肤紧张、发亮。根据肢体肿胀的情况,可以出现红斑、水疱、淤血斑。皮肤往往有压迹、表皮擦伤痕迹。受挤压的肌肉挫伤、淤血。切开筋膜后,肌肉由切口处膨出,呈灰色或苍白色,质脆易碎,弹性丧失,呈鱼肉状。深层肌肉的缺血改变往往较浅层肌肉明显。筋膜腔内压力很高时,可见整群肌肉坏死,触之较硬。坏死肌肉与正常组织间界限清楚,有时肌肉外观尚属正常,但由于血供障碍,已出现镜下肌纤维束的片状坏死。
2.肌肉组织改变 镜下可见横纹肌纤维变性、肿胀,横纹模糊不清,部分肌纤维断裂、破碎,重者肌核消失,呈溶解、固缩坏死状。间质水肿,炎细胞浸润和程度不同的出血。毛细血管广泛损伤,内皮破损,平滑肌纤维断裂。神经受压、缺血,范围与肌肉损伤范围一致,早期呈节段性缺血,肿胀、充血,逐渐发生传导功能障碍;严重挤压时,外观变扁、变细、呈带状;神经束间瘢痕形成,与周围组织粘连。可见神经鞘管断裂,部分神经纤维变性,严重者轴索断裂,营养血管中断。
3.肾脏改变 发生挤压综合征时,肉眼观肾脏肿大,包膜紧张,血管充血扩张,切面皮质增厚、苍白、潮湿、发亮,髓质充血,呈暗红色。显微镜下观察整个肾单位及间质均有充血、水肿和渗出。
(1)肾小球:部分肾小球体积明显缩小,毛细血管内皮细胞肿胀,轮廓不清,仅见固缩的杆状细胞核,管腔内充满凝集的红细胞,微血栓和色素颗粒。内皮细胞、系膜细胞、足细胞增生,导致管腔狭窄,甚至闭塞。有的肾小球周围的近球装置细胞明显增多。肾小球囊壁的嗜银纤维扭曲、断裂。有的肾小球囊壁附着一层Mb管型着色相似的物质。电镜下可见毛细血管内皮细胞肿胀、增生,胞浆增多,富含粗面内质网及游离核糖体,高尔基体发达,表面常有微绒毛形成,有时有不规则突起伸入基质或横跨管腔,管腔内可见胞浆残屑。系膜细胞增生肥大。足细胞增生、肥大、肿胀,富含线粒体、粗面内质网,高尔基体发达,足突融合。以上因素可导致毛细血管管腔狭窄,甚至闭塞,滤过窗孔明显减小或消失,肾小球滤过率下降。
(2)肾小管:病变较为突出。由于肾内组织氧化的不均匀性,尤其是髓襻升支厚壁段经常处于缺氧的边缘工作,一旦肾缺血缺氧,首当其冲引起该段肾小管上皮细胞损伤。近曲小管主要为细胞结构破坏,细胞浆内出现空泡,可以观察到核溶解、固缩。线粒体增生模糊或固缩,内质网扩张,偶见溶酶体增多。细胞基质常见空化、疏松。微绒毛脱落消失或融合,管腔面出现小泡。远曲小管、亨利襻和集合管大部分上皮脱落,细胞浊肿、解离、坏死。远端小管电镜观察超微结构改变多为细胞质空化,核染色质浓缩,积聚于核膜内缘,有些核溶解固缩,线粒体固缩,细胞基质疏松空化。细胞质膜内褶减少。肾小管基膜增生肥厚,扭曲、破裂。肾小管内有颗粒状或带状色素管型,有的与脱落细胞混合在一起,形成细胞色素管型。肾小管内色素管型用Pichuworth染色呈一致性深染,Mb试验阳性。色素管型可完全堵塞肾小管。破坏的肾小管内可见透明管型突入周围组织中,引起明显的细胞反应。近年研究显示,挤压综合征ARF中,还存在坏死以外的肾小管上皮细胞功能受损及丢失途径,包括肾小管上皮活细胞脱落,以及凋亡这一明显区别于坏死的变化。
(3)肾间质:间质内常有淋巴细胞弥散浸润或灶性聚集,间质水肿,肾乳头尤为明显,外髓内带毛细管扩张含多形核白细胞,并挤压相邻肾小管。血管内皮细胞分离,细胞间隙扩大。肾髓质充血,间质水肿,致使部分肾小管受压、变窄。
伤后1周,肾小管再生现象比较明显,上皮细胞核增大,数目增多,密集或者相互重叠,深染,染色质粗大,可见核分裂现象。有的细胞增生形成上皮团,阻塞肾小管,或者纤维组织增生,肾单位完全消失。
(4)其他脏器改变:其他脏器病理变化主要表现为组织细胞间质水肿,弥散性小出血灶,实质脏器可见淤血和营养不良性改变。心脏出现心肌细胞肿大,核固缩、破碎、肌浆疏松,部分完全崩解、消化,形成小的坏死灶。挤压综合征还可合并脂肪栓塞,DIC和多脏器功能衰竭(multiple organ failure,MOF),出现相应的全身与局部脏器的病理学变化。
【病理生理】
1.代谢性酸中毒 挤压伤组织广泛破坏,释放大量乳酸、磷酸。全身循环障碍,基础代谢紊乱与分解代谢,产生大量硫酸盐、磷酸盐和其他有机阴离子。但是,由于肾功能障碍,酸性代谢物排出受阻,在体内堆积,体内缓冲机制不能代偿时,血液pH下降,出现代谢性酸中毒。代谢性酸中毒引发或加重高钾血症,降低细胞内酶的活性,尤其是磷酸果糖激酶,影响正常糖酵解过程,最终妨碍ATP的产生。严重酸中毒时,组织表现出抗胰岛素性,影响机体正常利用糖类。挤压伤组织和肾脏的能量代谢异常,组织细胞进一步损伤,加重病程。
2.细胞代谢障碍 挤压综合征肾功能障碍时,维持细胞膜中位的“钠泵”功能障碍,影响细胞内外离子的转运,细胞内水、钠离子、氯离子增加,钾离子由细胞内渗出。细胞膜电位的变化与肾损害程度和血循环中有害性产物的浓度有关。肌酐清除率降低到6.3ml/min,细胞膜电位开始受到影响。血浆尿素浓度达到16.65mmol/L,细胞增殖过程障碍,分裂减少,其中包括红细胞、成纤维细胞、食管上皮细胞等。细胞分裂、增殖过程障碍,直接影响创伤组织、器官的修复、愈合,破坏正常消化系统黏膜的完整性。
