儿童电烧伤与其他热烧伤中单器官及多器官功能障碍的发生

加布里埃尔·洪德沙根 ^1,2，保罗·伍尔策 ^1,2,3，阿比盖尔·福布斯 ⁵，查尔斯·沃伊特 ^1,2，瓦妮莎·柯林斯 ⁵，雅诺什·坎比亚索-丹尼尔 ^1,2,3，塞莱斯特·C·芬纳蒂 ^1,2,4，大卫·N·赫恩登 ^1,2，路德维克·K·布兰斯基 ^1,2

¹美国德克萨斯大学医学分校外科系，加尔维斯顿，美国

²Shriners儿童^®医院——美国德克萨斯州加尔维斯顿

³格拉茨医科大学外科部整形、美容与重建外科部，格拉茨，奥地利

⁴德克萨斯大学医学分校西利分子医学中心和转化科学研究所，美国德克萨斯州加尔维斯顿

⁵美国德克萨斯大学医学院，加尔维斯顿，美国

摘要

背景

多器官衰竭（MOF）是烧伤儿童发病率和死亡率的主要原因。虽然已有描述描述，电击损伤引起的各种并发症，但与此类损伤相关的单器官衰竭（SOF）和MOF的发生率和严重程度尚不清楚。该研究旨在比较电烧伤和热烧伤儿童的特种作战和精神病的发生率和严重程度，以及其他并发症。

患者与方法

2001年至2016年间，本研究分析了288名患有电烧伤（EB，N=96）或热烧伤（CTR，N=192）的儿科患者。对人口统计数据、住院时间、手术数量和类型、截肢及并发症进行了统计分析。通过加法混合模型中的DENVER2分类评估特种作战和作战中的发生率。分析了肺、心脏、肾脏和肝脏的复合评分及器官特异性评分。还比较了两组血清细胞因子表达的分布。显著性在p<0.05处被接受。

选举结果

两组在年龄（CTR 11±5年对EB 11±5年）、全身总表面积百分比（CTR 33±25% 对 EB 32±25%）和住院时长（CTR 18±26天 对 EB 18±21天）等方面相当。EB组的高压损伤比例为64%。脑震组的MOF发生率较低（2/96人，2.1%），低于CTR组（20/192人，10.4%;p<0.05）。单一器官衰竭的发生率在各组间相当。两组肺功能衰竭发生率相当，但CTR组吸入性损伤发生率显著更高（p<0.0001）。EB组患者截肢次数较多（p<0.001）、重度截肢（p=0.001）和合并重度截肢（p<0.01）。两组的死亡率相当。血清细胞因子表达曲线在各组间也具有可比性。

结论

在儿科患者中，电击损伤与MOF发生率低于其他热烧伤相关。对不可存活组织进行早期和彻底清创对于改善电烧伤患者群体的预后至关重要。

关键词：电烧伤，器官衰竭

背景

电击烧伤在美国每年约发生6,000例，占所有烧伤事故的3.2%。最易发生电击伤害的人群是年幼的儿童、青少年以及暴露于职业电气危害的成年人（1,2）。尽管高压（HV）电击的整体死亡率较低，但此类损伤伴随特别高的发病率，导致需要更多的手术和截肢，以及心脏和肾脏并发症（3–5）。虽然单器官和多器官衰竭（MOF）显著导致并发症和死亡（6），但其在儿童电烧伤人群中的发生率尚未与热烧伤相关病例进行全面比较。评分系统如特种作战和作战部的DENVER2分类，提供了标准化评分工具，用于评估创伤和烧伤后的器官功能障碍（7,8）。我们利用该评分系统确定了受电灼伤与火焰或烫伤影响的儿科患者群体中单次和MOF的发生率及结局。

