舱室爆炸致大鼠腹部损伤伤情分析

　　作者：聂海，黄显凯，赖西南，康建毅，王丽丽，甯交琳 作者单位：第三军医大学大坪医院野战外科研究所全军战创伤中心，重庆400042;第三军医大学大坪医院野战外科研究所六室，创伤、烧伤和复合伤国家重点实验室，重庆400042

　　【摘要】 目的探讨舱室爆炸致大鼠腹部损伤的伤情特点及规律。方法120只SD大鼠随机分为舱内组、舱外组，每组60只。舱内组在模拟装甲舱室内用600mg DDNP瞬时电雷管爆炸;舱外爆炸条件与舱室相同，压力传感器测定冲击波物理参数。观察爆炸后大鼠存活情况及腹内脏器大体形态学改变，并进行损伤严重程度病理学评分。结果死亡率：舱内组即刻21.7%，舱外组6.7%(χ2=5.551，P=0.018)。腹腔脏器损伤发生率：舱内组76.7%，舱外组53.3%(χ2=7.179，P=0.007)。舱内组肝、结肠损伤较多，而舱外组结肠、胃损伤率较高。肝损伤以包膜下血肿和裂伤常见，空腔脏器损伤以浆膜下出血常见。病理学评分：舱内组(2.63±1.25)分，舱外组(1.97±0.86)分(Z=-2.394，P=0.017)。结论舱室爆炸致腹部损伤程度较舱外开阔地更严重;舱室爆炸腹部受损器官以肝和结肠为主，开阔地爆炸腹部受损器官以结肠为主。

　　【关键词】 爆炸伤;冲击波;腹部损伤;大鼠;装甲舱

　　基金项目：全军“十一五”计划指令性课题(06Z034)

　　爆炸科学与技术国家重点实验室开放基金(KFJJ06-6)

　　Analysis of traumatic condition on abdominal injury of rats caused by explosion in enclosed spaces

　　NIE Hai,HUANG Xiankai,LAI Xinan,et al.

　　Trauma Center,Institute of Surgery Research,Daping Hospital,Third Military Medical University, Chongqing400042,China

　　Abstract：ObjectiveTo identify injury characteristics associated with abdominal wound of rats caused by explosion in enclosed spaces.MethodsA total of 120 male rats were randomly divided into 2 groups: enclosure and freefield group caused by explosion with 600mg DDNP instantaneous electric detonator.Physical parameters of blast wave were measured using pressure transducers.After explosion,bleeding in the abdominal cavity,the distribution and types of internal organs were detected.The pathological score of abdominal injury severity in rats was carried out.ResultsThe instantaneous mortality rate was 21.7% in enclosure group and 6.7% in freefield group(χ2=5.551，P=0.018).The rats with intraabdominal organ damage resulted from explosion including 46 cases (76.7%) in enclosure group and 32 cases(53.3%) in freefield group(χ2=7.179，P=0.007).The distribution of internal organs damaged by bombing principally comprised of liver,small intestine,colon and stomach.The major types of solid organ injury were subcapsular hematoma,laceration,and that of hollow viscus injury was subserous hematoma.Pathological score of enclosure group was obviously higher than that of freefield group(2.63±1.25 vs 1.97±0.86,Z=-2.394,P=0.017).ConclusionThe traumatic condition of abdominal injury of rats caused by explosion in enclosed spaces is more severe than that in the freefield.The major damaged organ in enclosed space are liver and colon,and that found in the open air is colon.

　　Key words:explosive injury;shock wave;abdominal injuries;rats;armored space

　　现代战争中高技术、高杀伤力爆炸性武器的大量使用，平时恐怖事件[1,2]、意外突发事件时有发生，使得爆炸性损伤、冲击伤有增多趋势。据报道，爆炸性武器致伤占55.3%～95%[3,4]。爆炸事件大部分发生在密闭空间，其物理性质与开阔地爆炸不尽相同。在爆炸性损伤中，腹部爆炸伤发生率较高[4]，如未得到及时有效的救治，死亡率极高。因此，密闭环境腹部爆炸伤的研究越来越受到人们重视。本研究通过模拟装甲舱室内爆炸建立致伤模型，对舱室爆炸致腹部损伤的伤情特点进行观察分析，旨在完善以往战伤调查资料，为进一步研究腹部爆炸伤的致伤机制及分级救治、伤员后送、制定防护措施提供实验和理论依据。

