王宏坤 韓巖 王占江 邵建川 易成剛 夏煒 郭樹忠 師俊莉

建立兔單純腹壁爆炸傷合并內(nèi)臟器官外露的動物模型

王宏坤 韓巖 王占江 邵建川 易成剛 夏煒 郭樹忠 師俊莉

目的建立可進行長期觀察的單純腹壁爆炸傷合并內(nèi)臟器官外露的動物模型，觀察此類創(chuàng)傷的致傷和轉(zhuǎn)歸規(guī)律。方法8～10周齡生長期白家兔12只，隨機分為2組，每組6只。全身麻醉條件下，標記致傷部位。A組采用自制腹腔防護裝置埋入腹腔，然后采用0.125 g TNT當量炸藥球貼于致傷部位致傷；B組不經(jīng)防護處理直接采用同樣爆源致傷。傷后觀察各組大體形態(tài)，對活體動物每日取傷部組織常規(guī)HE染色，切片觀察；死亡動物記錄生存時間并行尸檢。結果兩組動物致傷部位腹壁呈全層開放性爆炸傷。A組實驗動物創(chuàng)面面積（3.9±0.56）cm2；B組創(chuàng)傷面積（3.83±0.49）cm2，兩組間無顯著差異（P＞0.05）。A組實驗動物存活時間為（141±87.78）h。B組實驗動物平均存活時間為（3.67±2.25）h，兩組實驗動物存活時間存在明顯差異（P＜0.05）。尸檢和病理觀察發(fā)現(xiàn)，對照組動物早期死亡原因為內(nèi)臟損傷和腹腔內(nèi)出血，實驗組發(fā)生內(nèi)臟纖維粘連未見明顯創(chuàng)傷。腹壁各層組織受爆炸的創(chuàng)傷有差異，呈現(xiàn)"外輕內(nèi)重"的病理變化，并呈進行性發(fā)展，尤以肌肉組織的變化最為典型。結論本實驗模擬了腹部爆炸傷致傷機制。經(jīng)有效防護，建立了可用于長期觀察的單純腹壁爆炸傷動物模型。

爆炸傷 動物模型 修復 長期觀察 腹壁

隨著現(xiàn)代戰(zhàn)爭形式和武器的變化，爆炸傷在戰(zhàn)傷中的比例不斷提高[1]。腹壁爆炸傷，特別是合并有內(nèi)臟器官外露者，目前尚無規(guī)范、系統(tǒng)的治療措施和方法，死亡率相當高。 為研究爆炸傷規(guī)律，尤其是腹壁高能爆炸傷的特點，探索救治措施與方法，建立一種可用于長期觀察的腹部高能爆炸傷合并有內(nèi)臟器官外露的動物模型十分必要。目前，國內(nèi)外建立的多種爆炸傷動物模型中，單純腹壁組織的爆炸傷合并有內(nèi)臟器官外露動物模型尚未見報道，我們在這方面進行了嘗試。

1 資料與方法

1.1 實驗動物與分組

8～10周齡生長期白家兔12只 （第四軍醫(yī)大學動物實驗中心），雌雄不限，體重3.4～4.2 Kg，隨機分兩組，每組6只，A組為實驗組，B組為對照組。以戊巴比妥鈉30 mg/Kg劑量實施全身麻醉，全腹部備皮。

1.2 致傷方法

每只實驗動物以左側腹壁為致傷部位，以美藍標記致傷部位。爆炸源由西北核技術研究所提供，炸藥球直徑0.5 mm，裝藥量為90 mg，當量0.125 g TNT，壓裝密度1.5 g/cm3，爆速7.4 Km/sec，爆壓22 GPa。使用電雷管與導爆索從炸藥球中心起爆。

A組動物右側臥位，于致傷部位尾端距致傷部位4 cm處，垂直于軀體縱軸行3 cm腹壁全層切口，暴露腹腔。采用第四軍醫(yī)大學全軍整形外科研究所研制的腹腔爆炸傷防護支架(圖1)，將鋼制腹腔內(nèi)護板經(jīng)切口插入腹腔，并向上支撐腹壁，通過支架進行固定(圖2)；鋼制腹腔內(nèi)護板挑起致傷部位全層腹壁距離內(nèi)臟器官2 cm。炸藥球直接貼于腹壁致傷部位，引爆致傷(圖3)。B組動物右側臥位，不經(jīng)任何防護，炸藥球直接貼于腹壁致傷部位，電觸雷管引爆致傷（圖4）。致傷后,動物以4 mg/h劑量靜脈給予戊巴比妥鈉持續(xù)麻醉，避免動物掙扎，同時以薄硅膠膜覆蓋暴露內(nèi)臟，外蓋敷料避免體液流失和內(nèi)臟暴露（圖5）。傷后第一次取材病理標本時，行簡單清創(chuàng)手術。

