寒冷天气损伤包括冻伤、浸泡伤和低体温，分别占55%、30%和15%[1]。失温症或低体温症定义为人体核心温度低于35℃。意外失温常发生于极端寒冷下的极地探险、沉船、军事行动、体育竞技比赛等。2021年我国发生了2起与失温相关的事件，甘肃白银山地马拉松比赛遭遇极端天气，21名参赛人员因失温遇难；云南省普洱市哀牢山4名地质调查人员遇难，死因也多为失温[2]。人体体温过低会导致一系列病理生理学改变。体温降低初期，由于寒战、代谢增加，心输出量和平均动脉压等增加，但随着核心温度进一步下降而降低[3]。冷暴露可能导致肾血流量减少，造成缺血性损伤，从而增加急性肾损伤（acute kidney injury,AKI）的发生风险。韩国一项全国性时间序列研究[4]表明，AKI所致入院与低体温相关（RR=1.12),AKI所致入院及死亡率均与寒潮相关（RR=1.87、4.84）。目前关于急性冷暴露造成AKI机制的临床和实验研究较少。Yoshitomi等[5]报道了1例冷水浸泡后意外失温发生急性肾功能衰竭的病例，病理检查提示肾功能衰竭归因于肾脏缺血性损伤，表明冷暴露引起的肾脏血管收缩和缺血可导致急性肾小管坏死。Sabharwal等[6]研究发现，当大鼠核心温度降至25℃可使肾小球滤过率降低50%。超声作为无创、简便、无肾毒性的影像学检查技术，可对肾血流动力学进行动态监测。本实验通过探讨超声定量评估兔急性冷暴露肾血流动力学参数改变的应用价值，旨在为超声应用于急性冷暴露相关肾损伤的临床诊疗提供理论依据。

（一）材料与方法

一、实验动物及仪器

1. 实验动物：

健康成年雄性新西兰大白兔18只，体质量3.65～4.20 kg，平均（3.98±0.15)kg，均由青岛康大爱博生物科技有限公司提供[许可证号：SCXK（鲁）20210003]，均于室温21.3～24.6℃动物房饲养，自由进食进水。实验前对兔右侧肾脏进行超声扫查，如肾脏结构异常则将其排除。

2. 仪器：

GE Logiq E20彩色多普勒超声诊断仪，L2-9-D线阵探头，频率4.0～9.0 MHz；心电监护仪（BeneVision N15，深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司）；冷柜（BC/BD-519GHP，青岛海尔特种电冰柜有限公司）；动物温度计（AT320，深圳市恒进达技术有限公司）；远红外线电暖器[HF1017TI，艾美特电器（深圳）有限公司]；智能温控恒温系统（ZH-SLHWT，原阳县振华教学仪器有限公司）。

二、实验方法

1. 急性冷暴露兔模型建立及分组：

18只兔均于实验前一天备皮，备皮范围为剑突至耻骨的腹部及同水平背部，按照时间顺序依次分为4个时段进行处理：①T1时段，即空白对照。环境温度为室温，该时段兔核心温度即为基础体温。②T2时段，即急性冷暴露。将兔腹部及四肢浸泡于深度约4 cm的冰水混合物的兔笼中，置于环境温度为0℃冷柜中，保持透气，每20分钟测量一次直肠温度并观察兔体征。终止冷水浸泡体征：同时满足兔直肠温度下降10～15℃、明显寒战、无法自主站立、眨眼反射明显减弱或消失。③T3时段，即复温第1阶段，包括被动体表复温和主动体表复温，其中被动体表复温为兔自主寒战；主动体表复温为外部加热法，即使用温度风力适宜的电吹风吹干兔毛，将兔全身包裹毛毯，腹侧垫2层毛巾置于38℃智能温控恒温系统，且背部应用远红外线电暖器连续照射（850 W，电暖器与兔间隔1 m）。终止复温体征：核心温度升至预期体温，预期体温=（基础体温-冷暴露后最低体温）/2+冷暴露后最低体温。④T4时段，即复温第2阶段，继续采用外部加热复温至基础体温。T3、T4时段每20～30分钟观察智能温控恒温系统加热板和远红外线电暖器照射区皮肤是否发红以防止局部热灼伤。建模后使用心电监护仪实时监测兔心率及平均动脉压。按照急性冷暴露后兔存活或死亡结局分为复温成功组和复温失败组。

