靜脈穿刺輔助技術在野外戰傷救治中的應用價值

胡玉潔 李平 張曼莉

安徽醫科大學空軍臨床學院（安徽合肥 230032）

近年來，隨著高新技術在軍事領域的逐步發展和廣泛應用，使得現代戰爭呈現出殺傷力強，戰傷員傷情復雜，傷型傷類增多，救治難度大等特點，戰時一線救治任務隨之加重，如何提高衛勤人員戰傷救治能力是保障軍隊戰斗力的第一要務。調查研究顯示，靜脈治療作為一項救護技術，在戰時的應用率占所有救護技術的50%左右［1］，因此，快速準確地為戰傷員建立靜脈通路，實施靜脈治療無疑是緩解傷情和挽救生命的第一步［2］。由于未來戰爭的不確定性，戰傷發生和救治環境的不可預見性等特點，衛勤人員可能需要在夜間、野外等無光照情況下為批量傷員實施救護任務，但在救治環境光線不足而傷員又急需靜脈治療情況下，衛勤人員無法看清傷員靜脈血管，更難以實施靜脈治療，延誤傷員的搶救時機［3］。在沒有任何輔助技術或設備的協助下，要想保證靜脈穿刺有效性，只能通過加強平時訓練，模擬暗光環境下操作以期獲得實踐經驗，然而該方法收效甚微［4］。為解決野戰無光照環境下的靜脈穿刺難題，本研究通過技術創新，自行研發一種在野外無光照條件下也能實施靜脈輸液治療的輔助技術，并模擬無光照環境下靜脈穿刺輔助技術的應用實驗，具體內容如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取北京市某工程兵訓練部隊429名靜脈輸液戰士作為研究對象，模擬野外無光照環境下靜脈穿刺輔助技術的應用實驗，年齡18～25歲，均為男性。納入標準：醫生醫囑需要進行靜脈輸液治療；年齡在18歲以上；穿刺部位為手背靜脈，穿刺部位無創傷、硬結等；自愿參與本研究；排除標準：合并其他疾病不能接受靜脈治療；穿刺部位有創傷者。按照隨機數字表法分為觀察組（215例）和對照組（214例），由該部隊衛生隊訓練時間2年以上的衛生員實施操作。在操作開始前，征得其本人同意，參與者可以在任何時間提出中止實驗的要求，本實驗經過醫院倫理委員會審核批準，遵從醫療道德。

1.2 研究工具

1.2.1 靜脈穿刺輔助技術 靜脈穿刺輔助技術主要包括紅外成像和投影顯像兩項關鍵技術研究，靜脈血管探尋主要是利用人體血液中含氧血紅蛋白和去氧血紅蛋白二者對不同波長的近紅外光吸收系數具有明顯差異的原理區分動、靜脈血管［5］。經多次試驗研究后發現人體組織對850 nm波長的紅外光吸收效果明顯［6］，本研究以此為依據，利用光譜學方法對生物組織進行檢測，研制出一種紅外發射裝置，由16個波長為850 nm的紅外半導體發光二極管組成，當近紅外線照射到皮膚組織后，由于血紅蛋白和去氧血紅蛋白的紅外光吸收系數差異，從手背靜脈透射的紅外線不同，使靜脈與周圍皮膚組織區分開，完成靜脈血管的探尋顯示；血管的有效區分是其第一步，投影顯像也必不可少，CMOS圖像傳感器的紅外線攝像機是本研究的核心技術，CMOS攝像機通過光電信號轉換與數據輸出將其功能集成于圖像傳感芯片，在攝像過程中，圖像傳感片可將采集到的光子信號轉換為電子信號，以實現模擬和數字電路功能。CMOS攝像機與傳統的CCD攝像機相比，省去了視頻信號傳輸與轉換的電路設計，其集成度高、結構緊密、體積小，功耗低、可靠性高，達到小型化成像系統標準［7］。紅外攝像裝置將從濾光片濾過的手背靜脈透射的紅外線以及人體自身反射的紅外線形成光學圖像信號傳遞到圖像傳感器表面轉為電信號，經模擬/數字轉換為數字圖像信號后，傳輸至圖像處理裝置進行加工處理，將血管影像實時動態地呈現在靜脈顯示屏上，以便引導醫護人員準確、快速地為患者實施靜脈穿刺。

1.2.2 工作原理 如圖1所示，紅外發射器由近紅外半導體發光二極管組成，是一種用半導體器件把電能直接轉化為光能的光源，二極管發出的波長為850 nm的近紅外線照射到人體皮膚組織，而脫氧血紅蛋白可以吸收850 nm左右波長的近紅外線，導致靜脈部分的透射減少，產生與周圍組織不同的回光信號，當透射的信號傳遞到由紅外攝像機和圖像處理器組成的紅外線接收器時，其反射的光學圖像信號透射到圖像傳感器表面轉為電信號，再經模擬/數字轉換成為數字圖像信號，后將其傳送到圖像處理器加工處理，得到清晰的圖像［8］。