患者与方法

患者

该研究已获得德克萨斯大学医学分校（德克萨斯州加尔维斯顿）机构审查委员会批准。我们识别了198名2001年至2015年间因电烧伤入院的患者。排除所有19岁及以上患者及受伤后72小时以上入院的患者，纳入分析中96例。他们与192名火焰或烫伤患者对照组匹配。SAS 9.2用于盲法匹配病例和对照组，比例为1：2，基于最接近的匹配倾向分数。病例-队列匹配采用以下预测因子进行：燃烧的全身总表面积百分比（TBSA）、三度烧伤TBSA、烧伤年龄、入院年份。所有案例均对匹配质量进行了分析。P<0.05被接受为重要值。记录了每位患者的住院时间（LOS）以及手术次数和类型;在适用的情况下，记录了机械通气的天数。记录了共病和并发症，如吸入损伤和需要透析的肾衰竭。死因通过尸检确认。

患者管理

入院时，两组患者均采用乳酸林格氏液，分批在前24小时内复苏，之后依赖于火焰和烫伤组的尿量达到0.5ml/kg/h，电击组为1ml/kg/h。入院前48小时内，所有全层烧伤患者接受伤口切除并用自身移植物覆盖。剩余开放区域随后用同源移植覆盖。该程序重复，直到所有开放性伤口被自体皮肤覆盖。电击损伤入院后，患者尽快接受探索性筋膜切开术，受影响肢体中无生命部位在前48小时内切除。清创24小时后，进行了第二次检查程序以评估肌肉损伤可能进展情况。若未进一步切除，则监测血液中的肌酐激酶和肌红蛋白水平，直至恢复正常。

器官衰竭评估

急性住院期间，器官衰竭通过先前发表的DENVER2定义进行前瞻性评估（7）。住院期间通过生物标志物、临床标志物和给药量化，持续评估特定器官功能，如表2所述。MOF定义为两个或以上器官连续2天内总DENVER2得分>3（满分12个最高分）。如果每天计算多个器官，则计算最严重的日值。单一器官衰竭定义为每日平均器官DENVER2得分>2分（满分3个最高分）。

表2。

DENVER2计分系统（7)

心脏评分通过联合剂量和注射的肌抗药物数量计算。

无=未施用药物;S= 小剂量;M=中等剂量;L=大剂量

蛋白质与细胞因子谱

在住院时、术前及术后每5天采集一次烧伤患者血液样本，持续4周进行细胞因子分析。血液被转移到血清分离管中，并在1320转/分钟离心10分钟。所得血清被取出并储存在−70°C下，等待分析。我们使用Bio-Plex人类细胞因子17-Plex面板配合Bio-Plex悬浮阵列系统（Bio-Rad，Hercules，加利福尼亚州），定量了17种炎症介质，如其他地方所述（6）。

统计分析

患者数据由医生、护士和支持人员通过临床信息系统Emtek前瞻性收集和记录。数据通过Microsoft Access®和Excel®（Microsoft Corporation Inc.，美国华盛顿州雷德蒙德）进行处理和分析。正态分布数据以均值±标准差或标准误差的形式呈现，非正态分布数据则以中位数±中位数绝对偏差表示。在适当情况下，使用了卡方检验、费舍尔精确检验、学生t检验、方差分析和曼-惠特尼秩和检验。DENVER2评分采用广义加法混合模型建模，结合研究组和烧后时间，调整烧伤时年龄和烧伤大小的协变量，并用惩罚样条补偿Denver2评分与入院时间之间的非线性关系，并对每个受试者重复测量进行控制。统计学显著性在p<0.05处被接受。

选举结果

患者特征

匹配质量分析显示，EB（N=96）和CTR（N=192）组之间无显著差异，表明匹配成功。如表1所示，两组在燃烧时的平均年龄、TBSA燃烧百分比和全层TBSA燃烧百分比上均可比较。两组平均燃烧与入院时间为30±24小时。两组平均LOS为18天（p=0.92）。然而，电烧伤组按TBSA燃烧百分比的住院时间更长（EB 0.96 d/%TBSA vs. CTR 0.47 d/%TBSA，p<0.01），每百分比TBSA全层烧伤（EB 1.64 d/%TBSA3rd vs. CTR 0.97d/%TBSA^3rd，p<0.01）。EB组（3.13%）和CTR组（4.17%，p=0.652）的死亡率相当。死因见表4。

