高原冲击伤伤情特点的实验研究

          作者：王峰，杨志焕，朱佩芳，蒋建新，王正国，张波，李晓炎，宁心，刘大维

【摘要】  　　目的 探讨高原冲击伤的伤情特点。方法 成年SD大鼠130只，雌雄各半，分别暴露于环境压力53.99、61.33、65.60、96.60kPa，然后用BST?1型生物激波管致伤，各组驱动段压力均为3.8MPa。观察现场至伤后6小时动物存活情况和大体形态学改变。结果 随环境气压降低，冲击波引起的大鼠死亡率明显增加，肺损伤程度明显加重。伤后6小时，53.99、61.33、65.60、96.60kPa暴露组的死亡率分别为40%、16.67%、0、0。肺出血和肺水肿的程度随环境气压降低而明显加重，平均肺体指数分别为1.17%、1.08%、0.92%、0.71%。结论 高原环境可降低动物对冲击波的耐受性，高原冲击伤的死亡率和肺损伤程度较低海拔地区更高。

【关键词】  冲击伤 高原 肺损伤
   
　　Abstract：  Objective  To explore the characteristics of blast injury at high altitude.Methods  Adult SD rats were explosd to ambient pressure of 53.99，61.33，65.60，96.60kPa,respectively.They were inflicted on blast injury in BST?1 shock tude with driving pressure of 3.8MPa.Results  As the ambient pressure decreased,both the mortality rate of rats and severity of lung injury caused by blast wave increased remarkably.Six hours after injury,the mortality rate in the group with ambient pressure of 53.99,61.33,65.60，96.60kPa were 40%,16.67%,0,0,respectively,the mean lung body index were 1.17%,1.08%,0.92%,0.71%,respectively.Conclusion  The decreasing of ambient pressure may decrease the toleration of animals to blast wave.The mortalily rate and severity of lung injury caused by blast wave at high altitude are higher than that at sea level and lower altitude.
   
　　Key words：blast injury;high altitude;lung injury

　　基金项目：军队医学科技研究“十五”指令性课题（01L067）

　　及我所前期研究的结果表明随着海拔高度的增加，会降低机体对冲击波的耐受性，冲击伤损伤程度较平原重［1，2］。本实验对高原冲击伤的伤情特点及其与海拔高度的关系进行了进一步的探讨，从而为高原冲击伤的防治提供依据。

　　材料与方法

　　1  实验动物和分组
   
　　成年SD大鼠130只(第三军医大学大坪野战外科研究所动物中心提供)，雌雄各半，体重（175.4±28.6）g。实验动物分为5组：平原冲击伤组30只（A组），暴露于当地环境大气压96.60kPa(海拔396m)，给予冲击波致伤；模拟3500m高原冲击伤组30只（B组），暴露于环境大气压65.60kPa  8小时，给予冲击波致伤；模拟4000m高原冲击伤组30只（C组），暴露于环境大气压61.33kPa  8小时，给予冲击波致伤；模拟5000m高原冲击伤组30只（D组），暴露于环境大气压53.99kPa   8小时，给予冲击波致伤；模拟4000m高原减压对照组10只（E组），暴露于环境大气压61.33kPa  8小时，不予冲击波致伤。

　　2  致伤方法
    
　　大鼠于清醒状态下置于模拟高原冲击波致伤平台的减压舱内［3］，自由体位，A、B、C、D每组30只，用真空泵抽吸，使减压舱内的气压于15～25分钟内下降到53.99kPa(D组)、61.33kPa(C组、E组)、65.60kPa（B组），并维持此水平8小时。A组维持重庆当地常压96.60kPa。各致伤组使用BST?1型生物激波管致伤，驱动段压力均为3.8MPa。致伤后B、C、D组分别继续用真空泵抽吸，维持致伤前的环境压力6小时，然后回到常压（96.60kPa ）。A组维持在致伤前环境压力，E组维持环境压力61.33kPa  14小时后回到常压。

　　3  观察指标

　　3.1  动物存活情况  观察伤后6小时各组大鼠的活存情况。

　　3.2  大体解剖  现场死亡大鼠立即行大体解剖，活存大鼠于伤后6小时用1.5%戊巴比妥钠（30mg/kg）腹腔麻醉处死，行大体解剖，重点观察肺脏损伤情况，肺体指数。

　　3.3  光电镜观察  大体标本照相后，按要求取组织块，分别固定于4%多聚甲醛和2.5%戊二醛溶液中，常规切片，行光、电镜观察。

　　4  统计学处理
   
　　数据采用均数±标准差（±s)表示，采用SPSS  11.0软件进行单因素方差分析。P<0.05表示统计学意义，P<0.01表示显著统计学意义。

　　结果

　　1  动物活存情况
   
　　D组中，冲击波暴露后即刻死亡2只，致伤后持续减压期死亡10只，死亡率40%；C组中，致伤后即刻死亡4只，伤后持续减压期死亡2只，死亡率16.67%；A、B、E组无死亡。D组与C组、B组、A组比较，C组与B组、A组比较，死亡率差异明显（见表1）。

