水下沖擊波致犬肺損傷的病理學(xué)改變

1、<p>　　水下沖擊波致犬肺損傷的病理學(xué)改變</p><p>　　作者：劉大維，周繼紅，楊志煥，張波，黃宏，朱佩芳，王正國(guó)，蔣建新，</p><p>　　尹志勇，寧心，李曉炎，嚴(yán)軍，董蕻，張良，張岫竹，王鋒，楊在亮，代維</p><p>　　【摘要】 目的 探討水下沖擊傷后肺的病理學(xué)改變。方法 成年雜種犬29只，布放于離爆心10.36～15.25m處，分

2、別用968、1019、1020g TNT水下3m爆炸，水中壓力傳感器測(cè)定沖擊波物理參數(shù)，觀察傷后肺的大體形態(tài)學(xué)改變以及光鏡和電鏡下組織結(jié)構(gòu)的變化。結(jié)果 肺損傷的發(fā)生率達(dá)93.1%，大體形態(tài)學(xué)改變主要為肺出血、肺淤血和肺水腫；光鏡下可見肺泡腔內(nèi)有大量的紅細(xì)胞及纖維蛋白滲出；電鏡下可見肺泡壁毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞破壞嚴(yán)重，部分線粒體出現(xiàn)空泡變與髓鞘樣結(jié)構(gòu)，?？梢娒撀涞淖冃缘姆闻軮I型上皮細(xì)胞等特點(diǎn)。結(jié)論 嚴(yán)重的肺出血和肺水腫可能為動(dòng)物水下沖擊傷早

3、期死亡的主要原因。 </p><p>　　【關(guān)鍵詞】 沖擊波；水下;肺損傷；病理學(xué)</p><p>　　Abstract： Objective To explore pathological changes of underwater blast lung injury in dogs.Methods Underwater blast lung injury was made in

4、 29 adult hybrid dogs,which were placed 10.3615.25meters from center of underwater explosion that occurred at TNT of 968,1 019 and 1 020 g underwater 3meters.Underwater pressure transmitter was used to measure physical

5、parameters of blasts;and light microscope (LM) and electron microscope (EM) were employed to measure gross morphlogical changes and struc</p><p>　　Key words：blast wave;underwater;pulmonary injury;pathologica

6、l</p><p>　　水下沖擊傷是島礁作戰(zhàn)和渡海登陸作戰(zhàn)中常見的一種損傷。據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道［1］，第二次世界大戰(zhàn)時(shí)曾發(fā)生數(shù)千例水下沖擊傷傷員，尤其以肺部損傷最為嚴(yán)重，是傷員死亡的主要原因之一。本研究在既往水下沖擊傷研究的基礎(chǔ)上，于2006年9月利用中國(guó)工程物理研究院流體物理研究所210號(hào)爆炸水池進(jìn)行了犬水下沖擊傷試驗(yàn)，旨在積累更多的水下沖擊傷效應(yīng)資料，進(jìn)一步探討水下沖擊波引起的肺損傷的病理形態(tài)學(xué)改變，從而為其防治

7、提供更加可靠的依據(jù)。</p><p><b>　　材料與方法</b></p><p>　　1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物及致傷方法</p><p>　　成年雜種犬29只（由第三軍醫(yī)大學(xué)大坪醫(yī)院動(dòng)物中心提供），雌性15只，雄性14只，體重7.6～14.4kg。1.5%戊巴比妥鈉（20～30mg/kg）靜脈注射麻醉后，頸部固定漂浮夾具，然后垂直于水面，胸腹部及四肢

8、浸沒(méi)于水中。爆炸物為兩個(gè)半球構(gòu)成的TNT球，質(zhì)量分別為968g、1019g、1020g，裝藥密度為（1.643+0.005）g/cm3，共3發(fā)，第1發(fā)用黑索今(RDX)粉末搗實(shí)作為傳爆藥柱，其余2發(fā)用泰安(32mm×11mm)作傳爆藥柱。將TNT球放入網(wǎng)兜中并扎緊，其上端系上懸掛用鋼絲繩，下端用尼龍絲系上一吊錘，炸藥入水深度為3m，用高壓瞬發(fā)雷管（2413C）通過(guò)傳爆藥柱在藥球中心起爆致水下沖擊傷。</p>

9、<p>　　2 沖擊波物理參數(shù)測(cè)試</p><p>　　采用美國(guó)PCB公司系列壓電水下爆炸壓力傳感器測(cè)定沖擊波物理參數(shù)。傳感器置于水下0.3m，分別布放于距離爆心10.36、11.33、12.97、15.25m。處理系統(tǒng)為2臺(tái)4路HP54540數(shù)字示波器和PCB F482A20訊號(hào)適調(diào)儀。</p><p><b>　　3 觀察指標(biāo)</b></p&

