国产日韩欧美一区二区三区三州_亚洲少妇熟女av_久久久久亚洲av国产精品_波多野结衣网站一区二区_亚洲欧美色片在线91_国产亚洲精品精品国产优播av_日本一区二区三区波多野结衣 _久久国产av不卡

?

顱腦沖擊傷動物模型的研究進展

2014-04-05 22:27郭運林張榮偉
實用醫(yī)藥雜志 2014年12期
關鍵詞:爆震沖擊波顱腦

郭運林,張榮偉

爆炸(炸藥、炸彈、鍋爐、煤氣等)是一種極為迅速的伴有巨大能量釋放的化學反應過程,瞬間形成高溫高壓的氣體急速膨脹形成多個壓縮波,多個壓縮波的重疊就形成了沖擊波(blast wave)。沖擊波超壓直接作用于機體所造成的損傷稱為原發(fā)沖擊傷(或爆震傷)(blast injury)[1]。伊拉克和阿富汗戰(zhàn)爭中78%的傷員為爆炸傷[2]。顱腦爆震傷具有高致殘率、高死亡率、救治難度大等特點?,F將常用顱腦爆震傷模型綜述如下。

1 實驗動物

國內外關于爆炸模型做很多不同的嘗試,爆震傷實驗動物從猴、牛、驢、山羊、綿羊、豬、狗等大動物到貓、兔、大鼠、小鼠等小動物,還有果蠅幼蟲(第三齡期) 等昆蟲[3,4]。大鼠、兔小型動物實驗方便,易于飼養(yǎng),較容易取得大樣本量實驗標本。小型動物對研究局部致傷的即時病理變化和探索早期死亡原因很有意義[5]。小型動物難于觀測長期致傷因素效應,同時對施加實驗干預帶來困難。觀察實驗遠期效應,在爆炸傷救治方法的研究中,豬、羊等大動物具有優(yōu)勢[6]。當下爆震裝置及參數當量控制較為科學,基于小型動物自身及技術等優(yōu)點,爆震傷動物模型多偏向于一些小型動物,避免了大型動物馴化以及喂養(yǎng)等不便。