1.3 觀察指標

大體觀察致傷效果，并連續(xù)觀察傷后動物存活情況。使用已知單位面積的紙片按創(chuàng)傷范圍標記并剪下，稱重，測量出爆炸所致開放傷面積。對死亡動物尸檢，按時間順序于存活動物創(chuàng)傷邊緣取1 cm2全層組織切片行病理觀察。以動物存活9 d為實驗終點。

圖1 防護裝置

圖2 手術植入防護裝置

圖3 經(jīng)防護后的爆破效果

圖4 未經(jīng)防護的損傷效果

圖5 實驗組觀察過程中使用硅膠膜臨時封閉傷口

1.4 統(tǒng)計學處理

創(chuàng)面面積和生存時間均用（均數(shù)±標準差）表示，采用兩獨立樣本數(shù)據(jù)單因素方差分析。

2 結果

實驗動物致傷后，致傷部位腹壁均呈全層開放性爆炸傷。A組創(chuàng)面面積為（3.9±0.56）cm2，B組創(chuàng)傷面積為（3.83±0.49）cm2，無顯著差異（P＞0.05）；A組實驗動物存活時間為（141±87.78）h，B組實驗動物平均存活時間為（3.67±2.25）h，兩組實驗動物存活時間存在明顯差異（P＜0.05）。以往的實驗研究中，實驗動物致傷后早期死亡率極高[2.3]。本實驗建立的動物模型存活時間超過140 h，為長期觀察提供了可能。

通過尸檢發(fā)現(xiàn)，A組實驗動物全層腹壁創(chuàng)傷，大網(wǎng)膜包裹創(chuàng)傷部位內(nèi)臟，局部臟器纖維粘連，未見明顯內(nèi)臟創(chuàng)傷。第3天和第5天死亡的動物尸檢發(fā)現(xiàn)其腹腔內(nèi)臟器包裹粘連嚴重，并可見大量膿液；B組動物尸檢發(fā)現(xiàn)，全部實驗動物腹部臟器發(fā)生明顯內(nèi)臟穿孔（結腸穿孔4例、小腸穿孔3例、胃穿孔1例）和大面積淤滯腫脹， 4只動物出現(xiàn)腹腔內(nèi)大出血，出血部位集中于腸系膜血管。臟器表面滿布出血點，并可見小的點狀穿孔。肺、心及心包可見出血點。

對存活的全層腹壁炸開的動物模型局部取材。致傷即日取材，大體觀察發(fā)現(xiàn)創(chuàng)緣表皮剝脫，真皮膠原壞死，皮下、肌肉廣泛出血，肌纖維斷裂壞死。低倍鏡下可見真皮結構無明顯破壞，皮下、肌肉可見出血，肌纖維由崩解壞死向有結構過渡。高倍鏡下發(fā)現(xiàn)有結構的肌纖維肌橫紋消失，血管內(nèi)見微血栓形成，未見明顯的炎細胞浸潤。

傷后第2天取材，大體觀察發(fā)現(xiàn)表皮、真皮、皮下創(chuàng)緣處少量壞死干痂，其他部分結構完整，輕度腫脹。鏡下可見深筋膜組織出血，肌肉出血壞死，肌纖維嚴重水腫、顏色灰白、炎性細胞浸潤。

第3天取材，發(fā)現(xiàn)表皮、真皮、皮下膠原腫脹，炎性浸潤嚴重，可見小膿腫灶，呈脂膜炎改變；可見血管炎及血管充血，肌肉腫脹、出血壞死，炎性浸潤嚴重，深層肌肉較淺層嚴重，可見明顯的膿腫灶及肉芽組織增生；血管內(nèi)血栓明顯增加，且集中于膿腫灶附近。高倍鏡下觀察，成纖維細胞增生分泌活躍，可見淋巴細胞浸潤。

第4天觀察發(fā)現(xiàn)，表皮、真皮少量炎性浸潤，皮下脂膜炎淺層較輕，淺筋膜深層較重。肌肉組織變性壞死，壞死細胞聚集，淋巴細胞浸潤，且可見新鮮出血。高倍鏡下觀察，成纖維細胞增生分泌活躍。