3.能量代谢 蛋白质对维持细胞的正常代谢功能至关重要,但在创伤应激状态下,蛋白质分解增加,促进糖原异生,以满足组织修复所需要的能量。促进分解代谢的因素尚不明确。有研究显示,单核吞噬细胞释放的白细胞介素与肌肉分解代谢有关,IL-1可诱导血管内皮细胞释放前列腺素,后者促发体内的分解代谢。新近研究还发现,代谢性酸中毒可引起Mb降解,产物通过糖皮质激素相关机制促使蛋白质分解。挤压综合征能量代谢的另一特征为细胞的抗胰岛素性。胰岛素反应性降低表现为肝糖原产生的不完全性抑制,内脏器官对葡萄糖的摄取减少,同时妨碍外周组织细胞对葡萄糖的利用,结果血糖升高。
4.水、电解质平衡紊乱
(1)高血钾:钾是体内含量最丰富的一种阳离子,大部分存在于细胞内,细胞外液钾仅占2%。机体最大的细胞内钾池存在于肌肉。肌肉组织破坏可释放大量钾离子,如果因肾功能障碍,主要是GFR下降及肾小管分泌功能受损,钾排出受阻,则会出现高钾血症。尿钾的排泄量通常反映远曲小管分泌钾的速率,钾分泌通过跨细胞转运的过程,受尿液酸碱度,肾小管内尿流量等因素的影响,挤压综合征患者肾小管的病变妨碍了钾的排出。
挤压综合征高钾血症还与机体代谢紊乱有关。发生代谢性酸中毒时,血中氢离子渗入细胞内,钾离子则向外逸出,以维持细胞内、外的电子平衡;此时,阴离子变化的性质对血中钾离子浓度的影响很大,尤其是以无机酸为主引起的代谢性酸中毒。细胞对无机酸阴离子,譬如磷酸盐、硫酸盐的通透性降低,氢离子进入细胞内,细胞内钾离子则相应向细胞外逸出。此外,伤员抢救时输入大量库存血,应用含钾抗生素等药物也是导致高血钾的原因。
(2)高血磷低血钙:血清磷由无机磷和有机磷二部分组成。有机磷完全与蛋白质结合,80%血清无机磷从肾小球滤过。挤压伤机体组织受到破坏,尤其是骨骼肌损伤,释放大量的磷进入血液。体内高分解状态和代谢性酸中毒使血磷进一步升高,甚至可达6.783mmol/L。肾脏排磷障碍则加重了高血磷的临床症状。高血磷往往并发低血钙,低血钙持续至多尿期血磷恢复正常时为止。血中钙、磷的生化反应机制有待研究,可能与降钙素增高,以及骨骼系统对甲状旁腺素反应降低有关。钙、磷反应结果形成磷酸钙在组织中沉淀。用放射性钙进行研究发现,钙在损伤的骨骼肌的沉积速度远快于正常肌肉,因此推断创伤后出现钙的易位。肌肉损伤时,肌肉储存的1.25(OH)2D3释放,进而促进磷的释放,发生高磷血症。血磷升高反馈抑制肾产生1.25(OH)2D3,促使钙进入细胞。细胞内钙浓度增加,可以激活蛋白溶解酶,引起细胞自溶、坏死。此外,骨骼肌细胞受损后,肌膜通透性增加,细胞内钾外排增多,大量钠内流,进而通过Ha+-Ca2+交换,使胞内钙浓度明显上升,引起钙超载,进一步损伤细胞,而血清钙浓度则明显下降。此外,肾功能障碍时,磷不能经肾脏排出,60%~80%转经肠道排出,在肠道内和钙结合成难溶性磷酸钙,影响钙的吸收,也是低钙血症的原因之一。
(3)水潴留可伴稀释性低钠血症:一般血清钠在135mmol/L以下,甚至低于125mmol/L,主要原因是由于水潴留所致的稀释性低钠血症,以及因呕吐、腹泻、烧伤等从胃肠道或皮肤丢失过多所致的失钠性低钠血症。严重的低钠血症表现为急性水中毒、脑水肿等症状。
5.氮质血症 组织破坏和创伤后高分解代谢产生的氮不能正常由肾脏排泄,潴留于血中产生中毒症状。严重者BUH上升迅速可达25mmol/24h。临床尿毒症症状:恶心、呕吐,腹胀、腹痛,烦躁,意识障碍等并不直接与血中尿素氮水平相关。
【临床表现】
1.挤压伤 挤压部位常有压痕,皮肤擦伤。肢体呈渐进性肿胀,皮肤紧张、发亮,出现红斑、水疱、淤血斑。触诊较硬,压痛明显。肢体远端皮肤发白,皮温降低,血管搏动早期多可触及。受累筋膜腔内肌肉收缩无力,被动牵拉时患肢剧痛。关节活动受限,神经分布区域感觉减退。因此当出现这些临床表现时,应高度警惕骨筋膜室综合征的发生。值得注意的是,骨筋膜室综合征发展迅速,早期症状及体征易被误认为是外伤后的正常现象,当发病超过12h,缺血对神经及肌肉组织造成的损害已不可逆转,并出现典型的无痛(painlessness)、苍白或大理石花纹(pallor)、感觉异常(parestheia)、麻痹(paralysis)及无脉(pulselessness)等5P表现时,往往已失去最佳治疗机会,导致肢体残废甚至截肢的严重后果。
部分患者受压部位解除压迫后,由于肢体严重缺血、缺氧,以及再灌注损伤的作用,毛细血管通透性明显增加,大量血浆和含电解质的液体由血管内渗入组织间隙(第3间隙异常),肢体肿胀,并迅速加重,持续一般4~5d。严重者可有皮肤变硬、张力增强、运动失灵,远端皮肤灰白、发凉。大量液体外渗,血容量突然减少,出现休克症状,皮肤苍白,湿冷,呼吸增快,脉搏弱,脉率增加。病情进一步发展,患者烦躁不安,烦渴,四肢厥冷或发绀,脉快而细,血压下降,中心静脉压降低。各部位挤压伤临床表现特征:
(1)下肢挤压伤 大腿、小腿由于解剖结构,尤其是筋膜腔结构特征的差异,挤压伤的表现亦有所不同。
①小腿挤压伤:小腿有前侧(胫前)外侧、后浅、后深四处筋膜腔,容积小而固定,前侧筋膜腔走行腓深神经和胫前动脉,外侧筋膜腔走行腓浅神经,后深筋膜腔走行经后神经和胫后动脉,各筋膜腔内包含肌肉亦不相同。发生挤压伤时可累及单个或多个筋膜腔,表现为不同部位的皮肤紧张、压痛、红肿,相应区域感觉障碍及踝、趾关节向不同方向运动时引起剧烈疼痛;小腿前侧筋膜腔挤压伤足背动脉搏动改变,可正常或减弱,筋膜腔内压力明显增高时消失。