10、gt;<p>　　3.1 沖擊波物理參數(shù) 從電壓波形直接讀取沖擊波到達(dá)時(shí)間tb，與峰值壓力相對(duì)應(yīng)的峰值電壓Um，正壓持續(xù)時(shí)間t+和壓力上升時(shí)間tr 。</p><p>　　3.2 形態(tài)學(xué)觀察 現(xiàn)場(chǎng)死亡犬立即作大體解剖觀察，活存動(dòng)物于傷后20～28小時(shí)用1.5%戊巴比妥鈉（30mg/kg）麻醉后股動(dòng)脈放血處死做大體解剖。重點(diǎn)觀察肺、胃腸道、肝脾等臟器的損傷情況，并根據(jù)沖擊傷病理診斷標(biāo)準(zhǔn)確定沖擊

11、傷程度［2］。部分犬取損傷與正常之間的肺組織，置于10%甲醛溶液中固定，HE染色，作光鏡觀察；置于4%戊二醛中，行電鏡觀察。</p><p><b>　　4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析</b></p><p>　　計(jì)量資料以±s表示。</p><p><b>　　結(jié)果</b></p><p>　　1

12、沖擊波物理參數(shù)</p><p>　　水下沖擊波物理參數(shù)表現(xiàn)為高峰值壓力，但正壓持續(xù)時(shí)間較短，壓力上升時(shí)間快， 僅為數(shù)微秒量級(jí)，沖量較大。物理參數(shù)的總趨勢(shì)是隨距爆心距離增加，峰值壓力逐漸下降，正向持續(xù)時(shí)間縮短，沖量降低，而壓力上升時(shí)間變化不大。結(jié)果詳見表1。</p><p>　　由表1可見，第2發(fā)和第3發(fā)的數(shù)據(jù)比較接近，而第1發(fā)的峰值壓力和正向沖量遠(yuǎn)較第2發(fā)和第3發(fā)低得多，其原因可能與第1發(fā)

13、TNT藥球的存放時(shí)間較長(zhǎng)，沒(méi)有適合的傳爆藥柱，使用黑索金(RDX)粉末搗實(shí)作為起爆藥柱，從而發(fā)生了半爆現(xiàn)象有關(guān)。</p><p><b>　　2 形態(tài)學(xué)觀察</b></p><p>　　2.1 大體形態(tài)學(xué)改變：結(jié)果詳見表2。</p><p>　　第1發(fā)由于發(fā)生了半爆現(xiàn)象，沖量值低，除1只布放于距爆心10.36m的動(dòng)物有重度肺損傷外，其余動(dòng)物

14、為無(wú)傷至輕度肺損傷。第2發(fā)和第3發(fā)均完全爆轟，峰值壓力和沖量也相近，故該2發(fā)的肺損傷主要表現(xiàn)為不同程度的肺出血和肺水腫（圖1），肺出血嚴(yán)重者氣管內(nèi)可見大量血性泡沫樣液體，肺體指數(shù)明顯增加，但均未見有肺破裂。肺損傷的發(fā)生率為100%。肺損傷的程度與距爆心距離有關(guān)，距爆心10.36m的動(dòng)物以發(fā)生極重度傷為主，個(gè)別為中度和重度肺損傷；距爆心12.79m的動(dòng)物主要發(fā)生中度傷，少數(shù)可發(fā)生極重度傷；距爆心15.25m的動(dòng)物，表現(xiàn)為輕微至輕度肺損傷。

15、總體趨勢(shì)隨距爆心距離的增加，肺損傷發(fā)生率降低，程度減輕。</p><p>　　2.2 光、電鏡觀察</p><p>　　2.2.1 光鏡觀察 光鏡下可見肺組織內(nèi)廣泛出血，肺泡腔內(nèi)有大量的紅細(xì)胞及纖維蛋白滲出， 小血管周圍有水腫套形成，間質(zhì)有大量的白細(xì)胞浸潤(rùn)，部分肺不張（圖2）。</p><p>　　2.2.2 電鏡觀察 可見肺泡腔內(nèi)有較多紅細(xì)胞及少量降解的

16、細(xì)胞碎片、散在的排空的板層小體，尚可見脫落的變性的肺泡II型上皮細(xì)胞，肺泡壁結(jié)構(gòu)不完整，細(xì)胞核染色質(zhì)邊集，核仁粗大，胞漿內(nèi)部分板層小體排空、退變失去了正常的髓鞘樣結(jié)構(gòu)（圖3）。</p><p>　　表1 水下爆炸的沖擊波物理參數(shù)（略）</p><p>　　表2 TNT水下爆炸肺損傷的大體形態(tài)學(xué)改變（略）</p><p>　　圖1 距爆心10.36m極重度肺出血

17、、水腫（略）</p><p>　　圖2 距爆心11.33m小血管周圍水腫套形成，間質(zhì)有大量的白細(xì)胞浸潤(rùn)。部分肺不張、可見肺大泡形成（HE×100）（略）</p><p>　　圖3 距爆心10.36m，肺泡腔內(nèi)可見較多的紅細(xì)胞、細(xì)胞碎片、散在的排空的板層小體，尚可見脫落變性的肺泡II型上皮細(xì)胞，細(xì)胞核染色質(zhì)邊集，核仁粗大，胞漿內(nèi)部分板層小體排空、退變失去了正常的髓鞘樣結(jié)構(gòu)(TM

