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美军创伤性脑损伤战术战场防治方案及产品研发进展
刘伟, 李丽娟, 刁天喜     
100850 北京,军事科学院军事医学研究院卫生勤务与血液研究所
[摘要] 创伤性脑损伤(traumatic brain injury,TBI)已经成为现代战争的特征性创伤之一,美军非常注重战场上TBI的预防和救治。战术战伤救治指南(tactical combat casualty care,TCCC)明确规定了其预防和救治的流程,制订了相应的策略和方案,提高了战场救治效果。美军战场TBI评估方法主要有:急性脑震荡评估法(military acute concussion evaluation,MACE)、AVPU(alert,voice,pain,unresponsive)评估法、格拉斯哥昏迷指数评估法。本文重点分析了MACE评估法及其评估流程;解读了美军战场上TBI的救治方案措施及流程,包括轻型TBI和中重度TBI的救治方案措施、脑疝的预防;并阐述了美军战场TBI最新预防和救治设备。以上经验做法对我军的启发包括加强战场TBI救治指南和流程的制订、战场上配套TBI相应的诊断设备和救治人员、加强军民融合研发新型TBI防治设备。
[关键词] 创伤性脑损伤     战术战场救治     军事医学    
Tactical combat casualty care programs and product development for traumatic brain injury in U.S. Army
LIU Wei , LI Lijuan , DIAO Tianxi     
Institute of Health Service and Blood, Institute of Military Medicine, Academy of Military Sciences, Beijing, 100850, China
Supported by the Major Project of the "Twelfth Five-year Plan" for Logistic Scientific Research of PLA (AWS14L012)
Corresponding author: DIAO Tianxi, E-mail:diaotx@263.net
[Abstract] Traumatic brain injury (TBI) has become one of the characteristic traumas of modern warfare. The U.S. Army attaches great importance to the prevention and treatment of TBI on the battlefield. Tactical combat casualty care (TCCC) clearly stipulated its prevention and rescue procedures, formulated corresponding strategies and plan, and improved the effectiveness of battlefield treatment. The TBI evaluation methods of the U.S. Army on the battlefield included military acute concussion evaluation (MACE), AVPU (alert, voice, pain and unresponsive) scale, and Glasgow coma scale (GCS). In the article, we introduce and analyze the MACE evaluation and its processes in detail, systematically analyze the TBI treatment measures and procedures on the battlefield, including treatment measures for mild TBI and moderate and severe TBI, and prevention of cerebral palsy. At the same time, we also introduce the TBI latest prevention and treatment equipment on the battlefield. The enlightenment of the above experience for our military includes strengthening the formulation of the TBI treatment guidelines and procedures on the battlefield, supporting the corresponding diagnostic equipment and rescue personnel, and strengthening the integration of military and civilian research and development of new TBI prevention equipment.
[Key words] traumatic brain injury     tactical combat casualty care     military medicine    

创伤性脑损伤(traumatic brain injury,TBI)已经成为现代战争的标志性创伤之一。据统计数据显示,在越南战争以前的战争中,美军TBI的发生率为7.0%~ 13.0%;在阿富汗和伊拉克两次战争中,由于广泛应用各种高爆武器和简易爆炸装置,导致其发生率高达21.0%~28.0%[1-3]。其中,由爆炸引起的TBI从第一次世界大战时的不到20%增加至80%以上[4-5]。据美国国防和退伍军人脑损伤中心(the defense and veterans brain injury center,DVBIC)统计,自2000年至2016年8月,共有高达82.3%的轻度脑损伤(mTBI)[6]常被误诊或漏诊,致使后期出现神经精神障碍,成为削弱战斗力和战后影响退役士兵身心健康的重要因素[7]。因此,美军非常注重战场上TBI的监测和救治,美军战术战伤救治指南(tactical combat casualty care,TCCC)明确规定了其诊断和救治的流程,制订了相应的救治策略和方案,提高了战场救治效果。本文旨在总结美军战术战伤TBI的监测和救治方案,TBI评估方法及流程,以及美军正在研发的TBI监测诊断产品,并分析其对我军TBI战场防治的启发。