②抗休克裤所致小腿挤压伤:自20世纪60、70年代充气性抗休克裤问世以来,临床用于救治创伤性,低血容量性休克,获得满意的效果。但是,如果使用不当,充气压力过高,持续时间过长,亦可发生下肢挤压伤,导致严重后果。充气性抗休克裤往往引起小腿四个筋膜腔同时发生挤压伤,而且多为双侧发病,亦可涉及大腿筋膜腔。病情危重,致残率较高,应引起临床医师的重视,掌握充气性抗休克裤的应用指征,熟悉使用方法和要求,正确使用。
③大腿挤压伤:大腿筋膜腔容积较大。髂胫束较坚韧,而肌间隔和大腿深筋膜对筋膜腔内组织的限制作用不如小腿筋膜强,临床挤压伤发病率相对较低。文献有报道股四头肌筋膜腔挤压伤。股四头肌筋膜腔由股外侧肌与股二头肌之间的外侧肌间隔和股内侧肌与内收肌群间的内侧肌间隔,连接阔筋膜,围绕股四头肌形成。大腿的神经并不恒定地位于某一特定的筋膜腔内。股神经在大腿近端分出四头肌,缝匠肌肌支。股神经皮支和股外侧皮神经不受筋膜腔的限制,因此,神经挤压症状常不明显。由于大腿筋膜腔的解剖特点,腔内压力升高较小腿筋膜腔缓慢。一般症状为大腿前侧疼痛,局部肿胀,皮肤张力大。病变局限于一侧的肌肉。膝关节屈曲受限,被动屈膝时大腿前侧剧痛。
(2)臀部挤压伤:可见于臀部挤压、殴打伤后,或者长时间自身体重压迫。主要症状为臀部皮肤红斑、硬结,压痛。臀区肿胀,下肢无力,不能负重,活动受限。被动屈髋时引起臀部剧痛。部分可出现坐骨神经挤压症状,神经支配区域感觉障碍,肌力减退,跟腱反射减弱或消失。
(3)上肢挤压伤
①前臂挤压伤:前臂分背侧与掌侧筋膜腔,多见于骨折后夹板、石膏固定,伤口包扎过紧,或重物挤压。掌侧挤压伤多见。前臂掌侧筋膜腔起于肱桡肌内侧,止于尺骨背侧,筋膜腔内包括前臂屈肌、旋前圆肌、尺动脉、桡动脉、正中神经和尺神经。挤压伤时出现屈拇屈指无力,被动伸拇、伸指时引起疼痛。屈肌肌腹部压痛。筋膜腔压力明显增高时出现正中神经和尺神经症状,手掌侧感觉障碍。
②上臂挤压伤:上臂挤压伤较少见,多系重物压迫,或身体自压所致。有报告止血带压迫和肱三头肌腱撕脱伤后发生挤压伤。上臂内侧肌间隔和外侧肌间隔将上臂分为前、后两个筋膜腔,上臂前侧筋膜腔内有肱二头肌,喙肱肌、肱肌、肱桡肌和桡侧伸腕长肌的起始部。肱动脉,肱静脉,贵要静脉,正中神经,桡神经都穿经上臂前侧筋膜腔。临床症状主要是上臂前侧肿胀,疼痛,肘关节呈半屈位,上臂前侧皮肤张力高,压痛,被动伸肘时上臂屈侧疼痛加剧。挤压、缺血严重时累及正中神经和桡神经,出现支配区域的运动、感觉障碍。
上臂后筋膜腔内有肱三头肌,肱深动脉,尺神经。挤压伤时上臂后侧肿痛,肘关节活动受限,被动屈肘时上臂后侧剧痛。
③手部挤压伤:主要有大鱼际间隙和掌中筋膜间隙。大鱼际间隙挤压伤主要累及大鱼际肌。拇指对掌、屈曲无力,大鱼际紧张、膨隆、压痛。被动伸拇疼痛加剧。掌中间隙挤压伤引起筋膜腔内压力升高,屈2~5指无力,被动伸指时疼痛,掌中部肿胀,压痛。
2.挤压综合征
(1)全身表现:挤压物较重,压力较大,或挤压时间较长,解除挤压后,受挤压肢体明显肿胀,可出现全身代谢紊乱。主要表现为中毒症状、全身无力、紧张、食欲下降、恶心、呕吐、腹胀、腹痛。由于血容量突然减少,患者可能出现血压下降,收缩压10.64~9.31k Pa,心率快,脉细弱,体温偏低。随着病情的发展,发生意识障碍:有的躁动不安,意识恍惚,或呈现兴奋状态;有的表情淡漠、少语、或呈现嗜睡状态,严重者可致昏迷。皮肤潮凉、苍白,睑结膜呈贫血样,眼窝塌陷,口渴。末梢循环差,唇指(趾)发绀,甲床血流减缓。值得注意的是部分伤员肢体或者躯干解除挤压后,早期精神状态正常,甚至能下床行走,但已发生严重挤压伤。如果临床医师掉以轻心,对病情估计不足,缺乏持续、细致的临床观察和及时有效的诊断、治疗措施,患者可因酸、碱代谢和水电解质紊乱,突发心脏停搏。
(2)肌红蛋白尿:肌红蛋白尿出现在伤后早期,呈深褐色或者红棕色,尿中Mb的浓度在解除挤压12h达到高峰,持续时间一般为12~24h。部分患者同时伴有肾区胀痛。一般肌红蛋白尿与肢体肿胀程度成正比,肌红蛋白尿越严重,持续时间越长,发生ARF的可能性越大;但临床肌红蛋白尿患者不一定都发生ARF,亦可见短暂肌红蛋白尿后发生ARF者。因此,临床对严重挤压伤患者早期应密切观察小便情况,可留置导尿管,观察每小时尿量、尿色、渗透压、pH等。如果发现有深色或红棕色尿时,首先要与血尿和药物所致的色素鉴别。药物性色素尿潜血试验阴性,镜下无红细胞和色素管型,血尿镜下可见大量红细胞,一般无色素管型。肌红蛋白尿和血红蛋白尿都显示尿联苯胺试验阳性。Mb的分子量为17 000,比血红蛋白少,血清中无特殊结合蛋白质,很容易从肾小球滤过,因而从损伤的肌肉组织中释放后迅速从肾脏排出。血红蛋白分子量为68 000,血液中与亲血色球蛋白结合,游离血红蛋白则使血清呈现红色。因此,可以观察血清反应鉴别血红蛋白尿和肌红蛋白尿。方法为:取患者血2ml,静置分离,如血清清亮,不呈红色,说明未发生血管内溶血,则尿中色素为Mb所致。也可采用盐析法鉴别:取2.5g硫酸铵,加入5ml新鲜尿液,摇匀,血红蛋白被析出,上清液的尿色清亮,Mb不被析出,尿液颜色不变。此外,还可以进行血清亲血色蛋白浓度测定。亲血色蛋白与血红蛋白结合,形成亲血色蛋白-血红蛋白复合物,血清亲血色蛋白的浓度下降。Mb不与亲血色蛋白结合,血清亲血色蛋白的浓度不变。如果患者同时有血红蛋白尿和肌红蛋白尿,上述方法较难鉴别时,可进行其他特殊检验法,比如放射免疫测定,血细胞凝集反应,免疫扩散法和免疫电泳法都可测出尿中的Mb。Mb释出后很快从肾脏排出,一般2d后尿液逐渐变清,尿Mb试验转为阴性。
