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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 10.3615.25meters 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(2413C)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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