2. 评价指标与数据采集

(1）体温（核心温度）：采用直肠温度表示，将动物温度计探头表面涂抹耦合剂后插入兔肛门约5 cm探测。

(2）肾功两项：采集兔耳缘或四肢静脉血测定血清肌酐（CREA）及尿素氮（UREA）。

(3）超声血流动力学参数：于二维模式下测量右肾动脉主干管径（d）；使用CDFI探查兔右肾动脉主干、段动脉血流充盈情况，转换至频谱多普勒模式，取样框方向与血流方向平行，血流声束夹角0°～60°，取样容积1 mm。采集兔右肾段动脉、肾动脉主干连续5个以上心动周期波形，自动测量二级分支动脉即肾段动脉和肾动脉主干收缩期峰值流速（PSV）、肾动脉主干时间平均平均流速（TAMEAN），并计算血流量（VolFlow），公式为：VolFlow=TAMEAN×血管横截面积×60[7]。同一兔血管测量位置保持一致。所有数据均重复测量3次取平均值。

(4)T2时段降温速率、T3时段复温速率的计算公式为：T2时段降温速率=（基础体温-冷暴露后最低体温）/T2时段冷暴露时间；T3时段复温速率=（预期体温-冷暴露后最低体温）/T3时段复温时间。

三、统计学处理

应用SPSS 26.0统计软件，符合正态分布且方差齐的计量资料以表示，组内各时段比较采用重复测量的方差分析；组间同一时段比较采用两独立样本t检验。不符合正态分布或方差不齐的计量资料以M(IQR）表示，组内各时段比较采用Friedman双向秩方差分析（多项检验P值通过Bonferroni校正法调整）或两个相关样本的Wilcoxon符号秩和检验；组间同一时段比较采用两独立样本Mann-Whitney U检验。P<0.05为差异有统计学意义。

（二）结果

本实验复温成功组13只；复温失败组5只，其中1只于T3时段失败，4只于T4时段失败。复温成功组与复温失败组兔体质量分别为（4.02±0.15)kg、（3.89±0.14)kg,T1时段室温分别为（22.70±1.14）℃、（22.98±1.21）℃，两组比较差异均无统计学意义。

一、两组各时段兔体温比较

1. 组内比较：

复温成功组和复温失败组T2时段体温均较T1时段下降，差异均有统计学意义（均P<0.05);T3时段体温均较T2时段上升，但均未达到T1时段水平，与T1、T2时段比较差异均有统计学意义（均P<0.05）；复温成功组T4时段体温较T2、T3时段上升（均P<0.05），且达到T1时段水平，与T1时段比较差异无统计学意义。见表1。

2. 组间比较：

复温成功组与复温失败组T1～T3时段体温、T2时段降温速率、T3时段复温速率比较差异均无统计学意义。见表1。

二、两组各时段兔肾功两项比较

由于急性冷暴露后兔耳缘静脉及四肢静脉收缩，采血成功率较低且复温失败组样本量较少，故复温失败组T3时段CREA及UREA未进行组内及组间比较。

1.组内比较：

复温成功组和复温失败组T2时段CREA均较T1时段升高，差异均有统计学意义（均P<0.05）；复温成功组其余时段CREA比较差异均无统计学意义。两组各时段UREA比较差异均无统计学意义。见表1。

2.组间比较：

复温成功组与复温失败组T1、T2时段CREA、UREA比较差异均无统计学意义。见表1。

三、两组各时段兔右肾动脉超声血流动力学参数比较

1.组内比较：

复温成功组T2时段所有右肾动脉超声血流动力学参数均较T1时段减小，差异均有统计学意义（均P<0.001);T3时段肾段动脉PSV及肾动脉主干PSV、TAMEAN均较T2时段增加（均P<0.05），肾动脉主干d、VolFlow均较T2时段增加，但均未达到T1时段水平，与T1时段比较差异均有统计学意义（均P<0.05);T4时段所有右肾动脉超声血流动力学参数均较T2时段增加，且肾动脉主干VolFlow较T3时段增加，差异均有统计学意义（均P<0.05）；其余参数各时段两两比较差异均无统计学意义。复温失败组T2时段肾段动脉PSV及肾动脉主干PSV、TAMEAN、VolFlow均较T1时段减小，差异均有统计学意义（均P<0.05);T3时段所有右肾动脉超声血流动力学参数与T1、T2时段两两比较差异均无统计学意义。见表2和图1,2。

