高壓氧療法在急性失血恢復中的應用與成效

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一項針對24隻新西蘭白兔的研究顯示，高壓氧療法（HBO）在急性30%血液損失的情況下有助於加速恢復。實驗結果顯示，接受HBO治療的兔子在48小時內的血紅素損失為29%，顯著低於對照組的37%。此外，HBO組在11天內恢復至基線血紅素水平，而對照組則需14天。這項研究強調了HBO作為血液損失替代治療的潛力，尤其在輸血不可行的情況下。

Facilitation of Recovery From Acute Blood Loss With Hyperbaric Oxygen

高壓氧促進急性失血恢復

Wright JK, Ehler W, McGlasson DL, Thompson W. Facilitation of recovery from acute blood loss with hyperbaric oxygen [published correction appears in Arch Surg 2002 Oct;137(10):1100]. Arch Surg. 2002;137(7):850-853. doi:10.1001/archsurg.137.7.850

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/12093345/

Abstract

Hyperbaric oxygen (HBO) has been used for more than 25 years as therapy for extreme blood loss in cases where transfusion has been unavailable. The use of HBO for lesser amounts of blood loss to avoid the transfusion of blood products has not been investigated.

Hyperbaric oxygen up-regulates hemoglobin synthesis after acute blood loss in an animal model of moderate (30%) blood loss.

Twenty-four New Zealand white rabbits were bled to a calculated loss of 30% of the circulating blood volume. The rabbits received Ringer lactate infusions to correct hypovolemia and were divided into 2 groups: a control group and a treatment group receiving HBO.

One group of 12 animals received no treatment other than Ringer lactate resuscitation, whereas the other group of 12 received 5 HBO treatments in the 4 days immediately following blood loss. Hemoglobin levels and reticulocyte counts were monitored for 14 days after the bleeding episode.

The control group was more affected by the blood withdrawal than the HBO group, reaching a low of 37% hemoglobin loss compared with 29% hemoglobin loss at 48 hours (P<.001). The HBO group recovered faster, reaching the baseline level of hemoglobin in 11 days as opposed to 14 days for the control group (P<.001). Reticulocyte counts were not significantly affected by HBO treatment.

Treatment with HBO favorably affected recovery from moderate (30%) acute blood loss, resulting in lessened effects at 48 hours and hastening recovery to baseline hemoglobin levels. Our results support the data gained from clinical experience treating extreme blood loss with HBO.

THE TREATMENT of acute hemorrhage remains a challenge in trauma surgery. With the possibility of disease transmission through blood products and the increasing scarcity of blood, the development of other treatments for blood loss is increasingly important. More than 25 years ago, Hart1 was able to demonstrate that hyperbaric oxygen (HBO) is an effective and lifesaving treatment for patients with anemia due to extreme blood loss. Hyperbaric oxygen has also been used as a temporizing lifesaving measure to oxygenate ischemic tissues when blood transfusion was not available or was refused by the patient. In recent years, it has become clear that HBO can induce actions other than tissue oxygenation. These mechanisms of action include vasoconstriction, interference with neutrophil activation in ischemia-reperfusion injury, down-regulation of inflammatory cytokines, up-regulation of growth factors, enhancement of neutrophil activity against bacteria, and direct bactericidal and bacteriostatic effects.2-16 Because HBO has been shown to help ameliorate the effects of hypoxia in hypovolemic shock and to enhance or speed up wound healing in a variety of conditions, we postulated that HBO would also facilitate recovery from acute blood loss.

摘要

高壓氧（HBO）療法已使用超過 25 年，主要應用於無法輸血的極端失血情況。然而，對於較少量的失血，使用 HBO 來避免輸血產品的情況尚未被研究。

在動物模型中，高壓氧療法可在急性中度失血（30%）後促進血紅素合成。

24 隻新西蘭白兔進行 30% 計算循環血量的失血。兔子接受林格氏乳酸鹽輸液以矯正低血容量，並分為兩組：對照組和接受 HBO 的治療組。

一組 12 隻兔子僅接受林格氏乳酸鹽復甦，而另一組 12 隻兔子在失血後 4 天內接受 5 次 HBO 治療。血紅素水平和網狀紅血球計數在失血後 14 天內進行監測。

