关于兔颅脑冲击伤模型的建立

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　　　　　　　　 作者：於进文，王娟，夏裕银，黄铁增，高波，贺世明，高国栋

　　【Abstract】 AIM: To establish a new and steady rabbit model of craniocerebral injury by shock wave for experimental study. METHODS: Spherical explosives with explosive energy of 0.125 g TNT were used in 20 rabbits to establish the model in different distances from the exploder to the surface of parietal bone. The changes were observed in aspects of blood pressure， respiration， heart rate， survival time， wound， hemorheology， and so on. RESULTS: Respiratory arrest occurred at the beginning of explosion. Mean arterial pressure (MAP) increased swiftly first， and then decreased quickly， finally increased slowly until higher than the control level and became stable at 30 min after explosion. Heart rate decreased rapidly first， and then increased slowly until faster than the control level， thereafter， it decreased again， after 30 min， the heart rate became stable and showed a trend of decrease as compared with control level. The lowshare blood viscosity， the highshare reduced viscosity and the fibrinogen increased， but the highshare blood viscosity， the lowshare reduced viscosity and rigidity decreased after explosion. Subdural hematoma and subarachnoid hemorrhage were obvious. The injury at the distance of 2 mm was the most serious， while at the distance of 8 mm was the least， and the differences were statistically significant among the 3 groups (2 mm， 5 mm， 8 mm). CONCLUSION: The animal model established in this experiment can well present the features of craniocerebral injury caused by shock wave of explosive weapons， so it can be used in experimental study of craniocerebral blast injury.

　　【Keywords】 blast injuries; brain injuries; disease model， animal; rabbit
【关键词】 爆震伤；脑损伤；疾病模型，动物；兔

　　0 引言
　　高科技条件下的现代战争已使得战伤的形式发生了很大的变化. 许多战伤的原因已经不再以弹片为主，冲击波已逐渐成为战场颅脑损伤和战时伤员死亡的重要原因［1］. 本实验采用新的爆炸装置，真实模拟以冲击波为主要杀伤力武器爆炸时对人体造成损伤的情形，探讨受冲击波损伤的机体血流变及一般生理指标的变化，旨在为今后战伤救治研究提供依据.
　　1 材料和方法
　　1.1 材料
　　健康成年大白兔20只， 体质量(2.5±0.5) kg (第四军医大学实验动物中心提供). 随机分为4 组：2 mm，5 mm和8 mm实验组及对照组，每组动物5只. 心电监护仪（V24E型，PHILIPS公司产品）；爆炸致伤装置：爆炸球直径为5 mm，导爆索直径为1 mm，爆炸球及导爆索内装炸药为太安(PETN)（西北核技术研究所提供）.
　　1.2 方法
　　1.2.1 模型的建立
　　实验前所有动物正常饲养1 wk，实验时以“速眠新”肌肉注射麻醉，兔颅脑顶骨处备皮. 3个实验组分别将WT当量为0.125 g的爆炸球距离兔被炸部位2 mm，5 mm，8 mm固定好后引爆致伤（图1，2），距离以爆炸球的切面至皮肤为准. 对照组以相同方式处理，但不给予爆炸. 右侧股动脉穿刺，接压力传感器，外接心电监护仪动态监测血压和心率，观察并做好记录.
　　1.2.2 致伤参数爆炸球装药量97 mg，当量0.125 g TNT，压装密度1.5 g／cm3，爆速7.4 km／s，爆压22 GPa. 导爆索装药0.5 g／IH. 使用电雷管与导爆索相连接，实验时引爆电雷管，通过导爆索从爆炸源球心起爆［1］.
　　1.2.3 生理指标
　　观察致伤后注意观察各组伤口情况、呼吸、瞳孔变化以及生存时间；用心电监护仪连续记录爆炸即刻起的心率、平均动脉压等变化；对实验各组动物行CT影像学观察，伤后6 h各组随机处死动物2只并对其脑组织进行病理学检查. 在爆炸前后各20 min分别抽取5 mm组动物静脉血4 mL，用全自动血流变仪检测实验前后血流变学变化.
　　统计学处理：各组实验数据均以x±s表示，采用SPSS 10.0统计软件进行统计处理，5 mm组与对照组间血流变比较使用配对t检验.
　　2 结果
　　2.1 动物呼吸以及瞳孔的变化
　　致伤后各实验组动物分别在爆炸时均出现短暂的呼吸暂停或停止，爆炸距离越近呼吸暂停时间越长，为5～10 s. 60%的兔需要经过人工辅助复苏. 兔的呼吸频率均明显降低，听诊器检查可闻及兔双肺呼吸音减弱并湿啰音. 兔瞳孔变化主要表现为对光反射消失或迟钝，经数小时后有所好转.
　　2.2 动物心率以及平均动脉压变化
　　各实验组动物心率在爆炸时发生短时间的下降后（5～7 min）缓慢上升，并超过正常水平，25 min后又开始下降，30 min后恢复到正常水平并再有下降趋势. 平均动脉血压在爆炸时与心率变化相对应的时间内发生突发的增高后（3～5 min）又急剧性下降，后缓慢上升并在30 min后基本稳定，对照组除抽血时发生一过性血压降低余无特殊变化.
　　2.3 实验动物
　　一般情况观察各实验组动物爆炸后在麻醉状态下出现短暂的躁动，10 min后2 mm，5 mm和8 mm实验组动物分别出现不同程度的病理反射，出现间歇性角弓反张（图3），同时伴有心律升高的表现.
　　2.4 创伤面观察爆炸创面均比较
　　干净，无其他杂物的污染. 比较观察可见，2 mm组较重，皮肤组织破损大，广泛性出血，有2只伴有耳道出血，3只有明显颅骨骨折，CT示除骨折表现外无明显变化，死亡后解剖发现硬膜下血肿和蛛网膜下腔有出血；鼻窦内有淤血存在，以上颌窦最明显. 5 mm组皮肤破损有挫裂伤存在，有广泛红肿伴弥散性出血， 1只有骨折表现，动物死亡后解剖发现硬膜外有出血，1只硬膜内有少量出血. 8 mm组皮肤表皮层呈烫伤样，有红肿表现，表面有弥漫性出血点，无骨折表现.