血Mb半衰期仅为1~3h,6h后从血液中完全消失,绝大部分由肾脏快速排泄,极少量由单核吞噬细胞系统清除,肾衰时Mb大量潴留,血浓度增高,故血Mb因波动大、干扰因素多,对于诊断RM无直接临床意义。肾功能正常时肾脏对Mb排泄快,尿中浓度高,故尿Mb测定较血Mb特异性强,但尿Mb排泄受GFR、尿量和蛋白结合率影响,敏感性不高,故血尿Mb测定只能作为诊断RM的参考指标。
(3)尿液其他改变:早期尿量明显减少,每天尿量少于400ml为少尿,少于100ml为无尿。尿比重升高,尿液呈酸性。如果没有严重高钾血症、氮质血症或其他严重合并症,约1周进入多尿期,尿比重下降,最后可固定在1.010左右,可能出现脱水、低钾血症、缺钠性低钠血症等水、电解质紊乱等。挤压部位发生感染,坏疽,或者并发全身感染时,患者可不出现多尿期,或已进入多尿期后又复转到少尿期。进入多尿期的部分患者也可以因严重全身感染、尿毒症、多脏器衰竭等,抢救不及而死亡。
(4)高钾血症:血钾在少尿期可以每日2mmol/L的速度迅速上升,甚至24h内升到致命水平。高钾血症是少尿期患者突然死亡的常见原因。高血钾引起神经-肌肉系统的兴奋性改变,当肌细胞处于极化或者除极状态时,不能产生动作电位,出现正常反应功能障碍,主要表现为肌无力和肌麻痹,腱反射减弱或消失,通常只累及外周神经和躯干、肢体肌肉,当血清钾高于8mmol/L时,可因呼吸肌麻痹骤然死亡;中枢主要表现为神志淡漠,肢体感觉异常等。高血钾对心肌的抑制主要表现为心脏收缩无力、心律失常,来不及测定血清钾时,可根据心电图表现初步推测是否存在高血钾:>6mmol/L,Q-T间期缩短;接近8mmol/L,心电图的心前导联出现高尖的T波;8~9mmol/L,P波电压变低,P-R间期延长;9mmol/L以上时,可出现P波消失,QRS波增宽,酷似传导阻滞,也可出现Ⅱ度或完全性传导阻滞,如继续升高,QRS波渐变宽和T波融合,呈正弦波,出现室颤,心肌收缩无力,停搏于舒张期。
(5)高血磷、低血钙:挤压综合征ARF可发生低钙血症和高磷血症,但同时伴有酸中毒,使细胞外游离钙增多,故可不发生低钙常见的临床表现;但低钙可使高钾血症表现更为突出,加重了高血钾对心肌的毒性作用,使其更易诱发心律失常。
(6)代谢性酸中毒:组织缺氧,乏氧代谢产酸,肌肉缺血坏死后,有大量的酸性物质释出,使体液的pH降低。肾小管排酸功能障碍,出现代谢性酸中毒。血中pH<7.35,剩余碱(BE)标准碳酸氢盐(SB)下降,PCO2正常或稍降低。患者出现意识淡漠,疲乏,嗜睡,呼吸深而快,心率加快,腱反射减弱或消失等症状。代谢性酸中毒还可以加重水电解质紊乱,影响机体正常代谢和生理功能,加重挤压综合征的临床症状和体征。
(7)氮质血症:严重创伤后组织分解代谢旺盛,体内蛋白质分解增加,大量中间代谢产物积聚,非蛋白氮、尿素氮迅速增高。肾功能障碍时,蛋白质的代谢产物不能经肾脏排出,潴留于血液中产生全身中毒症状。患者出现厌食、恶心、呕吐、头晕、烦躁,严重者有意识障碍、抽搐、昏迷等酸中毒、尿毒症的一系列表现。尿素氮升高的程度并不与临床症状的严重性一致。然而,血中尿素氮升高的速度越快,患者死亡率越高。
(8)合并症:挤压综合征ARF时,还可以合并消化道出血,脂肪栓塞,急性呼吸窘迫综合征(ARDS),最终并发多器官衰竭(MOF),往往因抢救不及导致死亡。
【诊断步骤】
1.挤压伤
(1)注意局部症状和体征:详细全面的查体对挤压伤的诊断至关重要,尤其在处理批量收容患者时往往侧重对多发伤合并其他脏器损伤或并发症的救治,还有因中毒等非暴力原因所致的肌肉组织损伤,内科医师大部分只注意原发病因的治疗,而很少注意肢体局部情况。此外,重症患者多处于意识不清状态,不能主诉肢体局部症状。以上因素导致了对病情观察的忽略,肢体局部改变被误诊为挫伤、扭伤、静脉血栓等,当病情确诊时已发展到相当严重的地步。
(2)血液检验。①血电解质:钾、钠、氯、钙、磷,Mb、血尿素氮,肌酸、肌酐。有报道血肌酐浓度与肢体受累的数目呈正相关。②肌肉细胞内的谷草转氨酶、乳酸脱氢酶、肌酸磷酸激酶等酶的检测,血中这些酶含量增长越快,反应肌肉缺血、坏死的程度越严重。如肌酸磷酸激酶参与机体内ATP代谢,其MM同工酶广泛分布于骨骼肌和心肌细胞,正常情况下血清中有一定量的释放,为24~170U/L,机械性和缺血性损伤可大量释放入血,其增高的幅度取决于损伤的性质和程度,与筋膜室压力的变化也是一致的,且与ARF发生率和严重程度呈一定相关性。血中肌酸磷酸激酶半衰期长达1.5d,较血尿Mb更为敏感,具有肌肉损伤早期诊断的价值,并可指导筋膜室切开减压时机的选择。
(3)尿液检查:尿常规、尿比重、渗透压,以及尿液电解质测定和Mb的测定与鉴别。一过性肌红蛋白尿,尿色为深褐色或红棕色,尿液呈酸性。