圖1 靜脈穿刺輔助技術工作原理圖Fig.1 Working principle diagram of venous puncture auxiliary technique

1.2.3 結構組成 靜脈穿刺輔助技術由紅外發射裝置1、圖像采集裝置（紅外攝像裝置2、紅外濾光片3）、圖像處理裝置4、靜脈顯示裝置5、弧形支架6、底座7和電源8組成（圖2）。圖像采集裝置鉸接設置在弧形支架6頂端，弧形支架6底端與底座7鉸接，圖像采集裝置中紅外攝像裝置2將從紅外濾光片3濾過的手背靜脈透射的紅外線，形成光學圖像信號傳遞到圖像傳感器表面轉為電信號，經模擬/數字轉換為數字圖像信號后，傳輸至圖像處理裝置4進行加工處理獲得清晰的圖像，由此，在靜脈顯示裝置5上實時、清晰、動態顯示血管走形，輔助護士進行靜脈穿刺。

圖2 靜脈穿刺輔助技術原理樣機結構圖Fig.2 The structure of the principle prototype of venipuncture assisted technique

1.2.4 性能特點 靜脈穿刺輔助技術的性能指標包括：（1）紅外發射裝置光照度，其范圍為30～60 LUX；（2）靜脈顯示裝置圖像分辨率不低于300 TVL；（3）平均故障間隔時間（MTBF）：≥ 240 h；（4）電池供電條件下，可連續工作160 min；（5）展開撤收時間測試：≤2 min；（6）裝置電源開關靈活、可靠，其他緊固件無松動；（7）紅外發射裝置為玻璃材質，外形尺寸為直徑（25±5）mm；長（80±5）mm；（8）靜脈顯示裝置屏幕尺寸為4.3 in。

1.3 干預方法 夜間野外訓練場，模擬黑暗環境，關閉附近燈光。對照組戰士在SUNWAZI軍用強光手電筒的照射下實施靜脈輸液，觀察組戰士使用靜脈穿刺輔助技術原理樣機實施靜脈輸液治療。兩組戰士輸入液體均為0.9%的氯化鈉溶液，穿刺工具為天津哈娜好有限公司生產的一次性帶針輸液器，使用時，先綁好止血帶，囑戰士握住紅外透射手柄，常規消毒穿刺部位皮膚、確認排氣、進針見回血、固定針體，穿刺完成后觀察15 min并詢問穿刺部位反應。

1.4 觀察指標 實驗觀察指標包括一次性穿刺成功率即衛生員在靜脈穿刺輔助技術協助下一次靜脈穿刺成功且3～5 min后輸液通暢，局部無外滲、腫脹［9］；建立單個靜脈通路的時間即衛生員從二次排氣后實施穿刺至靜脈回血松開止血帶的所用時間；穿刺部位不良反應發生率即液體輸入15 min后靜脈穿刺部位出現疼痛、紅腫、水腫、滲出、血管周圍淤血等反應的發生情況［10］。

1.5 統計學方法 所有數據運用Microsoft Excel統計分析，計量資料采用均數±標準差描述，計數資料采用率描述，穿刺成功率和不良反應發生率采用χ2檢驗，穿刺時間采用t檢驗，以P＜0.05表示差異有統計學意義。

2 結果

2.1 一次性穿刺成功情況比較 對照組214例戰士在強光手電筒照射下，有162例穿刺成功，52例穿刺失敗，穿刺成功率為75.7%，觀察組215例戰士在靜脈穿刺輔助技術引導下，有206例穿刺成功，僅有9例穿刺失敗，穿刺成功率為95.8%，兩組比較，觀察組一次穿刺成功率明顯高于對照組，差異有統計學意義（P＜0.05，表1），靜脈穿刺輔助技術使用效果，見圖3。

2.2 建立單個靜脈通路時間分析 對照組162穿刺成功的戰士，建立單個靜脈通路的平均時間為（89.94±12.38）s，觀察組206例穿刺成功的戰士，建立單個靜脈通路的平均時間為（66.38±11.34）s，兩組比較，觀察組患者建立單個靜脈通路的時間明顯低于對照組，差異有統計學意義（P＜0.05，表2）。

表1 兩組一次性穿刺成功率比較Tab.1 Comparison of one?time puncture success rate between two groups %

圖3 模擬黑暗環境下使用效果圖Fig.3 Use renderings in simulated dark environments

表2 兩組建立單個靜脈通路時間比較Tab.2 Time comparison of single vein access between two groups s，±s