2 實驗建模

爆震傷模型分為直接爆震造模和間接爆震造模,國內外多采用自制設備間接爆震造模。爆炸傷模型經歷了從原始的黑火藥鞭炮、雷管,以至到后期的太安(pentaerythritol tetra-nitrate,PETN)炸藥等,爆炸模型在不斷地改進,一些爆炸當量數據也不斷科學、精細。Bass等[3]用 0.22 口徑炮彈(溫徹斯特彈藥),充電電池引燃導線,5.1 cm直徑激光管中爆炸,激光管另一端連接培養(yǎng)皿,培養(yǎng)皿周圍安裝壓力傳感器,研究肺部爆震傷,間接推測人體肺部損傷。該類動物模型致傷后死亡率高,制作穩(wěn)定、可重復爆震模型難度大。侯立軍等[7]采用雷管爆炸和高速鋼球模擬爆炸現場。爆炸源爆速6726 m/s,中心爆壓為 33 700 kPa(1 kPa=7.5 mmHg),4000 K黑索金產生暴熱,交流電電激發(fā)起爆,時間為3.5~6.0 ms。7.62 mm 滑膛槍同步發(fā)射 0.7 g 鋼球,初速度950 ms,射距6 m(第三軍醫(yī)大學附屬大坪醫(yī)院野戰(zhàn)外科研究所)。鋼球觸發(fā)爆炸源,爆震波先于鋼球到達動物顱腦,惠普(hp)TC-150型激光測速系統,記錄沖擊波壓力,DS-8型智能測速儀記錄投射物撞擊速度,計算撞擊動能及傳遞給組織的動能。爆震波先于鋼球500 ms到達頭顱,建立穩(wěn)定犬(四川成年健康雜種犬)顱腦爆炸傷模型,發(fā)現爆震傷后動物短暫呼吸、心率、腦電活動消失,Axelsson 等[8]研究也發(fā)現此現象。Lockhart等[9]研究顯示致死率與爆源、頭部間的距離呈明顯負相關,而與頭部姿勢無明顯關聯。該模型證明,顱腦爆炸傷有其本身的組織病理學改變,顱腦挫傷范圍小,蛛網膜下腔出血、硬膜下血腫及腦室內出血發(fā)生率高。模型爆炸環(huán)境模擬逼真,但不能明確單純爆震致傷程度。湯宏等[10]對楚燕飛等[11]爆炸傷模型加以改良,無開顱暴露硬腦膜,600 mg TNT(重慶市八四五工廠定制)電雷管懸吊于 SD(Sprague-Dawley)大鼠(第三軍醫(yī)大學附屬大坪醫(yī)院動物實驗中心提供))頭部正上方,分別距離8、10、12 cm,木盒子保護大鼠肺及軀干,113A31傳感器 (美國pcb公司)和Wavebook/516A數據采集系統采集爆震當量參數,頭部正上方12 cm處制作出穩(wěn)定大鼠顱腦爆震傷模型,模型采用TNT雷管爆炸,證實爆源與顱腦損傷程度存在關聯,具體機制尚須進一步研究。TNT雷管爆炸產生的沖擊波以射流為主,各個方向不盡相同,不易標準化,重復性欠佳[12]。雷管產生沖擊波同時生成破片,采用TNT炸藥球致傷方法則不產生破片,便于單因素分析沖擊波對實驗動物影響。馬劼等[13]采用太安(pentaerythritol tetranitrate,PETN)780 mg(與1 g TNT,直徑為10 mm效果相當)。壓裝密度 1.5 g/cm3,爆壓 22 GPa,爆速 7.4 km /s。導爆索線直徑為1 mm,裝藥量為0.5 g/m(西北核技術研究所研制),6 V干電池引爆,通過導爆索起爆爆炸源。選取成年雜種犬(唐都醫(yī)院實驗動物中心提供)顱中線向左(或右)1 cm,眶上緣向上1 cm交界處為爆震中心位置,爆炸源固定距頭部皮膚 3.0、3.5、4.0 mm,距頭顱3.5 mm處成功制作開放型犬顱腦爆震傷模型,短時間內動物死亡率偏高,給觀察、治療性研究帶來不便。張弛等[14]用雄性SD大鼠(第四軍醫(yī)大學動物實驗中心提供),內裝PETN直徑2.5 mm爆炸球(西北核技術研究所提供),壓裝密度 1.5 g/cm3,當量 15.6 mg TNT,爆速 7 500 m /s,爆壓22 GPa。實驗時以交流電引爆,銀制柔性導爆索引爆爆炸源。炸藥球置于右額葉頂部(人字縫和矢狀縫中點右側3.0 mm),距離頭皮 2.0 mm 爆炸。成功制作爆震傷動物模型,該模型首創(chuàng)小當量模型,死亡率低,重復性好,避免了高強度爆震波作用于顱腦腦干生命中樞產生呼吸抑制,降低了實驗動物死亡率,爆炸球裝藥量可控,與爆震源距離容易操控,可制作不同程度爆震傷模型。另外一種模型采用激光模擬爆震裝置,目前爆震波模擬裝置分為生物激波管裝置、激光沖擊波發(fā)生裝置等,目前應用最廣、成熟的模擬沖擊波裝置當屬生物激波管技術[15]。Satoh利用高能激光的瞬時致爆效應模擬爆炸沖擊波,該方法因較易控制激光的能量,實驗參數較其他爆震傷更客觀、穩(wěn)定[16]。但該種模擬裝置難以真實達到火器爆震傷環(huán)境。