第5天觀察可見表皮層結構完整無明顯異常，真皮膠原腫脹并可見膿腫存在，但炎性細胞浸潤明顯減輕。皮下腫脹并有脂膜炎改變。皮膚和皮下出血機化，肉芽組織增生。肌肉內(nèi)壞死的肌肉組織被成纖維細胞和膠原替代。膿腫依然存在，壞死的肌肉細胞和炎性細胞進一步聚集，并可見大量肉芽組織。

第7天見皮膚炎癥消退，皮下脂膜炎明顯減輕，未見脂肪組織。肌肉內(nèi)腫脹和炎癥明顯消退，膠原增生，血管內(nèi)血栓機化。

第9天發(fā)現(xiàn)皮膚附件結構正常，皮下疏松結締組織被膠原取代，見少量淋巴細胞，肌肉內(nèi)瘢痕修復。

3 討論

爆炸分為高能爆炸（HE）和低能爆炸（LE）。其中HE產(chǎn)生典型的超音速過壓沖擊波，LE產(chǎn)生亞音速沖擊波，沖擊波壓力也較HE明顯下降[4]。以往使用的很多爆炸傷模型是基于雷管或者火藥產(chǎn)生的低能爆炸致傷，但戰(zhàn)傷和恐怖襲擊事件中面對的爆炸傷是由TNT、C4、硝酸甘油等形成的高能爆炸傷。另一個影響爆炸傷傷情的因素是距離，爆炸傷的能量衰減與距離的立方成反比[5]，我們將炸藥貼于動物腹壁，去除了距離因素，使實驗數(shù)據(jù)的獲取更加直觀。

本實驗模型所采用的點爆炸源裝藥量穩(wěn)定，爆炸參數(shù)明確，爆炸能量可控制，其形成的沖擊波為球形，壓力場分布各向同性，可近似模擬爆炸性武器產(chǎn)生的沖擊波[6]；爆炸不產(chǎn)生碎片，避免了破片損傷這一因素，模擬爆炸傷的原發(fā)效應[7]。在進行對照組動物尸檢時發(fā)現(xiàn)，內(nèi)臟表面的損傷并不完全來自于爆炸產(chǎn)生的沖擊波，沖擊波導致腹壁破裂后，腹壁的碎片成為“彈片”投射到內(nèi)臟表面，形成了很多小的穿孔和出血。

兩組動物模型的致傷面積和深度無統(tǒng)計學差異，而存活時間則存在顯著性差異，實驗組動物明顯長于對照組。由于實驗動物的存活，為研究腹壁軟組織爆炸傷的轉(zhuǎn)歸提供了可能。我們通過對組織切片進行觀察，獲得了此類爆炸傷局部組織在傷后的連續(xù)病理變化，以前尚無同類報道。

觀察結果顯示，內(nèi)臟穿孔和腹腔內(nèi)出血是開放性腹部爆炸傷早期死亡的主要原因，同時胸腔中的心、肺等器官同樣受到損傷。創(chuàng)傷局部的內(nèi)臟包裹粘連未影響實驗動物的存活。腹壁軟組織的損傷呈現(xiàn)進行性發(fā)展。皮下、肌肉等疏松且富含血管的組織損傷更嚴重，范圍更廣，進行性改變更為明顯。與之相比，皮膚損傷后病理變化不明顯，修復較早。損傷早期，受爆炸沖擊波直接影響的物理損傷、外力導致的組織壞死和出血是該階段的特點，呈現(xiàn)“外輕內(nèi)重”的表現(xiàn)，即皮膚輕于皮下，皮下輕于肌肉，淺層肌肉輕于深層肌肉。傷后的第3、4天，肌肉組織的壞死表現(xiàn)最為嚴重，粒細胞浸潤到達高峰，并出現(xiàn)淋巴細胞的浸潤，同時可以見到創(chuàng)傷的修復跡象。通過這一階段局部水腫的不斷增加、炎細胞浸潤、新鮮出血的不斷出現(xiàn)，以及血管內(nèi)血栓形成，可以推測血管內(nèi)皮的損傷是呈現(xiàn)進行性發(fā)展的原因之一。第5天開始，病理變化以修復為主，且此過程中同樣存在皮膚修復早于肌肉，淺層組織好于深層組織，“外輕內(nèi)重”的特點貫穿創(chuàng)傷好修復的全過程。該結果提示我們，傷后過早關閉傷口或深層清創(chuàng)不徹底，易發(fā)生表面愈合而深層仍呈現(xiàn)進行性加重的情況發(fā)生。同時，隨著生存時間的延長，感染的發(fā)生將難以避免[8]，可直接影響組織的正常修復過程。

綜上所述，本實驗模擬了腹部爆炸傷致傷機制。經(jīng)有效防護，建立了可用于長期觀察的單純腹壁爆炸傷動物模型。通過對該模型的觀察，發(fā)現(xiàn)了腹壁組織爆炸傷創(chuàng)傷即日起，直至組織修復的全過程的大體和病理學改變。本模型適合單純腹壁組織爆炸傷的實驗研究。

[1] Owens BD,kragh JF Jr,Wenke JC,et al.Combat wounds in operation Iraqi Freedom and operation Enduring Freedom [J].J Trauma,2008,64(2):295-299.

