水下沖擊波致犬肺損傷的病理學改變_第1頁
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文檔簡介

1、<p>  水下沖擊波致犬肺損傷的病理學改變</p><p>  作者:劉大維,周繼紅,楊志煥,張波,黃宏,朱佩芳,王正國,蔣建新,</p><p>  尹志勇,寧心,李曉炎,嚴軍,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,水中壓力傳感器測定沖擊波物理參數(shù),觀察傷后肺的大體形態(tài)學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93.1%,大體形態(tài)學改變主要為肺出血、肺淤血和肺水腫;光鏡下可見肺泡腔內(nèi)有大量的紅細胞及纖維蛋白滲出;電鏡下可見肺泡壁毛細血管內(nèi)皮細胞破壞嚴重,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型上皮細胞等特點。結(jié)論 嚴重的肺出血和肺水腫可能為動物水下沖擊傷早

3、期死亡的主要原因。 </p><p>  【關鍵詞】 沖擊波;水下;肺損傷;病理學</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)有關文獻報道[1],第二次世界大戰(zhàn)時曾發(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上,于2006年9月利用中國工程物理研究院流體物理研究所210號爆炸水池進行了犬水下沖擊傷試驗,旨在積累更多的水下沖擊傷效應資料,進一步探討水下沖擊波引起的肺損傷的病理形態(tài)學改變,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 實驗動物及致傷方法</p><p>  成年雜種犬29只(由第三軍醫(yī)大學大坪醫(yī)院動物中心提供),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、浸沒于水中。爆炸物為兩個半球構(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)測試</p><p>  采用美國PCB公司系列壓電水下爆炸壓力傳感器測定沖擊波物理參數(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4路HP54540數(shù)字示波器和PCB F482A20訊號適調(diào)儀。</p><p><b>  3 觀察指標</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時間tb,與峰值壓力相對應的峰值電壓Um,正壓持續(xù)時間t+和壓力上升時間tr 。</p><p>  3.2 形態(tài)學觀察 現(xiàn)場死亡犬立即作大體解剖觀察,活存動物于傷后20~28小時用1.5%戊巴比妥鈉(30mg/kg)麻醉后股動脈放血處死做大體解剖。重點觀察肺、胃腸道、肝脾等臟器的損傷情況,并根據(jù)沖擊傷病理診斷標準確定沖擊

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)計學分析</b></p><p>  計量資料以±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)時間較短,壓力上升時間快, 僅為數(shù)微秒量級,沖量較大。物理參數(shù)的總趨勢是隨距爆心距離增加,峰值壓力逐漸下降,正向持續(xù)時間縮短,沖量降低,而壓力上升時間變化不大。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藥球的存放時間較長,沒有適合的傳爆藥柱,使用黑索金(RDX)粉末搗實作為起爆藥柱,從而發(fā)生了半爆現(xiàn)象有關。</p><p><b>  2 形態(tài)學觀察</b></p><p>  2.1 大體形態(tài)學改變: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的動物有重度肺損傷外,其余動物

14、為無傷至輕度肺損傷。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,距爆心10.36m的動物以發(fā)生極重度傷為主,個別為中度和重度肺損傷;距爆心12.79m的動物主要發(fā)生中度傷,少數(shù)可發(fā)生極重度傷;距爆心15.25m的動物,表現(xiàn)為輕微至輕度肺損傷。

15、總體趨勢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)有大量的白細胞浸潤,部分肺不張(圖2)。</p><p>  2.2.2 電鏡觀察 可見肺泡腔內(nèi)有較多紅細胞及少量降解的

16、細胞碎片、散在的排空的板層小體,尚可見脫落的變性的肺泡II型上皮細胞,肺泡壁結(jié)構(gòu)不完整,細胞核染色質(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)有大量的白細胞浸潤。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)可見較多的紅細胞、細胞碎片、散在的排空的板層小體,尚可見脫落變性的肺泡II型上皮細胞,細胞核染色質(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。水的密度約為空氣的800倍,且具有相對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得多。據(jù)有關文獻報道[3],水下沖擊波的傳播速度大致相當于同樣強度空氣沖擊波的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]。由此表明測試的物理參數(shù)穩(wěn)定,可用于傷情和量效關系的分析。</p><p>  2 肺損傷特點及機制</p><

21、;p>  2.1 動物死亡率較空氣沖擊波高 29只犬中,現(xiàn)場死亡6只,傷后7小時左右和12~28小時間各死亡1只,死亡率為27.59%(8/29)。筆者所在實驗室發(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[6]。顯然,水下沖擊傷的死亡率要比同當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,同質(zhì)量爆炸時同距離的沖擊波強度遠大于空氣沖擊波有關。</

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。肺損傷機制主要通過3個方面[7]:(1)沖擊波的負壓引起的肺泡過速和過度擴張所致;(2)沖擊波超壓通過內(nèi)爆效應而引起肺損傷;(3)沖擊波對機體胸廓直

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,對肺組織的損傷就更為嚴重,但腹部損傷較輕,僅見部分動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物早期死亡的主要原因。</p><p>  3 對水下沖擊傷防治的意義</p><p

24、>  本研究的結(jié)果表明嚴重肺損傷可能是動物早期死亡的主要原因,因此,在水下沖擊傷早期救治中,仍應把肺損傷的處理作為早期救治的重點。在水下沖擊傷的防護方面,防護裝備研究應著重于胸部的防護,當可能遭受水中爆炸性武器襲擊時,應盡快離開水面,來不及時可盡快從深水區(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】</b>&

25、lt;/p><p> ?。?]Phillips YY,Zaitchuk I.The management of primary blast injury in Bellamy RF and Zaitchuk K conventional warfare ballistics ,blast and burn injuries[M].Textbook of military medicine part 1.vol 5.p

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