3 指標檢測

顱腦爆震傷生命體征及組織病理不同于其他器官。死亡率高的原因推測與傷及腦干或者腦組織水腫明顯形成腦疝。爆震傷后動物生命體征在不同方面反映致傷演變變化,顱腦爆震傷后監(jiān)測生化參數、組織蛋白參數復雜多樣。因此只有通過大量穩(wěn)定、成功的動物實驗模型研究,才能明確具體病理生理機制。爆震傷后腦干損傷及腦疝形成都可出現呼吸、心率等變化,常規(guī)生命體征觀察指標是必不可少監(jiān)測內容,呼吸、心率、血壓、脈壓差等不同程度反映顱腦致傷后變化。及早發(fā)現異常不但能及時挽救動物,減少實驗誤差,而且還能發(fā)現一些特異體征變化,生命體征在一定程度上反映著致傷動物轉良或者加重等繼發(fā)性變化。生理指標觀測動物之外,還可通過影像學資料來證實爆震傷損傷程度,CT可明確骨質及顱內挫傷、出血情況,同時中線偏移及是否具備腦疝跡象,MRI可較CT更早的發(fā)現顱內變化,張永明等[17]通過MRI成像研究爆震傷后致傷灶水腫變化。組織病理變化是所有致傷模型金標準,通過光鏡可觀察細胞間隙變化、細胞核變化及損傷后神經小體、細胞質染色變化。電子顯微鏡可顯示細胞核、線粒體、內質網等細胞器細致變化。免疫組化可為動物爆震傷后基因、蛋白分子水平提供分子生物學研究基礎。張廣林等[18]通過爆震傷模型還對谷丙轉氨酶(ALT)、淀粉(AMY)、尿素氮(BUN)、肌酸激酶(CK)水平及顱內壓(ICP)等指標進行監(jiān)測,研究爆震傷損傷演變過程。目前國內外學者主張實施動物爆震傷系統檢測,通過生命體征、脈壓差、平均動脈壓、生化電解質、血氧、興奮性氨基酸、神經遞質及小分子蛋白綜合指標反映機體病理生理變化,從而深一步闡明損傷機制。Moore等[19]將爆炸模型通過傳感器記錄體內數據變化。大量實驗采用腦干濕重法評定爆震傷后腦水腫程度,證實了爆震后腦水腫時間曲線,制定出不同時期治療腦水腫方案?;艚ǖ龋?0]研究兔顱腦爆炸傷水通道蛋白4(AQP4)與垂體ACTH分泌之間聯系。初步揭示了爆震傷后腦水腫與腎上腺皮質激素部分相關聯系,為進一步深層次內部機制研究奠定了分子基礎。爆震傷后血腦屏障變化對傷情的進展較其他影響因素更為明顯,Kamei等[21]研究認為 TNF-α 破壞血腦屏障、參與腦水腫的形成,繼發(fā)細胞凋亡及多器官功能衰竭。Holmin等[22]發(fā)現血漿內皮素(endothelin,ET) 和腫瘤壞死因子 (tumor necrosis factor,TNF)均可引起血腦屏障破壞和血管源性腦水腫。顱腦損傷后多繼發(fā)一些器官功能障礙,ET和TNF可反映爆震傷后應激器官功能狀態(tài)。這相應解釋了腦損傷后起初看似較輕,逐步加重甚至危及生命的現狀。Cheng等[23]在小鼠爆炸模型致傷后,顱腦出現毛細血管內皮的損傷、神經纖維斷裂和腦實質間隙擴大。張廣林等[18]利用犬爆震傷模型研究了腦水腫和感染的早期救治。爆震傷神經元病變機制研究對爆震傷檢測和治療研究同樣不容忽視,爆炸沖擊波所致中樞神經系統損傷與神經元代謝障礙有關[8]。因爆震傷的特殊性,對于爆震傷的治療性研究不同于其他類型的顱腦撞擊或者打擊傷,因此將更加科學的檢測、治療方式引入爆震傷需要穩(wěn)定、可靠模型來支撐。

總之,根據顱腦爆震傷致傷模型觀察時間及實驗指標選擇合適動物,需要長時間檢測或者治療動物模型多采用大型動物,因小型動物致傷后存活時間短,死亡率高,不適于長程動物實驗。小型動物因價格便宜,易于短程、重復率高的實驗。穩(wěn)定的動物模型也是研究爆震傷動物生理、病理及分子生物學變化的基礎,爆震傷導致腦組織原發(fā)損傷發(fā)生、發(fā)展同時繼發(fā)損傷也在影響著動物,通過動物模型生命指標觀察、檢測與其他顱腦損傷相對比可發(fā)現爆震傷特有的部分變化。目前缺乏標準顱腦爆震傷模型,需待進一步研究。

[1]王正國.創(chuàng)傷學基礎與臨床[M].武漢:湖北科技出版社,2007.1277-1278.

[2] 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.

[3] Bass CR,Meyerhoff KP,Damon AM,et al.Drosophila melanogaster larvae as a model for blast lung injury[J].J Trauma,2010,69(1):179-184.

[4] Rafaels KA,Dale Bass CR,Panzer MB,et al.Pulmonary injury risk assessment for long-duration blasts: a meta-analysis[J].J Trauma,2010,69(2):368-374.

[5]劉 震,李兵倉,王大田,等.家兔胸部爆炸傷模型的建立及早期死亡原因分析[J].第三軍醫(yī)大學學報,2000,22(4):328-330.

[6] Garner JP,Watts S,Parry C,et al.Development of a large animal model for investigating resuscitation after blast and hemorrhage[J].World J Surg,2009,33(10):2194-2202.