[2] 張旭東,郭樹忠,盧丙侖,等.可控性四肢爆炸沖擊波致傷的試驗研究[J].中國臨床康復,2004,8(5):906-907.

[3] 張旭東,郭樹忠,盧丙侖,等.通過四肢爆炸傷動物模型研究局部軟組織損傷特點[J].中國美容醫(yī)學,2004,13(4):171-173.

[4] Goh SH.Bomb blast mass casualty incidents:initial triage and management of injuries[J].Singapore Med J,2009,50(1):101-106.

[5] Wightman JM,Wayne BA.Blast and crush injuries.//Tintinalli JE, Kelen GD, Stapczynski JS, et al. Emergency Medicine. A Comprehensive Study Guide[M],6th ed.New York:McGraw-Hill, 2004,46-50.

[6] 王占江,李孝蘭,張若棋,等.固體介質(zhì)中球形發(fā)散波的實驗裝置[J].爆炸與沖擊,2000,20(2):103-109.

[7] 高波,賀世明,王占江,等.新型犬顱腦爆炸傷模型的建立[J].解放軍醫(yī)學雜志,2007,32(2):164-166.

[8] 李金清,李學擁,陳紹宗,等.[J].第四軍醫(yī)大學學報,2007,28(4): 324-327.

An Animal Model of Simple Blast Injury on Abdominal Wall with Visceral Exposure on Rabbit

WANG Hongkun1,2HAN Yan1,3,WANG Zhanjiang4,SHAO Jianchuan1,YI Chenggang1,XIA Wei1,GUO Shuzhong1,SHI Junli1.
1 Department of Plastic Surgery,Xijing Hospital,Xi′an 710032,China;2 Fuzhou General Hospital,Fuzhou 350000,China;3 Department of Plastic Surgery,Chinese PLA General Hospital,Beijing 100853,China;4 Northwest Research Institute of Nuclear Industry, Xi′an 710004,China.Corresponding Author:HAN Yan,GUO Shuzhong.

Objective To make an animal model of the simple abdominal wall blast injury with visceral exposure and to observe its long-term changes.Methods Twelve white rabbits of 8-10 weeks were randomly divided into two groups,and injured parts were marked under general anesthesia.A group:self-made enterocoelia protective device with 0.125 g TNT equivalent explosives ball on the site of injury;B Group:the same explosion source of injury without protective device.After injury,autopsy and pathologic examination were used to evaluate the animal model.Results Both groups of animal injury parts presented whole layer blast injury of abdominal wall was observed in both groups. The wound area of A group was (3.9+0.56)cm2,and B group was(3.83±0.49)cm2.There were no significant differences between the two groups(P＞0.05).The survival time of A group was(141±87.78)h and B group was(3.67±2.25)h.There were significant differences between group A and Group B(P＜0.05). The survival time of experimental group was longer in group A than group B. Autopsy and pathologic examination showed that the reasons for the early death in the group B was visceral injury and abdominal bleeding,while besides fiber adhesion,there was no obvious trauma on visceral in group A.Conclusion This experimentsimulated the mechanism of abdominal wall blast injury. An animal model of simple abdominal wall blast injury with protective device can be used for long-term observation with effective protection.

Blast injury;Animal model;Restore; Long-time observation; Abdominal wall

R826.65

A

1673－0364（2010）06－0327－04

2010年11月17日，

2010年11月29日)

10.3969/j.issn.1673-0364.2010.06.007

全軍醫(yī)藥衛(wèi)生科研基金項目（08g116）。

710032 陜西省西安市 第四軍醫(yī)大學第一附屬醫(yī)院整形外科、全軍整形外科研究所（王宏坤，韓巖，邵建川，易成剛，夏煒，郭樹忠，師俊莉）；350000 福建省福州市 南京軍區(qū)福州總醫(yī)院（王宏坤）；100853 北京市 解放軍第301醫(yī)院整形外科 （韓巖）；710004 陜西省西安市 西北核工業(yè)技術研究所（王占江）。

韓巖，郭樹忠。