18、×4200)（略）</p><p><b>　　討論</b></p><p>　　1 水下沖擊波的物理特性</p><p>　　沖擊波借助于介質(zhì)如空氣、水、固體向周圍傳播，通常介質(zhì)的密度愈大，沖擊波傳播的速度也愈快，傳播的距離也愈遠(yuǎn)。水的密度約為空氣的800倍，且具有相對(duì)的不可壓縮性和稀疏性。因此，水下沖擊波不僅傳播的速度比空氣沖擊

19、波快，而且傳播的距離也遠(yuǎn)得多。據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道［3］，水下沖擊波的傳播速度大致相當(dāng)于同樣強(qiáng)度空氣沖擊波的3～4倍；同質(zhì)量TNT地面爆炸與水下爆炸相比，同距離的壓力值可相差200倍左右。本研究室的前期研究工作也得到了上述相類似的結(jié)果［4］。本研究采用1kg TNT球水下爆炸，第1發(fā)由于發(fā)生了半爆現(xiàn)象，因此沖擊波物理參數(shù)明顯偏低，而第2發(fā)和第3發(fā)爆炸充分，測(cè)得的物理參數(shù)為：距爆心10.36、12.79、15.25m峰值壓力分別為（3592.5

20、±82.73）、（3096±79.20）、（2298.5±68.59）kPa，沖量分別為（284.96±10.01）、（176.64±11.07）、（119.61±7.33）kPa·ms，與既往的研究結(jié)果相近［5］。由此表明測(cè)試的物理參數(shù)穩(wěn)定，可用于傷情和量效關(guān)系的分析。</p><p>　　2 肺損傷特點(diǎn)及機(jī)制</p><

21、;p>　　2.1 動(dòng)物死亡率較空氣沖擊波高 29只犬中，現(xiàn)場(chǎng)死亡6只，傷后7小時(shí)左右和12～28小時(shí)間各死亡1只，死亡率為27.59%（8/29）。筆者所在實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)，0.5kgTNT水下爆炸的死亡邊界與既往40kgTNT地面爆炸的相當(dāng)［6］。顯然，水下沖擊傷的死亡率要比同當(dāng)量間距離空氣沖擊傷的死亡率高得多。這可能與水下沖擊波較空氣沖擊波傳播的速度快，傳播的距離遠(yuǎn)，同質(zhì)量爆炸時(shí)同距離的沖擊波強(qiáng)度遠(yuǎn)大于空氣沖擊波有關(guān)。</

22、p><p>　　2.2 肺仍是水下沖擊波致傷和致死的靶器官 本研究發(fā)現(xiàn)0.5kgTNT完全爆炸情況下肺損傷的發(fā)生率為100%，主要表現(xiàn)為不同程度的肺出血，肺出血嚴(yán)重者常伴有不同程度的肺水腫，肺體指數(shù)明顯增加。由于肺是體內(nèi)比較脆弱、柔軟與含氣的組織，易受到?jīng)_激波的影響。肺損傷機(jī)制主要通過(guò)3個(gè)方面［7］：（1）沖擊波的負(fù)壓引起的肺泡過(guò)速和過(guò)度擴(kuò)張所致；（2）沖擊波超壓通過(guò)內(nèi)爆效應(yīng)而引起肺損傷；（3）沖擊波對(duì)機(jī)體胸廓直

23、接打擊所引起的肺損傷。由此表明同空氣沖擊波一樣，含氣組織肺仍是水下沖擊波致傷最敏感的靶器官。加之水下沖擊波傳播的速度比空氣沖擊波傳播的速度要快3～4倍，且壓力值高200倍左右，所以，對(duì)肺組織的損傷就更為嚴(yán)重，但腹部損傷較輕，僅見部分動(dòng)物胃腸道有漿膜下出血或血腫，肝脾輕微包膜下出血［8］。因此分析肺損傷可能是動(dòng)物早期死亡的主要原因。</p><p>　　3 對(duì)水下沖擊傷防治的意義</p><p

24、>　　本研究的結(jié)果表明嚴(yán)重肺損傷可能是動(dòng)物早期死亡的主要原因，因此，在水下沖擊傷早期救治中，仍應(yīng)把肺損傷的處理作為早期救治的重點(diǎn)。在水下沖擊傷的防護(hù)方面，防護(hù)裝備研究應(yīng)著重于胸部的防護(hù)，當(dāng)可能遭受水中爆炸性武器襲擊時(shí)，應(yīng)盡快離開水面，來(lái)不及時(shí)可盡快從深水區(qū)轉(zhuǎn)移到淺水區(qū)，或采用仰臥于水面的體位，這樣可避免或減輕沖擊波引起的胸部臟器損傷。</p><p><b>　　【參考文獻(xiàn)】</b>&

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