表1。

患者特征。

数据以均值±标准差或计数形式呈现。

TBSA：全身表面积。

表4。

死亡原因、电击损伤类型以及多器官衰竭。

MOF：多器官衰竭;HV：高压电击伤害

手术与截肢

勃发组（4±3）和CTR组（3±4）的手术次数无显著差异。然而，截肢在EB组中显著更为常见（25%，CTR为7%，p<0.001）。EB组中，手腕或踝部以上的重大截肢率为19.8%，CTR组为3.2%（p=0.001）。EB组中，接受两次或以上重大截肢患者比例为6.2%，CTR组为0.5%（p<0.01）。

并发症

CTR组的吸入性损伤发生率显著高于EB组（2.0%，p<0.001）。各组平均机械通气天数相当（p=0.26）。EB组中需要血液透析的肾衰竭发生率为3.2%，CTR组为5.8%（p=0.333）。

器官衰竭

根据DENVER 2标准，EMF发生率为EB组2.1%（2/96），CTR组为10.4%（20/192）（p=0.013）。MOF患者亚组的死亡率在各组间相近。EB组两名MOF患者均（100%）死亡，CTR组20名MOF患者中有7人死亡（35%，p=0.075）。以连续变量形式建模的均数复合DENVER2得分在入院后前3天显著低于CTR组，但之后无显著差异（见图1）。

图1。

以连续置信区间随时间变化为变量的均DENVER2复合分数。DPB：烧伤后几天。*p<0.05，控制与电气。

两组单一器官衰竭发生率在统计学上无显著差异。结果见表3。

表3。

特种作战和多器官衰竭的发生率。

^ƚ

：Kraft等人（7）的发病率进行比较

CTR组在烧伤后前3天内，单个心脏衰竭的DENVER2子评分作为连续变量显著升高（p<0.05，见图2）。DENVER2以连续变量形式建模的肺、肝和肾功能衰竭个体子评分在住院期间两组之间无显著差异。

图2。

均DENVER2心脏评分，置信区间随时间连续变数。DPB：烧伤后几天。*P<0.05，前72小时的控制与电气。

细胞因子谱

对CTR组499项个体测量和东核血组384项个体测量的比较分析，未发现两组在IL-2、IL-4、IL-6、IL-7、IL-8、IL-10、IL-12、IL-13、IL-17、GM-CSF、IFN-γ、TNF-α、IL-1b、G-CSF或MCP-1在0–2、3–7、8–14、15–21的水平上存在统计学显著差异， 或烧伤后22至66天。相比之下，烧伤后前48小时，本层IL-5水平高于CTR组（0.9 pg/ml;n=26;p<0.05）。

讨论

尽管已发表多种较小病例系列和回顾性综述，但尚无针对大型患者群体的综合研究评估了儿童电烧伤患者多器官和单器官衰竭的发生率。在这项电烧及其他热烧伤的比较研究中，我们首次展示了受电损伤影响的儿科人群中单发性和MOF的特异性发生率。电对人体有多种有害影响：肉眼可见，皮肤和皮下结构会被热能破坏，而电流通过身体的电流则可能对深层肌肉造成隐蔽且广泛的损伤（9,10）。电击伤害还可进一步细分为高压损伤（>1,000伏;高压）或低压损伤（<1,000伏），这是一个任意的分类，仅与损伤严重程度（3,11,12）有一定相关性。在我们的儿科患者群体中，心室损伤的比例为64%，这一比例属于其他人报告的高端（13–67%）（9,13）。文献中描述的中性心温损伤种类广泛，主要归因于大量职业性中性中性损伤，因此儿童中不常见，尽管青少年时期也存在流行病学积累。