表2 兩組建立單個靜脈通路時間比較Tab.2 Time comparison of single vein access between two groups s，±s

組別對照組觀察組例數162 206時間89.94±12.38 66.38±11.34 t值9.361 P值0.000

2.3 穿刺不良反應發生情況分析 對照組162例穿刺成功的戰士，輸液15 min后評估穿刺部位情況，有145例輸液正常，17例穿刺部位出現滲出、局部腫脹、疼痛、淤血等不良反應，不良反應發生率達10.49%，觀察組206例穿刺成功的戰士中198例輸液正常，僅有8例局部出現輕微疼痛反應，不良反應發生率為3.88%，兩組比較，觀察組不良反應發生率明顯低于對照組，差異有統計學意義（P＜0.05，表3）。

表3 兩組不良反應發生情況比較Tab.3 Comparison of adverse reactions between the two groups %

3 討論

3.1 靜脈穿刺輔助技術對提高戰傷救治效率的影響 隨著高新技術條件下戰場環境和戰傷類型的不斷變化，使得戰傷救治逐漸成為提高軍隊戰斗力關注的重點。戰傷救治強調的是在特殊環境下實施救援，其最主要的特征是短時間內產生批量傷員、救治環境不可預測經常在黑暗環境下進行、有限的救治設備等，這使得衛勤人員完成戰傷救治任務的難度加大［11-12］。此外，戰場上傷員負傷后的搶救時機有限，戰傷救治的時效性研究表明，若要求傷員的病死率低于25%，最佳救治時間段為負傷后10 min之內，急救時間每延遲1 min，傷者的病死率隨之增加0.9%［13］，而建立靜脈通道是傷員初級生命支持的關鍵步驟，美國在《2015心肺復蘇指南》中提出，戰傷救援人員應在90 s以內成功為傷員建立靜脈輸液通道，以挽救其生命［14］。由此可見，如何在戰場復雜環境下迅速為傷員建立靜脈通道支持，是把握傷員救治時機、提高救治效率的重要保證。本研究運用的靜脈穿刺輔助技術創造性的將紅外成像技術和投影顯像技術應用于靜脈可視化研究中，利用靜脈血液中去氧血紅蛋白對近紅外線的特異性高吸收峰值，經過光電轉換和圖像處理，準確地區分靜脈血管與周圍組織，成功將靜脈血管轉化為高分辨率、高靈敏度的穩定圖像，在黑暗環境下清晰顯示傷員血管走形、進針深淺程度以及靜脈回血情況，一次穿刺成功率高達95.8%，穿刺用時為（66.38±11.34）s，不良反應發生率低，避免了戰地衛生員在光源受限的情況下盲目穿刺，減少了血管損傷，在野外戰傷救援中輔助衛勤人員進行血管評估與靜脈穿刺中具有顯著效果。

3.2 靜脈穿刺輔助技術對保證作戰安全性的影響 調查研究顯示，各種靜脈可視化技術已被廣泛應用于平時醫療、突發公共事件、自然災害等各種應急救援中［15］，但戰場救治環境下衛勤人員攜帶的醫療設備與平時救援有所不同，它必須具備體積小、重量輕、適用性強、穩定性高、便攜通用等特征，此外，戰地救援具備最重要的特征是防護性好、隱蔽性強，保證作戰的安全性是其最關鍵的性能特點，就目前大多數靜脈可視化裝備而言普遍存在需要外接電源、設計體積大、外界光源下使用等問題，野外移動環境下應用時攜帶存放不便，其穩定性更難以保證，尤其在夜間救援時，若產生其他外界光源或電子設備指示燈發出亮光等情況都有可能直接暴露重要作戰信息，對作戰結果產生關鍵影響，甚至威脅戰士生命安全。本研究提出的靜脈穿刺輔助技術可以不受外界光線限制，適用于各種條件尤其是在暗光環境下也能清晰顯示手背血管走向，經中央軍委后勤保障部衛生局藥品儀器檢驗所檢驗具有體積小、質量輕、便于攜帶、可折疊存放、無需外接電源、在黑暗環境下不會產生亮光等特征，完全符合野外環境下的救援工作，對保證作戰安全性，保障軍隊戰斗力具有重要作用。該技術已在休克、老人、兒童、肥胖患者中得到廣泛運用［3］，一次性穿刺成功率可達90%以上，臨床實用性強，受環境影響小。

綜上所述，靜脈穿刺輔助技術能夠滿足野外條件下尤其是在黑暗等光照不足環境中的戰傷救治任務，實現了在有限的救援時間內為傷員建立靜脈通道，完成初級生命支持，避免延誤搶救時機的目的，一定程度上完善了我軍醫療衛生裝備體系，在實戰訓練中將具有廣泛的應用前景。

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