浅滩地雷爆炸的损伤特点及力学机制研究

【摘要】一、研究背景中国是海洋大国，两栖登陆是我海军重要作战形式之一。两栖登陆时敌方会在浅滩布置大量地雷，导致大量重伤员，这是登陆队员战斗减员的主要因素。对这一部分伤员的创伤特点得到认识，进行及时治疗和快速后送就会有办法救治。浅滩设雷多在水下，由于海水与空气的密度不同，爆炸冲击波经水底和水—空气界面反射后，冲击波的超压、作用时间可能与陆地不同。此外，水深是影响冲击波传导的重要参数之一，水深不同其损伤的机制和特点可能不同。本项研究在浅滩触雷爆炸的实验模型的基础上，研究了浅滩区不同水深触雷爆炸的损伤特点及机制，为治疗和防护提供指导。二、研究目的明确不同水深触雷爆炸伤的局部及远处脏器的损伤特点，探讨浅滩地雷爆炸伤的生物力学机制，为治疗和防护提供指导。三、研究方法实验动物麻醉后固定于特制金属支架，调整高度确保双后肢着地，双足左右间隔9cm，前后距离11cm，之后放入水箱中。为了模拟反步兵地雷的伤情特点，使用体重为2.19±0.12kg的新西兰大白兔，及600mg黑索今纸质点爆源。点爆源经防水处理后置于实验动物右后肢足底，电子起爆器起爆。所有实验动物致伤后立刻对伤口进行止血并包扎。浅滩一组水深至实验动物大腿中点。浅滩二组水深至实验动物剑突。陆地组箱底铺满泥土，点爆源布放与浅滩组一致。假致伤组点爆源布放与浅滩组一致，但未引爆。致伤后观察其损伤特点并探讨其损伤机制。四、研究内容1.浅滩地雷爆炸伤的肢体损伤特点及力学机制研究2.浅滩地雷爆炸的胸腹部损伤特点、心肺功能及力学机制研究3.浅滩地雷爆炸的中枢神经损伤特点研究五、结果1.浅滩一组和浅滩二组地雷爆炸软组织损伤局限于足踝部，但陆地组地雷爆炸后小腿软组织严重毁损、胫骨暴露。此外，浅滩一组和浅滩二组地雷爆炸有闭合性胫骨及股骨的骨折，而陆地组未见。2.浅滩一组致伤后肺表面可见片状出血，并有肋骨压痕。浅滩二组致伤后可见肺脏周围的出血，主要表现为肺基底部、心脏周围及肺尖的出血。陆地组肺表面仅见点状出血。浅滩一组和浅滩二组伤后12hCK-MB与陆地组比较有统计学意义。浅滩二组伤后12hcTnI与陆地组比较有统计学意义，浅滩一组与陆地组比较无统计学意义。心脏彩超检查提示浅滩二组二尖瓣返流，平均返流面积为0.37±0.06cm2，但是陆地组和浅滩一组未见。CT提示浅滩二组发现有气胸和肋骨骨折，气胸发生率为18.75%，肋骨骨折发生率为12.5%，但是陆地组和浅滩一组未见。3.浅滩一组致伤后结肠挫伤出血发生率最高(25%)、其次为空肠(18.75%)、盲肠(12.5%)、回肠(12.5%)。浅滩二组损伤最严重的是直肠，发生率为62.5%，其中直肠破裂为18.75%，其次为结肠损伤(62.5%)和盲肠损伤(62.5%)，空肠损伤(62.5%)，回肠损伤(50%)，胃损伤(12.5%)、十二指肠损伤(6.25%)。此外浅滩二组致伤后有12.5%的实验动物有腹膜后血肿。陆地组地雷爆炸后腹腔脏器肉眼观察未见明显异常。4.浅滩一组致脊髓损伤主要表现为蛛网膜下腔出血(50%)，其次为神经根周围点状出血(12.5%)。浅滩二组脊髓损伤主要表现为神经根周围点状出血(62.5%)，其次为脊髓挫伤(37.5%)和蛛网膜下腔出血(25%)。陆地组脊髓未见明显损伤。Westenblot检测表明致伤后浅滩一组、浅滩二组脊髓GFAP表达水平较陆地组增强。浅滩二组伤后3h、6h、12hNSE和MBP表达水平明显增强与陆地组比较有统计学意义。浅滩一组伤后3h、6h、12hNSE和MBP水平与陆地组比较无统计学意义。5.高速摄影结果表明，浅滩二组起爆后形成一气泡，气泡快速扩大，并快速上升冲出水面。浅滩一组爆炸后并未形成起泡，爆炸后产生的气体直接冲出水平面，形成水柱。6.生物力学测试结果表明：1.浅滩一组和浅滩二组右侧小腿、大腿及左侧小腿肌间隙压力均高于陆地组。浅滩二组的右侧小腿、大腿及左侧小腿肌间隙压力均高于浅滩一组；2.浅滩二组胸腔超压峰值与浅滩一组和陆地组比较有统计学意义，浅滩一组胸腔超压峰值与陆地组比较有统计学意义。浅滩二组腹腔超压峰值与陆地组和浅滩一组和陆地组比较有统计学意义，浅滩一组腹腔内压力峰值与陆地组比较无统计学意义。浅滩二组胸腹腔压力差值与陆地组和浅滩一组比较有统计学意义，浅滩一组胸腹腔压力差值与陆地组比较无统计学意义。浅滩二组胸廓加速度峰值与浅滩一组和陆地组比较有统计学意义。浅滩一组胸廓加速度峰值与陆地组比较无统计学意义。六、结论1.(1)浅滩地雷爆炸由于冲击波损耗较小，强度较大，对骨质产生较陆地更严重的破坏效应，常导致闭合性胫骨、股骨骨折。(2)陆地地雷爆炸发生在空气中，爆炸物周围的空气压缩，冲击波迅速取代周围空气，使爆炸产物高速运动导致软组织损伤严重。但是浅滩地雷爆炸，由于水的密度较大，且不可压缩，爆炸产物的膨胀在水中要比空气中慢得多，因此软组织的损伤较陆地爆炸轻。(3)浅滩一组由于冲击波由水下传导至空气，在气-液平面处产生剪力导致组织挫伤。(4)水深不同冲击波的强度不同，对肢体的损伤特点也不同。2.浅滩地雷爆炸会导致严重的胸腔和腹腔脏器的损伤及心肺功能的下降。浅滩地雷爆炸的胸腹腔脏器损伤机制的主要原因是海水的密度比空气高，能量损耗较少，冲击波强度较大，胸腔和腹腔的冲击波较强而致。浅滩二组的心肺损伤机制较为复杂，除冲击波的直接损伤外，还有其他原因：由于水下冲击波较强，从足底传到胸部，腹腔的压力高于胸腔，腹腔脏器撞击导致胸腔脏器的钝性损伤。此外，由于冲击波由水下传导至空气，水的密度远远大于空气，冲击波在气-液平面产生剪力，导致胸廓高加速度运动损伤胸腔脏器组织。3.浅滩一组脊髓损伤主要表现为蛛网膜下腔出血；浅滩二组脊髓损伤主要表现为神经根周围点状出血，其次为脊髓的挫伤，且挫伤常发生于气-液平面。陆地组肉眼观察未见异常，这说明浅滩一组和浅滩二组脊髓损伤较陆地组严重且损伤特点不同。
【作者】韩庚奋；
【导师】王爱民；
【作者基本信息】第三军医大学，外科学，2014，博士
【关键词】浅滩；地雷爆炸；损伤；高速摄影；生物力学；

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