[7]侯立軍,張光霽,盧亦成,等.犬顱腦爆炸傷模型的建立[J].中華創(chuàng)傷雜志,2001,17(12):725-728.

[8] Axelsson H,Hjelmqvist H,Medin A,et al.Physiological changes in pigs exposed to a blast wave from a detonating high-explosive charge[J].Mi l Med,2000,165(2):119-126.

[9] Lockhart P,Cronin D,Williams K,et al.Investigation of head response to blast loading [J].J Trauma,2010,20(7):[Epub ahead of print]

[10]湯 宏,劉家傳,張永明,等.大鼠顱腦爆震傷模型的建立[J].立體定向和功能性神經外科雜志,2011,22(2):104-107.

[11]楚燕飛,李兵倉,陳 菁,等.大鼠爆炸性腦創(chuàng)傷模型建立[J].第三軍醫(yī)大學學報,2006,28(6):606-607.

[12]李金清,陳紹宗,付小兵,等.封閉負壓引流對豬皮膚軟組織爆炸傷感染創(chuàng)面肉芽組織生成的影響[J].解放軍醫(yī)學雜志,2004,29(8):690-693.

[13]馬 劼,陸 丹,賀世明,等.開放型犬顱腦爆震傷模型的建立[J].中華神經外科疾病研究雜志,2010,9(2):109-111.

[14]張 弛,朱 杰,劉文博,等.一種新型大鼠顱腦爆炸傷模型建立[J].中華神經外科疾病研究雜志,2013,12(2)130-133.

[15] 李懷東,陳良安.原發(fā)沖擊傷模擬實驗概述[J].2012,20(12):85-89.

[16] Satoh Y,Sato S,Saitoh D,et al.Pulmonary blast injury in mice:a novel model for studying blast injury in the laboratory using laser-induced stress waves[J].Lasers in Surgery & Medicine,2010,42(4):313-318.

[17]張永明,劉家傳,楊艷艷,等.兔爆炸性顱腦損傷模型的建立[J].中國微侵襲神經外科雜志,2010,15(2):74-76.

[18]張廣林,王本瀚,高國棟,等.犬顱腦爆震傷早期救治的實驗研究[J].中國臨床神經外科雜志,2010,11(15):672-675.

[19] Moore DF,Jérusalem A,Nyein M,et al.Computational biologymodeling of primary blast effects on the central nervous system[J].Neuroimage,2009,47(2):10-20.

[20]霍 建,劉家傳,張永明,等.顱腦爆炸傷后兔垂體AQP4和ACTH表達的實驗研究[J].中國微侵襲神經外科雜志,2012,17(4):177-179.

[21] Kamei H,Yoshida S,Yamasaki K,et al.Severity of trauma changes expression of TNF-αin the brain of mice[J].J Surg Res,2000,89(1):20-25.

[22] Holmin S,Mathiesen T.Intracerebral administration of interleukin-1 beta and induction of inflammation,apoptosis,and vasogenic edema[J].Neurosurgery,2000,92(1):108-120.

[23] Cheng J,Gu J,Ma Y,et al.Development of a rat model for studyingblast-induced traumatic brain injury[J].J Neurolo Sci,2010,294(1-2):23-28.

猜你喜歡
爆震沖擊波顱腦
武漢沖擊波
肺爆震傷治療的研究進展
能源物聯網沖擊波
醫(yī)生集團沖擊波
老年重型顱腦損傷合并腦疝聯合內外減壓術治療的效果觀察
腦室內顱內壓監(jiān)測在老年顱腦損傷中的應用
長距離爆震式點火槍設計
超聲雙探頭聯合定位法在體外沖擊波碎石術中的應用
Current pre-hospital traumatic brain injury management in China
重型顱腦損傷并發(fā)應激性潰瘍的預防與治療
三门峡市| 浑源县| 云南省| 六枝特区| 灵川县| 北安市| 梧州市| 庆城县| 上饶县| 朝阳县| 驻马店市| 施秉县| 于田县| 石柱| 城固县| 尖扎县| 普定县| 察雅县| 双柏县| 麻栗坡县| 石泉县| 清远市| 安溪县| 山阳县| 平阴县| 四子王旗| 蓝田县| 南和县| 饶平县| 邢台市| 云安县| 延庆县| 炎陵县| 洛浦县| 肇州县| 北海市| 洪江市| 于田县| 香格里拉县| 宁都县| 明光市|