步槍彈射擊防彈衣后長(zhǎng)白豬遠(yuǎn)達(dá)腦損傷的特點(diǎn)及機(jī)制研究.pdf

1、防彈衣這個(gè)名字或許會(huì)引起誤解認(rèn)為它可以抵御一切子彈，實(shí)際上，防彈衣并不能直接的把子彈擋回去，而是利用防護(hù)材料把子彈的作用力分散到整幅體表的較大面積區(qū)域內(nèi)，將它的動(dòng)能吸收，使其盡量在穿入人體之前就停下來。在這個(gè)過程中，亦會(huì)因子彈變形，而進(jìn)一步降低它的穿透力。盡管防彈衣能夠避免子彈穿入人體所造成的傷害，但中槍者的身體仍然無可避免地因吸收了子彈的能量受到鈍傷，因此防彈衣后鈍性損傷是一種快速非穿透性損傷。防彈衣作為現(xiàn)代單兵作戰(zhàn)的重要組成部分，已

2、被廣泛用于現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)，從海灣戰(zhàn)爭(zhēng)、阿富汗戰(zhàn)爭(zhēng)到伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)，美軍所運(yùn)用的現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)模式完全顛覆我們對(duì)傳統(tǒng)戰(zhàn)爭(zhēng)的認(rèn)識(shí)，高、精、尖武器裝備的使用，大大降低了作戰(zhàn)人員的死亡率，即使在最殘酷的巷戰(zhàn)中由于單兵防護(hù)裝具的大量運(yùn)用，其作戰(zhàn)人員的死亡率也較傳統(tǒng)戰(zhàn)爭(zhēng)大為減少。防彈衣根據(jù)質(zhì)地可分為硬式和軟式兩種類型，前者采用陶瓷或鋼質(zhì)防彈插板可阻止步槍彈的侵徹，后者采用高強(qiáng)度的纖維織物吸收手槍彈等低速投射物的動(dòng)能。然而防彈衣后并非毫發(fā)無損，從1978年Carro

3、ll首先報(bào)告警用手槍彈射擊致防彈衣后鈍性傷的傷例以來，投射物擊中所致的防彈衣后非貫穿損傷特點(diǎn)和機(jī)理的研究一直是創(chuàng)傷彈道學(xué)研究的重點(diǎn)之一，美軍在伊拉克及阿富汗戰(zhàn)爭(zhēng)中，傷員中60%存在著不同程度的(mTBI)，他們中大部分是由于爆炸引起，也有些作戰(zhàn)人員并沒有受到爆炸沖擊波的作用，僅僅是在防彈衣保護(hù)下受到子彈射擊也出現(xiàn)了記憶力下降等變化，有學(xué)者把這種表現(xiàn)歸結(jié)到戰(zhàn)傷應(yīng)激綜合征，是否只有單一應(yīng)激綜合征這種心理上的改變而不存在器質(zhì)上的病理改變，值得

4、我們進(jìn)一步研究。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)防彈衣后損傷的研究采取動(dòng)物、模擬試驗(yàn)、尸體試驗(yàn)相結(jié)合，有限元模型分析與試驗(yàn)驗(yàn)證互為補(bǔ)充的形式，提出防彈衣后可能因能量傳遞、吸收造成遠(yuǎn)達(dá)腦損傷。但是就防彈衣后多大能量的子彈會(huì)導(dǎo)致遠(yuǎn)達(dá)腦損傷，這種損傷有什么樣的特點(diǎn)的研究，未見報(bào)道。
　　 因此，為了闡明防彈衣后多大能量的子彈會(huì)造成遠(yuǎn)達(dá)腦損傷及損傷特點(diǎn)是什么，如果存在遠(yuǎn)達(dá)損傷，那么這種損傷的生物力學(xué)機(jī)制有什么特點(diǎn)，在本研究中，我們首先利用軍用某型小口徑步槍