表1 两组各时段兔体温和肾功两项比较

与T1时段比较，aP<0.05；与T2时段比较，bP<0.05；与T3时段比较，cP<0.05。CREA：肌酐；UREA：尿素氮

表2 两组各时段兔右肾动脉超声血流动力学参数比较

与T1时段比较，aP<0.05；与T2时段比较，bP<0.05；与T3时段比较，cP<0.05。PSV：收缩期峰值流速；TAMEAN：时间平均平均流速；d：管径；VolFlow：血流量

图1 复温成功组同一兔T1～T3时段右肾动脉主干声像图

2.组间比较：

复温失败组T3时段肾动脉主干PSV、TAMEAN，以及T2时段和T3时段肾动脉主干d、VolFlow均较复温成功组减小，差异均有统计学意义（均P<0.05）；两组T1～T3时段肾段动脉PSV、T1时段和T2时段肾动脉主干PSV、TAMEAN，以及T1时段肾动脉主干d、VolFlow比较差异均无统计学意义。见表2和图1,2。

（三）讨论

低体温会导致组织灌注不足及器官功能障碍，研究[8]表明，低体温兔死亡风险较正常体温兔高3倍，兔直肠温度每低于参考值1℃死亡率增加1倍。为了向临床提供无创评估急性冷暴露相关肾损伤的依据，本实验通过构建兔急性冷暴露模型，按照复温结局分为复温成功组和复温失败组，比较两组各时段兔体温、肾功两项、超声血流动力学参数的差异，旨在探讨超声定量评估兔急性冷暴露肾血流动力学参数改变的应用价值。本实验兔急性冷暴露模型的建立参照《院外评估和治疗意外低体温症临床实践指南：2019年更新版》[3]，将兔浸泡于冰水混合物中，分别采用眨眼反射及是否自主站立评估其意识水平及躯体机能。既往研究[9-10]报道，在雪崩中被掩埋的受害者失温速率可达约9℃/h；较慢的复温速率（中位数为2.13℃/h）可能与提高存活率、良好的神经功能预后相关。本实验模拟意外失温场景，将T2时段复温成功组降温速率控制为（9.42±1.72）℃/h、复温失败组降温速率控制为（7.90±1.90）℃/h;T3时段进行缓慢控制性复温，复温成功组复温速率为（1.51±0.47）℃/h、复温失败组复温速率为（1.30±0.59）℃/h。兔复温失败的可能机制为：①T2时段兔核心温度下降后机体失代偿，T3时段反映肾灌注的超声血流动力学参数均未明显增加，持续低灌注造成结局不良；②T3时段四肢明显升温时，血液流向较冷外周组织的流量增加并随后回流至心脏，导致心脏温度进一步降低，引发心律失常、低血容量等一系列改变，常发生在冷水浸泡综合征第4阶段，称为围遇救期衰竭[11]；③Hou等[12]提出失温时机体代谢降低、灌注不足、血液浓缩，复温时可能发生类似于缺血再灌注损伤的低体温复温损伤的假说。因此早期、无创、规范的低体温诊疗对降低复温失败率，提高治愈率具有重要意义。本实验技术难点：由于急性冷暴露致兔耳缘静脉、四肢静脉收缩，以及T2～T4时段真空抽吸致静脉管壁闭合、留置针内易发生凝血等因素，静脉采血成功率较低，故复温失败组T3时段CREA及UREA未进行组内及组间比较，与Bongers等[13]研究结论一致。

体温监测是评估兔急性冷暴露生理学改变基本且重要的方法。本实验结果显示，急性冷暴露后T2时段体温较T1时段下降，T3时段较T2时段上升，差异均有统计学意义（均P<0.05），与Sabharwal等[6]研究结果相近；复温成功组T4时段体温继续回升且与T1时段比较差异无统计学意义，表明被动体表复温联合主动体表复温[14]治疗有效。本实验复温成功组与复温失败组T1～T3时段体温、T2时段降温速率、T3时段复温速率比较差异均无统计学意义，表明这3个参数均不能直接反映复温是否成功。分析原因为急性冷暴露后兔体征重叠且生理改变存在个体差异性。