MOF是儿童烧伤患者死亡的主要原因之一（14），源于一系列复杂的代谢、炎症和感染性失调，目前正在研究中（6）。我们证明，电伤组在烧伤后前3天的MOF发生率和总DENVER2评分显著低于热烧伤对照组。这一发现似乎与电力按燃烧TBSA百分比造成更大损害和更严重病变的观点相矛盾。同样，这与损伤的轻微特征无关，因为我们研究组的平均烧伤规模和中热性损伤的比例高于大多数类似已发表病例系列和回顾性综述（9,10,15）。我们假设MOF发病率降低部分归因于对不可存活组织的早期且积极的清创——通常通过对无法挽救的肢体进行大规模截肢。George等人（16）总结了这种方法，可能缩短并抑制促成MOF的炎症反应。遗憾的是，我们未能在研究组中显示MOF降低对整体死亡率的显著影响。

肺功能衰竭是最常见的单一器官功能障碍，尽管电击烧伤组中吸入性损伤的诊断频率显著较低，但两组的发生率相当。这一现象的一个可能解释是电击组对吸入损伤的诊断不足。然而，我们机构的方案是在出现任何烧伤病因且有轻微吸入性损伤怀疑时进行诊断性支气管镜检查，因此抽样偏差成为系统性错误的可能性较小。电烧伤后肺功能障碍的可能原因包括电流本身直接损伤肺实质（17），或如Hartford等（18）所述，肺部钝性创伤因冲击波和肌肉收缩所致。需要进一步研究以确定电对肺组织完整性和功能的具体影响。

在我们的研究人群中，电烧伤组在烧伤后前3天内，我们诊断出的心脏衰竭发生率显著较低，按DENVER2分类。尽管心律失常及其他心脏功能障碍常为电击损伤的并发症，但电击成人在前24小时内心脏并发症的发生率较低（19,20）。根据已发表综述，儿科患者几乎没有与电流相关的严重心脏并发症（3,21）。

电击损伤后肾衰竭较为罕见，通常归因于肌肉广泛破坏及肌红蛋白释放进入循环（22）。我们发现肾衰竭的发生率（如DENVER2评分或透析需求）没有差异。这一发现可能归因于烧伤后48小时内对受损肌肉及其他无生命组织的早期且彻底切除。

我们在研究人群中电击亚组中也未发现肝衰竭。这一发现与现有关于儿童或成人电击损伤的文献一致，文献中没有具体描述肝脏并发症。

平均而言，电击患者住院时间是其他热烧伤患者的两倍。电击后住院时间延长与手术次数增加、重大截肢及伴随的创伤性损伤有关（9,23,24）。我们评估了单次或多层精神病是否可能促成该现象，但得出结论：单次或多月性治疗对患者住院时间没有特异影响。我们患者接受的手术数量和类型与其他人的结果一致（3,9,20）。不幸的是，重大肢体截肢仍然是电击损伤后，尤其是高压损伤后常见的手术。

如前所述，烧伤伴随全身炎症、高代谢和分解代谢反应，可以通过测量烧伤后细胞因子和蛋白质生物标志物随时间变化来评估（6,25）。本研究结论是，电烧和其他热烧伤的细胞因子谱无特征性差异。

局限性与未来方向

本研究的一个局限是其回顾性设计;前瞻性的方法可能会带来更聚焦的分析数据集。此外，问题仍然是如何分类和分层电击伤害的严重程度和预后。需要进一步研究，以确定是否有比TBSA烧伤及高压与低压伤害更准确的伤害严重程度分类方法。目前发现儿科患者电击损伤与器官功能障碍发生率降低相关，但这一特定患者群体的发病率不仅仅由单一和MOF引起的多种因素，这一事实并不掩盖。重大截肢的高频率在这些年轻患者的康复及后续阶段也带来了挑战。

结论

儿科患者电击损伤与MOF发生率低于其他热烧伤相关。我们建议早期且彻底切除不可存活组织，作为电击损伤治疗的主要方法，以改善此类损伤后的治疗效果。尽管电烧伤患者吸入性损伤的发生率显著较低，电烧伤患者肺功能衰竭的发生率相似，这促使对电对肺实质具体影响进行进一步研究。