5、25m距離下以三種不同的打擊速度(相同口徑下將子彈的能量轉(zhuǎn)化為打擊速度的不同，分別為910m/s、740m/s、590m/s)模擬打擊身著內(nèi)層為警用Ⅱ級(jí)，外層為NIJⅢ標(biāo)準(zhǔn)陶瓷防彈插板硬質(zhì)防彈衣防護(hù)下的長(zhǎng)白豬的心前區(qū)，對(duì)比觀察三種不同速度子彈打擊下，致傷前后腦電圖、心電圖、有創(chuàng)動(dòng)脈血壓、心率、呼吸變化。取傷前傷后30min、1h、2h、3h動(dòng)脈血進(jìn)行離心，取上清液血漿進(jìn)行腦損傷標(biāo)志物檢測(cè)，傷前及傷后3h腰大池穿刺取腦脊液(CSF)進(jìn)行特

6、異性腦損傷標(biāo)志物aⅡ-spectrin以及與鈣激活中性蛋白酶粘連的aⅡ-SBDP檢測(cè)。傷后3h進(jìn)行胸部CT平掃及胸廓骨骼三維重建檢查。傷后3h處放血處死動(dòng)物，觀察心臟、肺臟、肝臟及腦組織等致傷后大體病理改變，每個(gè)速度組隨機(jī)取2頭進(jìn)行灌注取腦組織進(jìn)行病理顯微及超微檢查，對(duì)比不同速度下?lián)p傷的特點(diǎn)。為了證實(shí)這種遠(yuǎn)達(dá)損傷導(dǎo)致的行為學(xué)改變，我們?cè)趯?shí)驗(yàn)條件不變的前提下，致傷前1個(gè)月對(duì)長(zhǎng)白豬進(jìn)行選擇性覓食訓(xùn)練，使用兩個(gè)大小一致的食盆，在其中一個(gè)盆口加

7、兩塊鐵條以改變盆口為方形，鐵條上接通低壓交流電，在長(zhǎng)白豬進(jìn)食方盆時(shí)，接通交流電電擊，通過反復(fù)多次訓(xùn)練，使長(zhǎng)白豬在致傷前對(duì)有危險(xiǎn)信號(hào)的方形食物絕對(duì)不試探進(jìn)食及進(jìn)食，在致傷以后觀察豬致傷前后行為學(xué)的變化實(shí)驗(yàn)。最后，在上述效應(yīng)模型基礎(chǔ)上，建立生物力學(xué)測(cè)試模型，于心前區(qū)皮下、心包腔、左側(cè)胸腔、左側(cè)頸總動(dòng)脈及顱內(nèi)布置生物傳感器，進(jìn)行打擊瞬間長(zhǎng)白豬致傷局部及遠(yuǎn)達(dá)腦組織生物力學(xué)的測(cè)定。
　　 主要實(shí)驗(yàn)結(jié)果及結(jié)論
　　 1.防彈衣防護(hù)下

8、，傷后長(zhǎng)白豬均存活，但是在致傷后短時(shí)間內(nèi)都存在不同程度的生理變化。其表現(xiàn)為：致傷瞬間，不同速度組長(zhǎng)白豬呼吸都有短暫的停止，停止時(shí)間7S--15S不等，傷后10min內(nèi)動(dòng)脈血壓下降，以收縮壓下降為主，其中高速組下降最為明顯，動(dòng)脈收縮壓降到傷前的1/3，10min后逐漸恢復(fù)到傷前水平，傷后各種速度組5min內(nèi)腦電圖低頻波8(Delta)、θ(Theta)波均出現(xiàn)波幅的抑制，分析各組間波幅下降無明顯差異，5min后腦電波幅恢復(fù)到傷前水平，傷后

9、3h血中腦損傷標(biāo)志物S-100B及腦脊液中損傷標(biāo)志物都較傷前增高，并且腦脊液中aⅡ-SBDP具有較好的特異性。進(jìn)行解剖時(shí)發(fā)現(xiàn)910m/s組在腦表面存在點(diǎn)片狀的出血灶，740m/s組腦表面存在點(diǎn)狀出血灶，而590m/s組較少有出血灶，海馬的HE染色、甲苯胺藍(lán)染色及超微電鏡檢查都發(fā)現(xiàn)有Ca1區(qū)神經(jīng)元存在變性、腫脹、脫髓鞘等不同程度變化，而且以上這些變化隨著子彈打擊速度的提高而加重。以上的結(jié)果初步提示：在內(nèi)層為警用Ⅱ級(jí)，外層為NIJⅢ標(biāo)準(zhǔn)陶瓷