1 战场上TBI评估

美军在战术战伤TBI救治中,首先对可能的TBI进行评估。伊拉克战争中,美军制订了急性军事脑震荡评估流程;DVBIC也制订了轻型创伤性脑损伤(mTBI)筛选流程[8]。2012年9月美国国防部颁布了《战场mTBI/脑震荡管理指南》,主要提供mTBI诊断、早期干预、对症治疗的系列标准化程序以及康复归队的指导[9-10]。美军在战术战伤救治中主要用AVPU (alert,voice,pain,unresponsive)法评估伤员精神状态,急性脑震荡评估(military acute concussion evaluation,MACE)法进行轻型创伤性脑损伤评估,而对于中重度TBI用格拉斯哥昏迷指数进行评估。AVPU法主要是针对伤员的精神意识状态进行评估,主要分为4级:清醒(alert)、对声音的反应(responds to verbal)、对疼痛的反应(responds to pain)和无反应(unresponsive)。如果疑似TBI则进一步进行MACE评估。

美军的TBI救治中心分4级:Ⅰ级位于或接近于受伤地点的营急救站,由战斗卫生员、军医及助理医师进行伤员创伤急救,主要职责是在尽可能短的时间内对遭遇脑震荡事件的所有人员进行MACE、“红旗”(red flag)评估以及简单对症治疗。MACE由美国DVBIC研发,是目前美军通用的对急性脑震荡进行初筛的标准问卷,由标准脑震荡评估(standardized assessment of concussion,SAC)和简要脑创伤筛查(brief trauma brain injury screen,BTBIS)发展而来[11]。MACE报告包括认知得分情况(cognitive score)、精神系统筛查(neurological exam)、临床症状(symptoms reported)等3个部分,目的是评估潜在患有脑震荡的伤员。其中认知得分情况主要从定向力、即时记忆、注意力和延时记忆等4个认知领域进行测试,共有13个部分,总分30分。<25分提示临床相关的神经认知的损伤,需要进一步评估可能存在的脑损伤;精神系统筛查包括“绿色”(正常)或“红色”(异常);临床症状为“A”为无症状或者“B”为至少一种临床症状。例如“24/Red/B”表示认知得分为24分,神经系统检查异常(Red)以及伤员具有至少一种临床症状(B)。医务人员将MACE 3个部分的情况同时记录到伤员电子健康记录中[12]。战地医务人员利用该方法可在5 min内确诊可疑脑震荡伤员。

在Ⅰ级救治中心被诊断为脑震荡者需转至Ⅱ级救治中心进行强制休息,由专业治疗人员进行治疗和认知、行为及平衡功能检测,并接受MACE筛查等相关培训及心理辅导。若在Ⅱ级救治中心进行诊疗7 d,症状仍持续或出现意识、神经功能等症状恶化以及双侧瞳孔不对称、癫痫发作、反复呕吐等情况,则需转至Ⅲ级救治中心——专业脑震荡救治中心(concussion specialty care center,CSCC)进行进一步诊治。MACE评估1级规则(level 1 algorithm)是用于Ⅰ级救治阶梯战场TBI的评估,以考虑伤员是否存在TBI以及是否需要进一步的评估,具体评估流程见图 1

图 1 美军Ⅰ级救治阶梯MACE评估流程[13]

2 TBI救治方案措施及流程

2001-2011年,伊拉克和阿富汗战争中美军共发生4 596例伤亡,TBI是伤亡的最主要原因,分别占阵亡和伤死人员的81.3%和45.0%,且80%以上的TBI伤员不可存活[14]。所以美军非常注重战术战场上TBI的评估和救治,针对不同损伤程度制订相应的战场TBI救治方案措施,规定其流程,对TBI进行及时有效的救治。

2.1 mTBI

经过评估之后对于mTBI伤员首先用泰诺林进行头痛管理,避免使用反胺苯环醇、麻醉药品、非甾体类抗炎药或其他血小板抑制剂。对所有存在轻微脑损伤患者给予教育宣传,并且休息限制其活动。

2.2 中度和重度脑损伤

虽然阿富汗和伊拉克战争中美军中/重度脑损伤发生率相对较低,分别只占总体TBI的8.3%和1.0%左右,但其致死率和致残率高[15]。对于中/重度脑损伤,应该预防颅内高压的发生,防治脑组织低灌注、癫痫和感染,维持充分的氧供,采用合适的手术策略,以减少脑组织的继发性损伤[16]。美军TCCC指出,如果氧气可用,对中度/重度TBI的伤员进行辅助供氧,维持血氧饱和度超过90%。如果CO2浓度监测仪可用,动脉血二氧化碳分压[P(CO2)]维持在35~40 mmHg、如果存在头部贯通伤,施用抗生素进行治疗。并排除脊髓伤,所有中度/重度TBI的伤员须使用脉搏血氧仪进行监测[17]