　　材料与方法

　　1实验动物与分组

　　120只体重为200～250g清洁级健康雄性SD大鼠(第三军医大学大坪医院实验动物中心提供)完全随机分为舱内组、舱外组，每组60只。

　　2实验方法

　　按照陆军装甲车辆外部形状和内部结构等比例缩小，建立陆军模拟装甲舱室模型。30g/L戊巴比妥钠按30mg/kg体重进行腹腔内注射麻醉大鼠。舱内爆炸时，将大鼠前肢缚于模拟装甲舱室后上方支架上，臀部坐于舱室小凳，以模拟实战时装甲车内士兵体位;压力传感器(型号137A21，美国PCB公司)固定于大鼠对面铁柱上。600mg DDNP瞬时电雷管悬挂于模拟装甲舱室中央，爆心距离大鼠腹部中央和压力传感器均为10cm，合上舱室盖后充电引爆，爆炸后立即将大鼠取出舱室。舱外开阔地爆炸时，将舱室内大鼠固定装置取出安装于开阔地，爆炸条件与舱室内相同。采用wavebook516A 数据采集系统收集爆炸冲击波物理参数，Origin7.0软件进行滤波和分析处理。爆炸后观察大鼠1小时，1小时内死亡称为即刻死亡，并立即进行解剖;1小时后将所有大鼠处死并解剖，观察腹部损伤情况。

　　3观察指标

　　观察并记录腹壁有无穿透伤;腹腔内有无出血及出血量、发生例数，腹内实质和空腔脏器损伤的类型及程度。根据大鼠腹部爆炸伤特点，结合美军Walter Reed研究所、Lovelace生物医学与环境研究所共同制订的爆炸伤病理学评分系统[5]，对大鼠腹部爆炸伤严重程度进行评分。腹部实质脏器(肝脏、肾脏)损伤记分方法：挫伤或形成包膜下血肿记1分，大面积挫伤、撕裂伤或毁损伤记2分;腹部空腔脏器(胃、小肠、结肠、膀胱)损伤记分方法：浆膜下出血、淤血或形成浆膜下血肿记1分，浆膜下大面积出血或空腔脏器穿孔、撕裂记2分;腹腔内少量积血记1分，大量积血(>2ml)记2分;然后根据各单项分值相加计算腹腔脏器损伤评分的总分数，分数越小，损伤程度越轻。

　　4统计分析处理

　　数据以均数±标准差(x±s)表示。所有数据均采用SPSS13.0进行统计分析。冲击波物理参数组间比较采用完全随机设计资料两样本t检验;腹部损伤评分组间比较采用Wilcoxon秩和检验;计数资料采用χ2检验。P<0.05表示差异具有显著的统计学意义。

　　结果

　　1冲击波物理参数

　　与舱外组比较，舱内组冲击波物理参数的特征表现为峰值压力高，持续时间长，最大压力上升时间快，最大脉冲正压持续时间极短(表1)。舱内组冲击波压力-时间历程波形图表现为复杂冲击波波形，反复出现超压、负压，而不单纯是最大超压峰值(图1);舱外组波形表现为冲击波压力快速升高达到峰值，紧接着快速衰减至略低于周围水平，然后恢复到周围正常压力水平(图2)。表1冲击波物理参数(略)

　　2死亡率

　　即刻死亡率：大鼠爆炸后体表未见明显伤痕;75%以上大鼠有不同程度的肺损伤。所有大鼠爆炸后即刻死亡17例，死亡率14.2%;舱内组即刻死亡13例，死亡率21.7%;舱外组即刻死亡4例，死亡率6.7%，组间比较差异有显著的统计学意义(χ2=5.551，P=0.018)。即刻死亡大鼠解剖后发现肺损伤、肺出血水肿较重，约1/4存在胸腔内出血和肺裂伤。

　　3腹部脏器损伤情况

　　3.1总体损伤情况至少有1个腹部脏器发生损伤78例，总发生率65.0%;其中舱内组46例，占76.7%;舱外组32例，占53.3%(表2)，组间比较有显著的统计学意义(χ2=7.179，P=0.007)。表2腹部爆炸致腹内损伤脏器组成成分(略)

　　3.2单个脏器损伤情况计算单个器官损伤发生率(表3)。从表中可以看出，舱内组肝、结肠、小肠的损伤较舱外组高，而舱外组胃损伤发生较舱内组略高，但无统计学意义。此外，舱内组发生肾、膀胱损伤各1例。表3腹腔单个脏器损伤情况(略)

　　3.3腹部脏器损伤类型肝脏损伤类型有包膜下血肿、挫伤、撕裂伤、粉碎伤，以包膜下血肿和撕裂伤常见(表4)。胃、小肠、结肠损伤包括浆膜下出血及血肿、挫伤、穿孔，以浆膜下出血最常见(表5)。舱内组发生腹腔积血12例，舱外组3例，组间比较有显著的统计学意义(χ2=6.171，P=0.013)。表4肝脏损伤分型(略)表5空腔脏器损伤分型(略)

　　3.4腹部脏器损伤评分舱外组和舱内组腹腔脏器损伤评分总分数为(1.53±1.46)分;舱内组损伤评分(2.02±1.57)分，舱外组损伤评分为(1.05±1.17)分，组间比较有显著的统计学意义(Z=-3.497，P=0.005)。剔除无腹腔脏器损伤病例，总评分为(2.35±1.15)分，舱内组分值为(2.63±1.25)，舱外组分值为(1.97±0.86)分，组间比较有显著的统计学意义(Z=-2.394，P=0.017)，可见舱内组损伤评分明显高于舱外组。