對照組的血紅素減少更明顯，在 48 小時內血紅素減少達 37%，而 HBO 組僅減少 29%（P<.001）。HBO 組恢復更快，血紅素在 11 天內恢復到基線水平，而對照組則需 14 天（P<.001）。HBO 治療對網狀紅血球計數無顯著影響。

HBO 治療有助於中度（30%）急性失血的恢復，減輕 48 小時內的影響並加速血紅素恢復至基線水平。我們的結果支持先前臨床經驗中使用 HBO 處理極端失血的數據。

急性出血的治療一直是創傷外科的挑戰。由於輸血產品可能導致疾病傳播以及血液日益短缺，開發其他失血治療方法愈加重要。25 年前，Hart 證明 HBO 是治療因極端失血導致貧血患者的有效且救命的療法。當無法進行輸血或患者拒絕輸血時，HBO 也可作為暫時性的救命措施，氧合缺血組織。近年來，HBO 除了組織氧合外，還可引發其他作用機制，這些機制包括血管收縮、干擾中性粒細胞在缺血再灌注損傷中的活化、下調炎性細胞因子、上調生長因子、增強中性粒細胞對抗細菌的活性，以及直接的殺菌和抑菌作用。由於 HBO 已證實能夠改善低血容量性休克中的缺氧效應，並加速多種情況下的傷口癒合，我們推測 HBO 也有助於急性失血後的恢復。

材料與方法

本實驗使用 24 隻新西蘭白兔（Oryctolagus cunniculus）。實驗方案經由威爾福德醫療中心動物照護與使用委員會（位於德州拉克蘭空軍基地）批准。在研究開始時，從兔子的股靜脈抽取血液以模擬急性失血，並在兩週的實驗期間從耳朵進行 6 次額外的血液採樣。兔子隨機分為兩組，一組在失血後接受 HBO 治療，另一組為對照組。

動物在實驗開始前經由面罩使用 100% 環境氧氣預先氧合 2 到 3 分鐘。麻醉通過面罩以 4.5% 的異氟醚與空氣-氧氣混合物（40%:60%）誘導，並在抽取股靜脈血液期間維持麻醉狀態。通過切開股靜脈，插入 22 號導管，並在 10 分鐘內取得 21 mL/kg 的靜脈血。靜脈注射林格氏乳酸鹽液，通過耳靜脈給予 47 mL/kg（每毫升抽取血液對應 2.25 mL 的林格氏乳酸鹽）。動物恢復 1.5 小時後，待其清醒後返回籠中，並可隨時自由取用食物和水。

動物被置於一個多功能高壓氧艙內的獨立塑膠籠中，氧艙內的氧氣濃度保持在 100%。治療潛水的壓力設定為相當於 45 英尺海水深度（2.38 大氣壓，或 241 千帕），潛水時間為 90 分鐘，下降過程 5 分鐘，上升過程 10 分鐘，總底部時間為 95 分鐘。每次潛水的總時間為 105 分鐘。HBO 治療在失血後的前 4 天內進行 5 次，分別在失血後 2、8、24、48 和 72 小時進行。

在實驗期間進行 7 次靜脈血液採樣，分別在失血開始時、4 小時後、以及失血後 2、4、8、11 和 14 天。初次失血後，從耳靜脈每次抽取 2 mL 的血液樣本。這些樣本使用自動 Coulter 計數器分析血紅素、血比容和網狀紅血球計數。

進行了多變量重複測量變異數分析，將組別（對照組與 HBO 組）作為自變項，時間（第 1、2、4、8、11 或 14 天）作為因變項。

結果

本研究共使用 24 隻兔子，每組 12 隻。所有兔子均存活至實驗結束。對照組與 HBO 組在 14 天實驗期間的平均失血百分比如圖 1 所示。HBO 組的最大失血穩定在 29%，低於對照組的 37%，且在整個實驗期間，HBO 組的平均血紅素水平均高於對照組。此外，HBO 組的血紅素水準較快恢復至基線：HBO 組於第 11 天恢復，而對照組則於第 14 天恢復。HBO 組的血紅素水準較基線提高了 5.9%，而對照組在第 14 天僅較基線微增 0.85%。