2.3 脑疝的预防

单侧瞳孔放大且意识水平降低,表明即将发生脑疝。如果出现这些体征,采取措施降低颅内压。施用250 mL3%或5%的高渗盐溶液,将伤员的头部抬高30°,实施过度通气使伤员呼吸频率达到20/min,使用CO2浓度监测仪,使呼吸末CO2值维持在30~35 mmHg,应使用最高浓度(FIO2)氧吸入。除非有即将发生脑疝的体征出现,否则不要实施过度通气。可采用气囊-活瓣-面罩通气术对伤员实施过度通气。

美军在阿富汗战争后期制订了战场TBI救治指南,救治现场进行TBI伤员的液体复苏和气道管理等[18]。美军TCCC规定,对TBI体征的伤员可以使用冻干的血浆进行战时TBI的液体复苏[19-20]。具体救治流程如图 2所示。

图 2 美军TCCC创伤性脑损伤(TBI)救治流程[21]

3 美军新研发TBI防治相关产品

据估计,美国每年在TBI相关的医疗问题方面花费超过500亿美元。目前,还没有能减轻TBI引起的脑部伤或后遗症并且通过美国食品药品监督管理局认证的药物。美军研发了轻度TBI快速测定仪、无创神经评估设备、TBI治疗药物、便携式神经电刺激器等产品,有助于战场上快速进行TBI的诊断和救治[22]

3.1 mTBI快速检测仪

mTBI快速检测仪能够检测TBI伤员血液内的泛素C末端水解酶-L1和胶质纤维酸性蛋白,可以帮助诊断mTBI。该项目首批生物标记测定仪正在进行2 000例mTBI伤员关键性试验的测试。而此次测试主要为了确定能否用测定仪取代CT扫描。未来的研究将聚焦生物标志测定诊断mTBI的能力,以及评估哪些伤员通过休息便可以康复,哪些伤员需要进一步的后续救治。该项目由美军华尔特里德陆军研究所负责,其他地方机构参与该项目研发。Banyan生物公司正在研制同时检测泛素C末端水解酶-L1和胶质纤维酸性蛋白的台式设备和快速诊断设备平台。雅培制药公司则正在对其现有的快速诊断设备进行现代化升级和重新设计。

3.2 无创神经评估装置

目前,mTBI的诊断主要基于症状自报,要求医疗提供者进行评估。无创神经评估装置可以对mTBI伤员进行可靠且精准的诊断和检测,有望通过美国食品药品监督管理局认证。目前,正在对该设备检测mTBI相关神经功能的灵敏度进行评估。测试范围包括完成评估的时间、技术完善水平和设备携带的方便性。

美军战伤救治研究项目办公室,负责牵头该项目的科学技术开发。陆军医疗物资研发活动中心下属的神经创伤与心理健康计划管理办公室,负责该项目的具体实施。主要合作机构有Oculogica公司、Neurokinetics公司、SyncThink公司、华尔特里德军事医疗中心、美国军事学院、圣迭戈彭德尔顿军营海军医疗中心等。

3.3 TBI的药物研发

美军TBI药物研发项目旨在开发TBI的药物治疗方法。用药物控制神经损伤,降低发病率和病死率,改善救治结果,以修复遭受TBI的士兵的脑部功能。研发成果之后该药物将在各级救治点进行配备,特别是战场前线。从2012年开始,美军针对TBI的许多药物和其他治疗方法进入了研发阶段。如美国国立卫生研究院资助了黄体酮的第三阶段试验。美国国防部资助了Neuren制药公司NNZ-2566药物的第二阶段临床试验。美军战伤救治研究项目办公室,负责牵头该项目的科学技术开发。

3.4 TBI参数快速测定和监测仪

TBI参数快速测定和监测仪可以控制中重度TBI伤员的病情发展,主要在战场最前沿的现场急救员使用,以提高战斗TBI的存活率。该设备能够监测与脑损伤病情发展相关的生理参数,并在战场环境下提供辅助信息。该设备可以指导伤检分类,支持辅助早期治疗,减慢和预防二次脑损伤。战伤救治研究项目办公室,负责牵头该项目的科学技术开发。美国陆军医疗物资局下属的医疗设备项目管理办公室,负责牵头该项目的具体实施。