CREA、UREA通常用于评估肾功能，在不同的AKI诊断标准中，CREA均被列为主要指标。《中国急性肾损伤临床实践指南》[15]推荐根据改善全球肾脏病预后组织（KDIGO）发布的AKI诊断和分期标准明确是否发生AKI及其严重程度，其中AKI诊断标准为在48 h内CREA升高≥26.5µmol/L或者在7 d内CREA升高超过基础值的1.5倍。本实验复温成功组CREA由T1时段（82.29±21.46）µmol/L升高至T2时段（122.39±34.30）µmol/L，复温失败组CREA由T1时段（86.19±20.58）µmol/L升高至T2时段（130.59±39.94）µmol/L，差异均有统计学意义（均P<0.05），表明急性冷暴露可导致兔CREA升高，造成一定程度的AKI;T2时段两组CREA比较差异无统计学意义，表明T2时段CREA不能单独用于反映复温是否成功。UREA在各时段比较差异无统计学意义，可能原因为某些肾外因素如昼夜节律、营养状况、肝脏或肠道功能亦影响兔UREA水平[15]。

肾组织微循环障碍被认为是AKI发生发展的重要机制[15]，监测急性冷暴露后肾血流动力学变化可能是防治AKI的关键。超声作为无创评估肾宏观循环的技术已应用于临床，其血流动力学参数VolFlow在临床应用中虽不如PSV等广泛，但其是关于血流速度和血管横截面积的函数，相较PSV,VolFlow可同时将急性冷暴露后发生变化的肾动脉主干d、TAMEAN均纳入计算，更能综合评估肾动脉血流量。本实验结果显示，两组T2时段肾段动脉PSV及肾动脉主干PSV、TAMEAN、VolFlow，以及复温成功组肾动脉主干d均较T1时段减小，差异均有统计学意义（均P<0.05），表明急性冷暴露导致兔右肾动脉灌注速度和灌注量均减小、复温成功兔肾动脉主干管径缩窄。复温成功组T3时段肾段动脉PSV及肾动脉主干PSV、TAMEAN，以及T4时段所有右肾动脉超声血流动力学参数均较T2时段增加，且肾动脉主干VolFlow较T3时段增加，差异均有统计学意义（均P<0.05），表明兔自主寒战联合外部加热装置复温治疗至恢复基础体温可致右肾动脉灌注速度和灌注量均增加、肾动脉主干管径增宽。复温失败组T3时段所有右肾动脉超声血流动力学参数与T2时段比较，差异均无统计学意义；T3时段肾动脉主干PSV、TAMEAN,T2时段和T3时段肾动脉主干d、VolFlow均较复温成功组减小，差异均有统计学意义（均P<0.05），表明急性冷暴露后复温治疗T3时段肾动脉主干PSV、TAMEAN、d、VolFlow均未明显改善且持续处于低水平，预警复温治疗结局不良，提示实时监测以上超声血流动力学参数可对复温治疗疗效进行动态评估。

综上所述，本实验发现急性冷暴露导致兔CREA升高，肾段动脉PSV、肾动脉主干PSV、TAMEAN、VolFlow均减小。被动体表复温治疗联合主动体表复温有助于改善肾血流动力学情况。在复温治疗过程中动态监测超声血流动力学参数并及时干预有望改善不良结局、提高治愈率。超声在定量评估兔急性冷暴露肾血流动力学参数改变中具有潜在的应用价值。但由于全身麻醉可造成兔血压降低，本实验未讨论麻醉与急性冷暴露的叠加效应，且样本量较少，后续研究将扩大样本量，并对急性冷暴露兔AKI及肾微循环障碍相关机制进行深入探讨。

参考文献:

[7]刘培青,张迎春,丁常伟,等.多普勒超声联合超声造影在脓毒性急性肾损伤中的临床应用——从宏观到微观的肾灌注视角[J].中华超声影像学杂志,2023,32(10):871-879.

[15]国家慢性肾病临床医学研究中心,中国医师协会肾脏内科医师分会,中国急性肾损伤临床实践指南专家组.中国急性肾损伤临床实践指南[J].中华医学杂志,2023,103(42):3332-3366.

基金资助:军队后勤科研重大项目;

文章来源:李玥,曹军英,刘晓哲,等.超声定量评估兔急性冷暴露肾血流动力学参数改变的实验研究[J].临床超声医学杂志,2024,26(08):617-622.