　　2.5 动物生存时间的比较
　　结果显示，2 mm组生存时间为0～2 h，5 mm组有1只当场死亡，其余2只生存时间均达8～9 h，8 mm组生存时间达10～12 h.
　　2.6 血液流变学变化
　　5 mm组血流变学变化实验后20 min时动物全血低切粘度、高切还原粘度、纤维蛋白原等均有升高（P&<0.05)；全血高切粘度、低切还原粘度、刚性指数、血沉方程K值等均有降低（P&<0.05)；血浆粘度、血沉、红细胞聚集指数、红细胞变形指数等变化无统计学意义（表1）.表15 mm组爆炸前后各20 min血流变参数比较(略)
　　3 讨论
　　有关颅脑损伤模型尤其是冲击伤模型的建立，一直在不断的探索中，尽管近几年一直在用枪弹或者钢珠雷管等制造犬、猴的脑创伤模型，以及研究脑血流量、颅内压和病理形态及病理生理学等指标的变化. 侯立军等［2］用高速钢球模拟爆炸性武器的爆炸碎片、以同步电雷管爆炸所产生的爆炸波模拟爆炸性武器的爆炸冲击波建立颅脑爆炸伤模型. 该模型与实际的爆炸致伤参数非常接近，而且绝大多数犬能生存6 h以上. 但这些模型多以雷管为爆炸源，其爆炸参数不易确定，爆炸能量不易控制，且雷管爆炸时产生的冲击波以射流为主，各向异性，不易标准化，可重复性不佳［3］，且在用雷管等造模型时会造成创面的污染，与真实情况下冲击波所造成的创伤还存在一定的差异.
　　本实验以球形炸药为爆炸源，优点有：爆炸球装药量稳定，爆炸参数明确，爆炸能量可控制等；球形炸药以柔性导爆索传爆，起爆点位于炸药球中心的柔性导爆索末端，冲击波亦为球形，压力场分布为各向同性，接近爆炸性武器产生的冲击波；爆炸时火药充分燃烧，不产生碎片，无爆炸残余物，而且创面相对干净，避免了污染，能较真实地模拟爆炸时的原发效应，成功的屏蔽了其他因素的干扰，具有致伤因素单纯的优点.
　　本爆炸装置在爆炸时动物体表应力随着爆炸源距伤口的距离减小而明显增大；颅脑的伤情随着体表应力的增大而加重［1］. Karger等［4］认为气体冲击波形成的压力波在传播中，随着距离的增大压力值急剧衰减，致伤效果也会随之降低. 在本实验中也得到了证实. 可见，距离是影响冲击波伤害的重要因素. 根据本实验的数据分析， 我们认为5 mm组的现象最明显，模型最为理想. 本实验主要观察了短时间内动物的各项生理指标的变化，与侯立军等［2］，Axelsson等［5］，张明等［6］的研究结果均相吻合. 解剖学观察以及动物血流变学变化与封亚平等［7］，尹友国等［8］，朱佩芳等［9］的研究结果基本相一致.
　　实验过程中存在的缺陷为：由于冲击伤对机体尤其是空腔脏器损害比较大，在实施爆炸过程中对实验动物其他部位缺少必要保护，致使各实验组动物双肺有大量湿罗音，尸检发现，双肺有充血水肿现象，与实验动物的死亡存在一定的关系.
【参考文献】
　　［1］李建虎，何黎升，雷德林，等. 颌面部爆炸伤模型的建立及颞颌关节盘的损伤［J］. 第四军医大学学报， 2002， 23(8): 732-734.

　　［2］侯立军，张光霁，卢亦成.犬颅脑爆炸伤模型的建立［J］.中华创伤杂志，2001，l17(12):725-728.

　　［3］李金清，陈绍宗，付小兵，等.封闭负压引流技术对猪皮肤软组织爆炸伤感染创面肉芽组织生成的影响［J］.解放军医学杂志，2004，29(8):690.

　　［4］Karger B， Zweihoff RF， DuChesne A. Injuries from hand grenades in civilian settings［J］.Int J Legal Med，1999，12(6)：372.

　　［5］Axelsson H， Hjelmqvist H， Medin A， et al. Physiological changes in pigs exposed to a blastwave from adetonating high explosive charge［J］.Mil Med，2000，165(2):119.

　　［6］张明，周树夏，孙沫逸，等.颌面部爆炸伤合并颅脑损伤动物模型的建立［J］.实用口腔医学杂志，2004，20(3):339-341.

　　［7］封亚平，章翔，费舟，等. 犬脑枪弹伤模型建立及相关生理、病理指标观察［J］. 第四军医大学学报， 2002， 23(23): 2145-2148.

　　［8］尹友国，杨志焕，朱佩芳，等.犬冲击伤早期血液流变学的变化［J］.生物医学工程学杂志，1992，9(2):127-129.

　　［9］朱佩芳，杨志焕，唐承功，等.狗冲击伤后血气、血小板和白细胞粘附率变化［J］.第三军医大学学报，1991，13(1):59-62.

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