3.5 便携式神经调节器

便携式神经调节器(PoNSTM)主要用于治疗中重度TBI引起的神经障碍。该设备使用电脉冲序列模式来刺激面部神经,用电脉冲激发神经脉冲流向脑干和小脑。该设备的临床试验始于2015年末,试验结果显示能够治疗中重度TBI引起的慢性平衡缺失。预计于2018年通过美国食品药品监督管理局的认证。美军战伤救治研究项目办公室负责牵头该项目的科学技术开发。美国陆军医疗物资局下属的医疗设备项目管理办公室,负责该项目的具体实施。主要参与机构有Neuro-Habilitation公司Helius医疗技术部、威斯康星大学等。

3.6 新型便携式脑创伤扫描仪(Infrascanner)

Infrascanner是世界上第一款手持式脑血肿检测装置,通过红外线对不同部位的颅内血肿或出血进行现场检测,从而挽救伤员生命,并改善预后。利用该设备,营救护所可以迅速评估可能遭受头部创伤的伤员,甚至在症状出现之前检测出颅内的损伤。Infrascanner最初由宾夕法尼亚大学和贝勒医学院的科学家发明,并在贝勒医学院进行了305例患者的成功测试。InfraScan公司自2004年5月起获得美国海军研究办公室近千万美元的资助。FDA在2011年12月批准Infrascanner Model 1 000为新型医疗器械,2013年1月批准Infrascanner Model 2 000的新型医疗器械申请。美海军陆战队司令部已将新型便携式脑创伤扫描仪Infrascanner列入创伤急救包标准部件,为所有的海军陆战队营救护所配备该设备。利用该设备战场卫生员不仅可以迅速确定发生严重脑创伤的伤员,并后送以接受进一步的治疗,还可以排除没有发生脑创伤的士兵。

4 美军TBI战术战场防治策略对我军启示

美军根据现代战争TBI的特点,制订了战术战场针对性的防治策略和方案,有效地提高了TBI伤员的救治率。目前,我军TBI救治水平取得了较大进步,但也存在没有针对现代战争中颅脑战伤特点针对性制订救治策略和配备对应的器材设备等不足[23]

4.1 制订TBI救治指南规范和流程

美军制订了战场上TBI救治指南规范和流程。美军联合战场创伤系统《临床操作指南》中,推荐对mTBI伤员给予3%的高渗生理盐水。发布了《部署环境脑震荡/轻度创伤性脑损伤管理政策指南》,规定了战场mTBI的处理原则和流程。美军TCCC制订了mTBI/脑震荡系列标准化的分级救治方案,使TBI伤员能够得到及时有效规范的救治。我军目前尚无针对TBI相关的战场救治指南和规范,应在继续重视中重度TBI治疗的基础上,重点发展mTBI的救治策略,制订对应的救治规范。注重TBI的监测和预防,制订全军范围的战场TBI救治流程和指南,规范TBI的救治过程,在战术战场中积极进行TBI的预防和救治。

4.2 配套相应的诊断设备和救治人员

TCCC非常注重战场伤员医学监测,在战场一线救护中配备了脉搏血氧仪进行血氧饱和度监测。运用各种先进设备进行TBI的早期检测、筛选,及早发现TBI伤员并进行有效救治,提高了战场救治效果。建议在我军战现场急救中增加血氧监测设备,战地医院增加CT、颅内压监测等设备,提高TBI诊断的准确性。加强战地救治人员的培训,进行实战化训练,使士兵和医护人员能在第一时间对症状不明显的TBI进行评估诊断。

4.3 加强军民融合研发TBI诊治产品

美军非常注重各个领域的军民融合,在战伤救治培训和研究等领域进行了深度相互融合,运用地方先进资源研发新型产品并快速运用到战场。美军多数急救器材和装备都是和地方研究机构或者委托公司开发完成。通过军民融合的方式研发了多种TBI诊断、救治产品,如mTBI快速检测仪、TBI参数快速测定和监测仪、新型便携式脑创伤扫描仪等。

我国已经把军民融合上升为国家战略,习近平主席明确提出“不断开创新时代军民融合深度发展新局面”[24]。军民融合具有重要的战略意义,通过军民融合可以将地方先进的技术引进到军事领域,提升我军的技术水平。通过军民融合途径,广泛、充分地吸收地方优势资源和技术力量,研发TBI评估、诊断设备,不断提高我军战场战伤救治水平。

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http://dx.doi.org/10.16016/j.1000-5404.201712200
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刘伟, 李丽娟, 刁天喜.
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Journal of Third Military Medical University, 2018, 40(19): 1711-1716
http://dx.doi.org/10.16016/j.1000-5404.201712200

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收稿: 2017-12-30
修回: 2018-04-14

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