10、防彈插板硬質(zhì)防彈衣防護(hù)下在大于590m/s步槍彈打擊時(shí)就可能存在遠(yuǎn)達(dá)的腦損傷，低速組僅表現(xiàn)在功能方面的改變，如腦電的抑制、生命體征的改變，出現(xiàn)神經(jīng)元變化較輕微，這種變化大多在短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)，而速度高、能量大的子彈不僅有腦電的抑制、生命體征的改變，而且也出現(xiàn)了相對(duì)低速組較重的病理改變，如造成腦表面小血管破裂出血形成點(diǎn)片狀出血灶，顯微及超微病理也出現(xiàn)局部脫髓鞘等較低速度組損傷重的病理改變。
　　 2.傷后即刻至40分鐘內(nèi)，長(zhǎng)白豬較致傷

11、前狀態(tài)明顯變差，拒行走。驅(qū)趕其行走發(fā)現(xiàn)左前肢肌力較傷前減弱，向左側(cè)偏斜。在選擇性覓食時(shí)2頭豬不加選擇直接進(jìn)食有危險(xiǎn)信號(hào)的方盆中食物，而且有一頭在電擊后仍進(jìn)食方盆，有2頭對(duì)方形食盆進(jìn)行2次試探，但未進(jìn)食方盆食物，1頭在傷后未進(jìn)食，蜷縮于豬舍一角肌顫，全組均于2小時(shí)后恢復(fù)進(jìn)食，而且未有試探及誤食發(fā)生。
　　 3.子彈在命中瞬間顱內(nèi)壓力在極短時(shí)間(千分之一秒)急速上升，910m/s組峰值甚至可以上升到正常顱內(nèi)壓的40～50倍，并且壓力

12、呈現(xiàn)為高頻的震蕩曲線，顱內(nèi)壓力與子彈打擊速度正相關(guān)，910m/s約為740m/s的2倍，而740m/s約為590m/s的2倍。打擊點(diǎn)局部壓力及力也隨子彈速度的增加而增高。
　　 上述研究結(jié)果表明：在外層NIJⅢ內(nèi)層為警用Ⅱ級(jí)防護(hù)下，隨著子彈速度的增加，長(zhǎng)白豬在致傷后出現(xiàn)了中樞神經(jīng)腦電抑制，血中及腦脊液中的特異腦損傷標(biāo)志物出現(xiàn)了升高，在海馬區(qū)出現(xiàn)中樞神經(jīng)元變性、腫脹、脫髓鞘改變，說明了在防彈衣防護(hù)下在大于590m/s子彈射擊時(shí)，中

13、樞神經(jīng)腦組織在沒有受到直接打擊下也存在著損傷，這種損傷的程度雖沒有導(dǎo)致長(zhǎng)白豬致命，但是引起了長(zhǎng)白豬功能上的一些改變、以及輕微的一些病理改變，也就是輕度的腦損傷(mTBI)。這種損傷同進(jìn)也導(dǎo)致了行為學(xué)上的一些變化，因?yàn)殚L(zhǎng)白豬在經(jīng)過1個(gè)月的訓(xùn)練后已不會(huì)對(duì)有危險(xiǎn)信號(hào)的食盆發(fā)生覓食行為，但在受到打擊以后由于輕度腦損傷(mTBI)其行為發(fā)生了改變，這些損傷可能導(dǎo)致長(zhǎng)白豬低級(jí)的學(xué)習(xí)記憶選擇性覓食發(fā)生錯(cuò)誤。這種遠(yuǎn)達(dá)的腦損傷其可能的生物力學(xué)機(jī)制主要為：