　　2  大体解剖
   
　　所有死亡大鼠均见口鼻大量血性泡沫，除D组2只出现胃肠道浆膜下出血外，损伤主要表现为肺脏损伤，具体表现为肺出血和肺水肿。D组重度和极重度肺出血22例，占73.33%；C组18例，占60%；B组13例，占43.33%；A组5例，占16.67%。每两组相比，差异显著（P<0.05）。肺水肿程度亦随模拟海拔高度的升高而加重。A、B、C、D平均肺体指数分别为0.71%、0.92%、1.08%、1.17%（见表2）。E组肉眼未见明显肺损伤。

　　3  光、电镜结果
   
　　冲击波作用后，肺组织的显微和超微病理改变表现为不同程度的出血、水肿、肺泡扩张、破裂和融合，血管周围出血和水肿。

　　3.1  光镜  减压对照E组主要病理改变是肺泡内少许散在的出血，轻度水肿；各冲击伤组主要病理改变为肺泡内出血、水肿，肺泡扩张、破裂、融合；肺泡隔增宽、出血、水肿；血管周围出血、水肿，可见袖套状结构形成；肺小血管、毛细血管内红细胞淤积，支气管官腔内见红细胞和水肿液。

　　3.2  电镜  减压对照E组见Ⅰ型和Ⅱ型上皮细胞细胞器肿胀。各冲击伤组见肺泡Ⅰ型上皮细胞细胞器肿胀、变性、脱落，Ⅱ型上皮肿胀、脱落、微绒毛减少，板层体减少、排空，内皮细胞局灶性肿胀，吞饮小泡增多，血气屏障融合。不同模拟海拔高度冲击伤致伤大鼠病理变化基本相同，以模拟海拔5000m组改变更为明显。

　　表1  不同组别动物死亡率比较（略）

　　表2  不同组别动物肺损伤程度及肺体指数（略）

　　讨论
   
　　随着高能爆炸武器的使用，冲击伤发生率越来越高。波黑战争中，一组爆炸性武器所致的1303例重伤员中，冲击伤的发生率达51%。日本受核武器袭击后，冲击伤发生率达70%［4］。高原冲击伤是指发生在海拔3000m以上的对机体产生明显生物效应的地区的冲击伤，探讨其伤情特点与平原冲击伤有何异同，如何加强防治，具有重要的军事意义。
   
　　本研究结果表明高原冲击伤具有以下特点：（1）高原冲击伤呈现典型的外轻内重的特点。实验中，所有存活和致死大鼠均无体表损伤，但致伤组97.5%大鼠已经出现肉眼可见的肺部出血或水肿。（2）肺是高原冲击波致伤的靶器官。冲击波主要作用于机体的含气器官，肺作为机体主要的含气器官，常首先受到冲击波的伤害。本实验中高原冲击伤组有97.78%肺损害发生。主要表现为肺出血和肺水肿。除D组2例有轻度胃肠浆膜下出血外，其他各组均未见胃肠道损伤，肝、脾等实质脏器也未见损伤。（3）高原冲击伤肺损伤程度较平原冲击伤重，死亡率高，且随海拔高度的增加而升高。
   
　　高原冲击伤大鼠平均死亡率达18.9%，平原冲击伤组死亡率为0，二者差异非常显著。且模拟3500m高原冲击伤组死亡率为0，4000m高原冲击伤组为16.67%，5000m高原冲击伤组为40%，由此可见随海拔高度的增加、环境大气压的下降，死亡率呈明显的升高趋势。肺损伤程度亦随海拔高度升高而加重。表现为肺出血和肺水肿程度的增加，肺体指数的增加。重度和极重度肺损伤在A组占16.67%、B组占43.33%、C组占60%、D组占73.33%。A、B、C、D组平均肺体指数分别为0.71%、0.92%、1.08%、1.17%。大鼠死亡的原因可能与肺损伤后产生的气栓引起重要血管栓塞，及严重的心肺功能部不全有关。
   
　　环境大气压降低引起死亡率增加和肺损伤加重的机制尚不完全清楚，可能与高原空气中氧分压低，低氧使肺毛细血管脆性增加，通透性增加，由此使肺出血和肺水肿程度增加、死亡率增加。另外，高原冲击伤损伤重的特点也可能与高海拔增强了冲击波的压力差效应，高原低氧激发的高原反应加强了冲击波的致伤效应有关。 

【】
  　　［1］Damon EG，Gaylord CS,Yelverton JT，et al.The effects of ambient pressure on tolerance of mammals to air blast［J］.Aerospace Med，1968,39（10）:1039-1047.

　　［2］杨志焕,李晓炎,朱佩芳，等.高原冲击伤的损伤特点研究［J］.西南国防医学，2003,13 (1):3-6.

　　［3］邓志龙,杨志焕,王正国，等.高原冲击波致伤平台的建立及其初步应用［J］.创伤外科杂志,2007,9(4):377-378.

　　［4］王正国.创伤学［M］.武汉:湖北武汉技术出版社,2006.1274.