(4)筋膜腔内组织压测定:筋膜腔内压力升高是挤压伤后组织一系列病理改变的结局,也是决定临床诊断、治疗、判断预后的重要指标。近年来,各国学者研究、设计了多种筋膜腔内压力测量方法,临床较常见的有以下几种。
①穿刺测压法:将通过塑料管与压力传感器相连的穿刺针插入筋膜腔内组织,即可测出组织内压力。该法操作简便,不需要昂贵的仪器、设备,临床常用;但其易受测压时组织内注入的液体、测压部肌肉收缩等多种因素的影响,且不能持续测压。连续输入测压法,可连续测压,且误差较穿刺法小,但测压时需向导管内注入液体维持通畅,因此,测量值也受注入液体的影响。
②灯芯纤维导管测压法和裂隙导管测压法:灯芯导管经注满肝素盐水的连接管与压力传感器连接,将穿刺针插入肌肉进行测压。裂隙导管的末端有5个对称的裂隙,操作同灯芯导管法。这两种测压法不需要向组织内注入液体,因此测量准确性较高,而且能连续测压,便于监测筋膜腔内压力的动态变化,为临床诊断、治疗提供依据,实用性较强。但这两种方法的设备均较复杂,仪器价格昂贵。
③其他:还有胫前间隔无损伤测压法、固态传感器导管法、中心静脉压力表法等,临床都有应用报道。
筋膜腔内组织压>3.99kPa,或比舒张压低2.66~5.985k Pa,临床症状符合,可以诊断挤压伤。患者全身循环衰竭,血压降低时,较低的筋膜腔内组织压即可引起肌肉的灌注不良,肌肉缺血,坏死,发生挤压伤,临床诊断时,应予注意。
(5)其他项目检查:可进行动脉搏动描记图,或者血管造影,了解挤压伤肢体的血管反应和血流情况。B型超声图像显示肌肉厚度变化,有助于对肌肉损伤和反应程度的判断。后期可做肌电图检查,了解神经、肌肉的损伤情况和范围。
2.挤压综合征
(1)主要指标:①挤压伤病史和临床表现;②出现严重肌红蛋白尿,尿中出现蛋白、红细胞、白细胞及管型;③持续少尿(<400ml/24h)或无尿(<100ml/24h)48h以上;④血肌酐和尿素氮每日递增44.2μmol/L和3.57mmol/L;血钾每日以1mmol/L上升,出现高血钾;⑤经补液及利尿药激发试验排除肾前性少尿;⑥脱水,创伤性休克,代谢性酸中毒等全身循环衰竭的临床表现;⑦应进行中心静脉压、肺动脉楔压和血气监测。
(2)化验室检查:化验室检查包括血液、尿液的检查,项目与挤压伤实验室检查相似,但随着病程的发展,各项指标出现相应变化,观察重点亦应有所转移。如挤压伤发病初期以肌肉组织破坏及其全身效应为主,发生ARF后则以水、电解质、酸碱平衡失调为主,此时可能因治疗措施的实施,肌肉破坏已经停止。此外,近年实验及临床研究发现,发生ARF时,尿中H-乙酰-β-D氨基葡萄糖苷酶(HAG)转酰基酶(AAP)和γ-Gt等酶,尿脱落肾小管上皮活细胞计数升高,以及生长因子含量下降,远早于肌酐、尿素氮的变化,是非常有希望的预警诊断指标。
(3)其他项目辅助检查:肾穿刺活检以及肾小管Mb免疫组化法检测能帮助确诊;肾脏核素检查,B型超声检查,协助了解肾脏情况。
【救治原则】
1.现场急救及早期处理 灾害事故中人员发生严重创伤或挤压伤者,早期处理恰当与否直接关系到病情的发展及其预后,应从现场急救开始,密切观察,及时发现病情变化,采取有效、果断的治疗措施。
(1)解除压迫,尽快转移伤员至安全地带,避免二次受伤。
(2)镇静、止痛,缓解紧张情绪和受伤部位的疼痛。
(3)妥善固定受伤肢体,临时制动,避免加重损伤,便于搬运伤员。尽量不用加压包扎或止血带,但如肢体挤压超过6h,肌肉有明显损伤坏死征象,应立即使用止血带,以减少毒素吸收。包扎绷带应随时调整松紧,以防伤肢肿胀后绷带压力过大。
(4)碱化尿液:可用5%碳酸氢钠100~200ml或7ml/(kg·d)静滴;或碳酸氢钠8g溶解于1 000ml饮水中口服,可以纠正代谢性酸中毒,并碱化尿液;静注甘露醇以渗透性利尿;氢化可的松可缓解抗原抗体反应,减轻溶血,增加RBF。
(5)患肢严禁抬高、按摩、热敷:组织压高于静脉压的情况下如抬高患肢“消肿”并不能达到促进静脉回流的作用,反而会降低动脉压,导致小动脉关闭,使发生肢体功能丧失的ICP阈值降低。
(6)肢体创伤严重者必要时可考虑截肢。
(7)有效控制创伤后全身反应,保持良好的微循环和有效的肾灌注。积极处置重要脏器的损伤,都有助于减少ARF的发生。
2.抗休克 受伤肢体解除压迫后迅速肿胀,出现“第3间隙异常”。组织大量破坏,代谢产物聚集,毒素吸收,血管扩张,通透性增加,有效循环血量减少,血压下降。应及时补充液体,扩充血容量,纠正低血容量休克和中毒性休克,保证肾血流量的供应。补液量根据休克程度和尿量来决定。一般先给平衡盐或生理盐水,后给低分子右旋糖酐等胶体液。右旋糖酐每日用量不超过1 000ml。必要时输入血浆和新鲜血液(不宜输入大量库存血,避免增加肾脏负担)。晶体液与胶体液的比例为1∶1或者1∶1.5。输液速度应根据临床症状、血压、中心静脉压和肺动脉楔压调整。如果PaO2降低,出现缺氧症状,可连续或间断给氧。并发ARDS时及时采用机械通气,宜用PEEP。此外,应避免应用去甲肾上腺素等引起肾血管强烈收缩的升压药物。
3.防治感染 挤压伤由于伤口污染、肌肉缺血坏死,极易发生感染,局部组织感染,毒素吸收,组织细胞破坏加速,加重氮质血症和高血钾及ARF的临床表现。继发感染是仅次于ARF的致死原因,有效防治感染是救治挤压伤和挤压综合征的重要原则之一。