實驗數據分析顯示，組別（F23 = 4.27；P = .05）和時間（第 1、2、4、8、11 和 14 天）（F115 = 151.76；P<.001）均有顯著主效應。組別與時間之間並無顯著的雙向交互作用。因此，主效應分析顯示時間對恢復有顯著影響。HBO 組於第 11 天恢復至基線水準，而對照組則於第 14 天恢復。我們觀察到網狀紅血球的輕微增加，似乎支持促紅細胞生成素活性的增強（圖 2）。然而，進一步分析顯示網狀紅血球計數隨時間變化無顯著差異。

評論

1999 年共輸血 1,240 萬單位，與 1997 年相比增加了 7.6%。儘管近年來血液短缺問題受到廣泛報導，1999 年的平均每次輸血量仍達 2.8 單位。17 這些輸血中可能有許多是非必要的，因為成人輸血少於 2 單位通常不具顯著臨床效益。如果有如 HBO 等替代性失血治療方法，許多不必要的輸血可被避免。近期的恐怖襲擊和大規模傷亡事件凸顯了在這些情況下取得充足血液供應的困難。18 如果血液輸送的替代方案可供選擇，輸血可以被延後，並減少血液的使用。

高壓氧療法是輸血的一個有趣替代方案，不僅因其提高了對組織的氧氣供應，還因其在短期內提供藥理劑量氧氣時具有多種其他有益作用。接受 HBO 治療的壓砸傷患者，其主要癒合率提高，二次手術需求減少，截肢率降低。19 在燒傷患者中，傷口水腫減少，癒合時間縮短，住院時間縮短，輔助手術的需求減少。20-22 慢性傷口的癒合時間縮短，腿部潰瘍患者的截肢率降低。23-25 用於傷口重建的皮瓣和移植可能因 HBO 減少水腫、減少缺血再灌注損傷、氧合缺氧組織，最終增強皮瓣或移植物的存活。6,26-29

在本研究中，我們無法探討 HBO 幫助失血恢復的具體機制。先前的一份報告指出，HBO 在失血前和失血後 6 至 7 小時內對紅血球生成具有不利影響。30 然而，這種治療方案與目前的治療方案並不相似，因為當時使用的氧氣劑量過高。過多的氧氣可能抑制傷口癒合和紅血球生成。29 在合理應用的情況下，HBO 已被證明可上調血管內皮生長因子，並增強外源性生長因子的作用。10,31 在本研究中，HBO 可能上調了促紅細胞生成素的釋放或合成，或是調節了促紅細胞生成素的作用，從而促進了更多血紅素的生成。我們並未在 HBO 組中觀察到網狀紅血球數量的顯著增加，網狀紅血球的增加似乎無法解釋 HBO 治療動物中血紅素水準的升高。血紅素水準的增加可能來自於血紅素合成和/或紅血球生成的加速。

值得注意的是，HBO 減輕了失血 48 小時後的急性失血影響。HBO 治療的動物血液損失最少為 29%，對照組則為 37%。我們未深入研究此效應的機制，這可能與急性失血後的細胞因子抑制或 HBO 的血管收縮性血液動力效應有關。32 此效應顯然需要進一步研究。

高壓氧療法可能無法取代大量傷患的輸血，因為將患者置入高壓氧艙以及治療所需的時間具有後勤挑戰。然而，在某些特定情況下，HBO 可能消除輸血的需求或減少輸血量，同時提供增強傷口癒合的額外好處。作為一項結合血漿擴充劑、促紅細胞生成素、面罩供氧，以及如自由基清除劑和凝血促進劑等藥物的綜合療法，HBO 可以成為無血手術計畫中的一項寶貴資產。

本研究由美國空軍外科總醫官辦公室生物醫學研究監管部門（華盛頓特區）及美國空軍航太醫學院（德州布魯克斯空軍基地）提供資金支持。

作者感謝 Rudy Lewis 和 Danny Sellers 協助進行動物的高壓氧治療。

通訊作者與重印請聯繫：James K. Wright 上校，美國空軍醫療隊，Davis 高壓實驗室，USAFSAM/FEH，2602 West Gate Rd，Brooks AFB，TX 78235-5252（電子郵件：james.wright@brooks.af.mil）。

參考文獻