　　讨论

　　随着军事科学技术的发展和战略战术的转变，具有多因素、多途径、多处杀伤效应的爆炸性武器在现代战争和平时恐怖主义活动中应用越来越广[6-8]。战斗舱室(包括装甲车、坦克、舰艇、相对密闭坚固工事等)是现代战争中的主要作战单元，反装甲攻坚武器可击穿战斗舱室，在舱室内爆炸，直接或间接杀伤舱内人员。平时恐怖主义活动和意外突发事件也主要发生在相对密闭环境如地铁、汽车、列车、煤窑、矿井等。密闭空间爆炸时，致伤因素与开阔地爆炸有明显不同，其致伤机制更加复杂，致伤因素更多。由于腹部面积、体积较大，器官多且复杂，包括空腔脏器和实质脏器，冲击波容易导致腹部脏器损伤，报道损伤发生率5%～9.3%;腹部战创伤导致人员死亡为18%～53%不等，其死因主要是出血和脓毒症[1，2，4，7]。因此，有必要深入细致地开展爆炸致腹部损伤的研究。

　　本实验通过模拟装甲舱室内爆炸大鼠建立致伤模型，与舱外开阔地爆炸进行比较，对密封环境爆炸致腹部损伤的伤情特点进行观察分析后发现，舱室爆炸与舱外爆炸致腹部损伤伤情有明显差异，主要特点如下：(1)舱室爆炸致腹部损伤程度较舱外严重。表现在舱室爆炸即刻死亡率高，舱室死亡率21.7%，而舱外死亡率仅为6.7%，死亡原因可能是肺冲击伤、腹部实质脏器损伤引起的大出血，进而导致氧交换障碍出现急性呼吸功能衰竭，最终发生死亡;舱室爆炸时腹内脏器损伤发生率高，舱内组腹部损伤发生率76.7%，而舱外组仅有53.3%;舱室爆炸腹腔器官损伤严重，舱内组脏器发生挫伤、裂伤甚至粉碎伤远较舱外组高，而腹腔脏器损伤评分亦较高。(2)爆炸致大鼠腹部损伤器官主要包括肝、胃、大肠、小肠，其他受损的器官还有肾、膀胱。可能由于膀胱有盆底、腹壁及耻骨联合保护，冲击波不易累及;肾脏、脾脏位置较深，紧贴于腹后壁，且受到胸廓、腹内脏器、腹肌和背部肌肉的保护，损伤较少见。(3)舱室爆炸致腹部损伤器官以肝和结肠为主，且腹腔积血发生率较高，这可能由于舱内组肝损伤发生率较高，而实质脏器损伤后易发生出血，形成腹腔积血;而舱外以结肠损伤为主。造成这种差异的具体原因不详，可能与冲击波在舱室四壁反射反复挤压腹壁作用于肝脏，而肝脏为实质脏器，质地脆，且体积较庞大，缓冲能力较差，受到多次冲击波作用而导致损伤加重。(4)舱室和开阔地爆炸的主要损伤类型无明显差异。实质脏器主要损伤类型是包膜下血肿，空腔脏器损伤主要是浆膜下出血、血肿，但舱内组广泛挫伤、穿孔较舱外组多。舱室爆炸致腹部损伤较舱外严重的原因可能与复杂冲击波相关。来自开放环境的空气冲击超压描述为Friedlander波形(图2)，该波形特征是冲击发生时大气压快速升高达到一个峰值(正时相)，紧接着呈指数衰减并低于周围水平(负时相)，然后恢复到周围正常压力的稳定状态。而在相对密闭的舱室内，冲击波可反射、绕射、聚焦，形成复合冲击波，较舱外的开阔地压力增高1～8倍，持续时间延长，最大压力上升快(表1，图1)。因此在密封舱内，空气冲击波波形变得非常复杂，其原因由于冲击波从各壁和其他已经存在的或替代的结构反射，产生复杂的冲击波波形。复杂冲击波持续出现主要超压峰值，而后续一个或几个较小的超压峰值增加总的超压力[9]。压力高于周围(超压)持续时间虽然非常短，但具有非常大的破坏性[10]。

　　综上所述，舱室爆炸致腹部损伤程度较舱外开阔地更严重，其原因可能与复杂冲击波持续作用有关;大鼠腹部爆炸时损伤器官主要是肝、胃、小肠和结肠;密封环境爆炸时腹部受损脏器以肝和结肠为主，且腹腔积血发生率较高，开阔地爆炸时腹部受损脏器以结肠为主，造成这种差异的原因尚待进一步研究阐明。

　　【参考文献】

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