(1)治疗早期应采取防治措施,保护伤口,减轻污染,保持伤口引流通畅,必要时予切开引流,清除坏死组织。
(2)及早应用足量有效的抗生素 先选用1或2种广谱抗生素。伤口创面、血液的细菌学检查和药物敏感性试验结果回报后再进行调整,选用敏感抗生素,宜2或3种联合使用。
(3)预防破伤风和气性坏疽。
(4)避免使用对肾脏功能有较大影响的药物,并调整用药方式:挤压伤应用抗生素时,医师可能只注意局部伤情而忽略不恰当的用药可能在肾脏功能已经遭受损害的基础上进一步使其恶化。抗生素应用应注意:①选用无肾毒性或肾毒性小的抗生素,氨基苷类、新型青霉素Ⅱ、头孢类抗生素、万古霉素、磺胺类、两性霉素B对肾脏功能都有一定影响,有时停药后毒性作用方才出现;必要时临床监测血中抗生素的浓度,严格控制用量;②根据肌酐清除率调整剂量和给药间隔时间。
用药剂量=常规用药剂量×患者肌酐清除率/正常肌酐清除率
给药间隔=常规间隔时间×正常肌酐清除率/患者肌酐清除率
肌酐清除率=[(140-年龄)×体重(kg)]/[72×血清肌酐(mg/L)×0.1]
其他原因的ARF用药及抗生素外的其他药物使用也应符合以上原则。
4.局部处理 适时有效地处理受挤压肢体是治疗挤压伤、挤压综合征的基本环节。伤情较轻,挤压部位肿胀不明显,远端肢体无明显血运障碍和功能影响时,可先制动肢体,密切观察。如果挤压肢体迅速肿胀,远端血液循环障碍,应及早切开筋膜腔,充分减压;早期及时诊断、彻底减压是救治的关键。对于延误诊治的患者,一经确诊,应及时施行减压术,亦可望获得良好的预后。
(1)筋膜腔减压引流
①解除筋膜腔内神经、肌肉、肌腱、血管的压迫,改善肢体循环,减轻肿胀,避免组织进一步缺血、变性、坏死,利于后期伤肢的功能恢复。
②防止或减轻有害物质吸收入血。
(2)筋膜腔早期切开减压的指征
①肢体进行性肿胀、局部皮肤张力增大,出现明显的神经肌肉功能障碍。
②肌红蛋白尿。
③肢体远端循环障碍。主要根据末梢循环和静脉回流情况判断,不以动脉脉搏消失为准。
④筋膜腔内压>3.990k Pa,或者比舒张压低2.660~5.985k Pa。
关于实施筋膜腔切开减压的组织压力临界值的问题,目前尚有争议。实验研究报告引起筋膜间隔内组织变性、坏死的组织压力值相差较大,可能与实验模型、方法和测压手段的不同有关。也有作者提出不同个体,不同解剖部位的组织对筋膜间隔内压增高的耐受性不同。目前,临床用作参考值的筋膜腔切开减压的指标为组织压达到3.990k Pa以上;组织压比舒展压低2.66~5.98k Pa。这被认为是骨筋膜室综合征的迫近期,已有筋膜室切开减压的指征。因此,临床应严密观察症状、体征,动态监测骨筋膜室内压变化,并结合患者全身情况,综合分析,适时掌握手术时机。
(3)筋膜腔切开减压原则
①病情危重时先输入液体纠正血容量不足或休克,然后及时切开减压。
②一旦症状典型,诊断确立,应及早切开,以发病后6~8h为宜,尽早手术对肢体功能的恢复有较好的效果;晚期切开不仅对休克、ARF不利,而且有增加感染机会,使感染毒素扩散之虞。
③受累筋膜腔都要切开,选择肌肉丰富的部位,沿肢体纵轴切开,不暴露肌腱,避开主要血管神经。
④术式有皮肤多处小切口、皮下潜行筋膜切开及大切口等,有人认为大切口能使受累筋膜室减压更彻底,效果可靠。
⑤术中注意彻底清除坏死组织及血肿,充分引流,以减少机体对有害物质的吸收。
⑥术后应常规抗感染,并给予低分子右旋糖酐及血管扩张药等,防止血栓形成及血管痉挛。
⑦减压切口无菌换药,随时清除坏死组织;切口延期或二期缝合,范围广泛时植薄皮片覆盖创面。
(4)严格掌握截肢适应证与时机 截肢将导致伤者终身残疾,但毒素一旦吸收入血再行截肢,则无法避免挤压综合征的发生及致死,因此截肢应慎重而果断。以下情况可考虑截肢:
①挤压伤面积占伤肢40%以上,时间4h以上;或伴粉碎性骨折,估计无法保留者。
②伤肢无血运或者严重血运障碍,肢体广泛坏死,估计难以存活者。
③伤口感染不能控制,或合并特异性感染,如气性坏疽等,引起全身严重感染和中毒症状,危及生命者。
④合并全身多发伤、复合伤,有时需要牺牲肢体,抢救生命。
⑤合并慢性疾病,如心脏病、脑血管病、慢性肾炎,或高龄伤员。
5.保护肾脏功能
(1)碱化尿液:补碱可纠正代谢性酸中毒,降低血清钾,并碱化尿液,减少Mb在肾小管内的沉积和其毒性作用。轻症输入平衡盐(两份等渗盐水,1份等渗碱溶液)可使尿液呈碱性和中性。须输入高渗碱性溶液,成人每日可输入5%碳酸氢钠200~800ml。乳酸钠输入体内后需经过肝脏代谢才能发挥作用,病情较重,一般情况较差时,尽量不用。补碱还可同时纠正代谢性酸中毒,降低血清钾。补碱量要根据尿的pH、血BUH水平及血气监测结果及时调整,避免导致代谢性碱中毒(参见本节相关内容)。
(2)促进有害物质排泄:补充血容量有利尿作用,有助于Mb、代谢产物和组织毒素的排出,如出现明显肌红蛋白尿、少尿症状时,还需要加用利尿药。一般在适当补充血容量后常规应用利尿药。目前常用药物为20%甘露醇,2g/(kg·d)体重,分次输入。甘露醇为渗透性利尿药,可使肾小管内流量增加,防止Mb等有害物质沉积,同时可使肾间质脱水,解除肾小管压迫,减轻肾血管痉挛,增加肾血流量。新近研究证明:大剂量甘露醇对伤肢亦有保护作用,可减少横纹肌溶解后肌球蛋白、尿酸盐、磷酸盐等肾毒性物质的释放,促进血管外液向血管内转移,降低组织压,减轻挤压伤局部临床症状,起到扩充血容量和保护肾脏功能的作用。对早期患者应用甘露醇后还可以逆转病程。
