重度烧伤患者液体复苏精确补液关键技术研究

摘要

世界卫生组织（World Health Organization，WHO）估计每年有265000人死于烧伤，其中大多数发生在低收入和中等收入国家，而大约有58%的烧伤死亡发生在烧伤后 72 小时内，其中有 36%死于烧伤休克。烧伤是由热力所引起的组织损伤，按严重程度分为轻度、中度、重度、特重烧伤。重度烧伤是指烧伤总面积达 30%～50%总体表面积（Total Body Surface Area，TBSA），或Ⅲ度烧伤面积达10%～20%TBSA，或Ⅱ度、Ⅲ度烧伤面积虽没有达到上述比例，但伴有休克等并发症、呼吸道烧伤、较重的复合伤。特重烧伤是指烧伤面积在51%TBSA以上或Ⅲ度烧伤面积在21%TBSA以上。特重烧伤是比重度烧伤更严重的情况，在液体复苏中将重度、特重烧伤统称为重度烧伤。重度烧伤将会引起炎症反应，进而影响到全身器官组织的血液灌注造成低血容量休克、外周水肿、多器官衰竭和死亡。 液体复苏是指为患者补充液体以维持器官和组织适当的血液灌注进而治疗低血容量休克，是目前重度烧伤患者休克治疗的重要措施。患者补液不及时、过量或不足都将会提高并发症发病率和死亡率，因此准确控制补液是有效液体复苏的关键。目前已有多种补液公式，但只能用来计算患者初始补液量，液体复苏过程中需要根据患者状态动态调整补液量。临床上，医生根据经验和护理人员记录的尿量、输液量等信息推算患者各时刻所需补液量，但患者过量补液的情况依然屡见不鲜。为实现重度烧伤患者液体复苏精确补液，目前仍需要解决以下一些问题： 1. 重度烧伤患者液体复苏过程中，护理人员工作繁重，读取尿袋刻度不能保证准确和准时，从而造成患者尿量记录误差。临床上通常使用输液泵通过一次性使用输血器为患者补液，但输血器材质软硬各不相同，可能会对输液泵精度产生影响。 2. 液体复苏过程中需要记录患者补液量和尿量信息，但仅依靠它们提供的信息不能及时准确的判断患者复苏状态，还需要结合患者的心率（Heart Rate，HR）、血压（Blood Pressure，BP）等血液动力学信息，这些指标监测设备复杂而且不易于集成到液体复苏管理系统中。 3. 液体复苏过程中需要根据患者状态不断调整补液量，医务人员工作量大而且需要经验丰富的医生才能完成，不便于中小医疗中心和转运途中开展有效液体复苏，而且存在过补液的情况，补液量自动调整算法还有待进一步研究。 针对以上不足，本文通过构建液体复苏管理系统，研究了影响液体复苏精确补液的主要因素和自动补液控制的计算机算法。具体工作如下： 1. 构建了重度烧伤患者液体复苏管理系统。设计并制作了光电容积脉搏波（photoplethysmography，PPG）信号检测电路，以输液泵、尿量仪、PPG信号检测电路为硬件基础，以笔记本电脑为载体基于.NET平台开发液体复苏管理软件，构建了一个重度烧伤患者液体复苏管理系统。实现了同时控制两台输液泵以及准确采集、处理、显示与记录输液量、尿量、PPG信号。系统还对输液泵和尿量仪通信异常进行提示和处理并实现了日志记录系统记录用户操作和系统异常信息。 2. 测试了尿量仪的准确性，并比较了人工与尿量仪记录尿量的差异，结果表明尿量仪记录尿量准确，人工比尿量仪记录尿量多5%以上。 3. 研究了一次性使用输血器对输液泵输液精度的影响，发现输血器管路弹性是影响输液泵精度的主要因素，临床应用中最好选择与输液泵配套的输血器或者是管路柔软、弹性好的输血器，而且还要定期做好输液泵的计量质控工作，避免由于输液精度问题影响患者补液。 4. 研究了重度烧伤患者液体复苏过程中PPG信号特征值与收缩压（Systolic Blood Pressure，SBP）、平均动脉压（Mean Arterial Pressure，MAP）、脉压（Pulse Pressure，PP）、舒张压（Diastolic Blood Pressure，DBP）及休克指数（Shock Index，SI）的关系，结果表明PPG信号所提取特征值与患者收缩压、平均动脉压、脉压、舒张压、休克指数显著相关，其中休克指数与PPG信号上升支斜率相关系数为0.927（p<0.01）。 5. 研究了基于线性拟合建模和决策表（Decision Table，DT）的液体复苏补液量自动调整算法。计算机模拟测试结果表明，本算法预测补液量与实际补液量随烧伤时间变化趋势相近，预测补液量标准差比实际补液量标准差小，预测补液总量与实际补液总量无统计学差异。 研究结果表明，本文构建的重度烧伤患者液体复苏管理系统能够准确监测、处理与记录患者尿量、输液量、PPG信号，液体复苏过程中PPG信号特征与患者血压、休克指数密切相关可作为液体复苏补液控制参考指标，所研究液体复苏补液量自动调整算法在计算机仿真测试中能较好的调整补液量，为实现重度烧伤患者液体复苏精确补液奠定了基础。

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