其他措施:①呋塞米,即速尿,每次40~100mg,静脉注入,4~6h可重复使用,总量不超过2g/d;②依他尼酸钠,50~100mg,静脉注入,3~4次/d;③利尿合药,10%葡萄糖液500ml加入普鲁卡因2g,氨茶碱250mg,维生素C 1g,咖啡因500mg,静脉滴注,有扩张肾血管、增加RBF、利尿等作用。已出现少尿或尿闭时,按等比级数递加速尿的剂量,有时可使尿量增加。如利尿作用仍不明显,不应盲目加大利尿药剂量,而应采取积极措施寻找病因,对症处理并加强支持疗法,必要时及时进行透析治疗。
(3)解除肾血管痉挛:早期应用解除肾血管痉挛的措施对肾脏功能的保护非常必要,关键在于保持肾血流量及肾灌注压力于最佳状态,纠正肾髓质缺氧或使缺氧减少到最低限度,防止肾脏进一步受损伤。此外,少尿期应用利尿药有时作用不明显,主要原因是肾小球毛细血管腔狭窄及滤过网眼变小、闭塞,血流极度下降,滤液减少所致。山莨菪碱(654-2)可显著改善上述情况,每次60~80mg,2~6h 1次,还有罂粟碱,多巴胺、苄胺唑啉等药物静脉滴入。小剂量多巴胺0.5~2μg/(kg·min)(即所谓肾脏剂量)可兴奋两类多巴胺能受体,可降低肾血管阻力,增加RBF、GFR和尿钠的排泄,抑制Ha+-K+-ATP酶活性,但对肌酐的清除无效;剂量较大时虽可降低肾血管阻力,增加肾血流量,但对全身的作用远较对肾脏的作用明显,主要是可能带来潜在的心脏不良反应,兴奋α受体,收缩血管,引起全身的血流动力学改变,产生不利影响。
创伤和低血压导致肾血管痉挛时,还可采用普鲁卡因肾周注射封闭,对缓解肾血管痉挛、改善肾血流灌注具有一定效果。
(4)改善能量代谢:补充ATP可在缺血缺氧情况下给细胞直接供能,启动线粒体的能量代谢,增加ATP合成。可用能量合剂静滴,具有促进代谢、降低血钾的作用。创伤可能有高血钾发生,能量合剂应以ATP、胰岛素为主。高血糖素、甲状腺素等都有促进能量代谢的作用。目前还有ATP-MgCl2制剂,除改善细胞能量代谢外,还具有扩张血管,改善细胞内外钠、钾、镁平衡失调,抑制钙聚集的作用;该药制剂分A液和M液各2ml,分别含ATP100mg和MgCl232mg,1次用量5mg/kg,或A液、M液各1~2支,1次/d,使用时先将A液注入5%葡萄糖液250~500ml,混匀后加入等体积的M液混匀,初试滴速<20滴/min,5min后可增至<50滴/min;滴速过快有降压作用,有胸闷、全身灼热等反应,禁用于新近心肌梗死和脑出血患者。
(5)减轻细胞内钙超载,对抗自由基损害:阻滞钙离子内流可防止细胞损害,但多数钙离子拮抗药可降低血压,应用时需加以注意,小剂量维拉帕米(120~240mg/d)降压作用不明显,可试用。
自由基清除剂则可使血管通透性降低,减轻缺血性损伤,保护脏器功能。氧自由基清除剂包括小分子抗氧化物(维生素E等)、大分子抗氧化物超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)等。维生素E主要提供氢原子给自由基,使之成为稳定的分子;别嘌呤醇减少氧自由基的形成;葡萄糖、甘露醇是OH·的清除剂;SOD催化歧化反应,清除O2,生成H2O,过氧化氢酶催化H2O2分解成水,起到解毒作用;辅酶Q具有较强的抗氧化作用。以上均可试用,但SOD、CAT等虽有较强的清除氧自由基作用,却非临床常规应用。
6.高血钾的处理 高钾血症是ARF最为凶险的病理生理变化,如出现高钾血症,应立即采取果断措施,进行降钾的治疗。血钾如有升高趋势,即使未超过正常范围,也应进行严密检测,如达到6.5mmol/L并有明显心电图异常,或超过8mmol/L,即需紧急进行降低血钾的治疗。治疗过程中,应对血钾和心电图进行连续监测。
(1)紧急处理
①最迅速的方法是拮抗钾对神经-肌肉细胞动作电位的影响,将钙通过氯化物或葡萄糖酸盐的形式静脉输入以提高细胞外液钙浓度,可减低阈电位,恢复正常电位差,拮抗高钾血症对心脏电压的影响。这种治疗不能改变血钾浓度,效力只能维持20~30min,但可为随后的降钾治疗赢得宝贵的时间。具体的做法是静脉输入10%葡萄糖酸钙40~100ml,数分钟后即可见效,但持续时间较短。
②快速滴入Ha HCO344~48mmol(3.7~4.0g),促使钾重新分布,起效快,但维持时间短,如反复使用,还可能会导致容量增加,体液超负荷,因此这也只能是为赢得时间而采取的一种急救措施。
③静脉用胰岛素,同时使用葡萄糖以防止低血糖,也可以使钾从细胞外转移到细胞内,可按照3g葡萄糖与1U胰岛素的比例静滴,输入25%葡萄糖液300ml和25U胰岛素可降低血钾1mmol/L;此法降钾效力可以维持相对较长的时间。
④严重高血钾应立即进行透析。
⑤口服或保留灌肠,离子交换树脂如聚磺苯乙烯40g/d,分次口服,能使血钾在24h内降低1mmol/L。此法可消除大量的钾,但降血钾速度较慢,单独应用往往难以满足需要,应与以上几种方法配合使用。
(2)治疗措施
①预防:积极处理挤压伤肢体,早期切开减压,防治感染。
②避免含钾饮食和药物的摄入,不输库存血。
③输入葡萄糖、能量合剂,减轻蛋白质分解。应用促进蛋白质合成药物,如苯丙酸诺龙、丙酸睾酮等。
④纠正缺氧、酸中毒。
7.纠正代谢性酸中毒
(1)碳酸氢钠溶液:具有作用迅速、疗效确切的优点。紧急抢救时可用5%碳酸氢钠2~4ml/kg体重,0.5~1h内快速静滴,随后根据CO2CP值计算用量:5%Ha HCO3需要量(ml)=[CO2CP下降值(容量%)/2.24]×体重(kg)×0.5因机体具有一定调节能力,每次按计算量的1/2给药。
(2)三羟甲基氨基甲烷:是不含钠的强力碱性缓冲剂,能在细胞内外同时起作用,能同时纠正代谢性和呼吸性酸中毒。可用3.6%三羟甲基氨基甲烷2~3ml/kg体重静滴。该药从尿中排泄,有利尿作用,少尿和无尿情况下不宜使用。
(3)乳酸钠输入体内后需经过肝脏代谢才能发挥作用,病情较重,一般情况较差时,尽量不用。
(4)注意补足热量,减少组织分解。
8.补液治疗 发生创伤、低血容量休克等情况时需补液支持治疗,但如出现肾功能障碍,则应严格控制补液量,既满足机体需要,又要防止摄入过多液体导致体液潴留。补液原则可参照急性肾功能衰竭一节。
9.人工肾脏替代治疗 挤压综合征ARF时,血中BUH、钾的上升速度比一般ARF快,因此,提倡及早进行透析治疗,迅速清除体内过多的代谢产物,减少心血管并发症的发生,以免肾功能发生不可逆改变。挤压伤后多种免疫细胞激活,产生大量炎症因子;机体处于高分解代谢状态,需积极静脉营养;创伤后往往出现血流动力学不稳定,这些问题在挤压综合征患者较一般ARF患者更为突出,血液净化措施中CRRT作为一种新技术,克服了传统IHD的缺陷,可更好地解决这些问题,在抢救挤压综合征中具有其独特的优势。关于人工肾脏替代治疗的详细内容参见ARF一节。
10.热量营养的摄入 严重创伤后组织分解代谢旺盛,机体多有营养不良,会影响组织和器官损伤后的修复,降低机体免疫反应。因此,挤压伤、挤压综合征治疗更应强调热量和营养的补充。
正常人每日需要能量1 800kcal(1kcal=4.184kJ),主要由葡萄糖供给。创伤后能量需求往往增加100%~200%,蛋白质分解是葡萄糖的主要来源,因此患者中常见严重蛋白质分解导致的负氮平衡,还可发生糖耐量降低和胰岛素抵抗、脂肪分解障碍等,进行营养支持治疗时应予注意。常用营养补充途径有胃肠道营养(口服、管饲)和静脉营养。胃肠道高价营养液(要素饮食)含高热量、高氨基酸,每日可供热量2 500~3 000kcal,灌入后不经消化,或稍经消化即可吸收,无渣、少渣。静脉营养可由周围静脉输入葡萄糖、氨基酸和脂肪乳,或经腔静脉输水、电解质和高价营养物质。静脉营养各成分含量要均匀,每天供氮0.2~0.24g/kg,热量40~45kcal/kg(170~190kJ/kg),葡萄糖浓度不宜过大,氨基酸和葡萄糖同时滴入,氮和热量比为1∶150~200kcal(630~840kJ),糖类和脂肪为6∶4或5∶5,脂肪提供的热量不应超过60%和2.5g/kg。
11.高压氧 用高压氧治疗挤压伤和挤压综合征具有增强红细胞的可变性、抑制凝血系统、降低血液黏稠度、改善微循环的调节功能,并增加溶解于血浆中的氧量,使组织供氧充分,有利于细胞氧代谢和血管再生。挤压伤后,在外科治疗(如切开减张)的前提下,合理应用高压氧治疗可使组织血供得到明显的改善,渗出减少,组织压下降,从而加大了动静脉压,同时可使小动脉重新开放,解除缺氧-组织水肿的恶性循环。
12.中西医结合疗法 挤压伤外科处理的同时,结合中医辨证施治,可以改善患者全身和局部情况。
中医学认为,肢体、躯干受挤压后气滞血瘀,治则为活血化淤。津液停留,水湿外溢,发生肢体肿胀,水湿停留内,则小便不通,治则化湿利水通二便。基本药方可选用:丹参30g,茯苓25g,红花10g,桃仁10g,泽泻10g,大腹皮15g,生地黄25g,生黄花30g,厚朴10g。预防或治疗ARF则可根据病程中不同表现辨证施治,应用大黄,牡蛎、皂角、芒硝、车前子、泽泻、党参、竹茹等药物,予方剂口服。康复期可用党参、当归、川穹、伸筋草等药物,以益气养血、舒筋活络。
【预后】 挤压伤、挤压综合征的预后取决于早期处理的效果,挤压伤早期及时减压,控制感染,创面延期、二期闭合或植皮覆盖,可完全恢复肢体功能。
肢体持续缺血6h以上,肌肉变性坏死,纤维组织修复,出现挛缩,影响肢体功能,2个月内挛缩症状逐渐加重,此后稍有恢复,一般上肢伸肌浅层肌较屈肌深层肌恢复明显;神经亦可因缺血变性、坏死,或瘢痕压迫丧失功能。挤压伤早期肢体固定,恢复期可进行功能锻炼,辅以理疗、按摩、中药熏、针灸、电刺激,促进功能恢复。观察半年至1年,不恢复者可考虑手术治疗,分别采用肌腱松解延长术或肌腱转移重建肌肉功能。根据可利用肌肉的情况,修复重要和基本的功能。关节挛缩可采用关节囊韧带松解术,挛缩肌剥离、前移,关节功能位融合术、成形术。近年采用显微血管神经吻合,游离肌肉移植,取得了满意疗效。
关于挤压综合征肾脏功能受损的预后情况参见相关章节。
(靳风烁 梁培禾)
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