点击显示 收起
建立海岸及海水中兔肢体关节爆炸模型，观察爆炸伤的组织学改变。［方法］健康家兔112只，随机分为预实验组(A组，n=36)，分别以03、06、09、12 g单质猛炸药黑索金(RDX)铜壳小型爆炸装药捆绑于兔膝关节前外侧，电引爆，测量比较肢体关节炸伤情况；海岸实验组(B组，n=56)，09 g RDX铜壳小型爆炸装药引爆，伤口包扎后浸入海水中1 h；海水中实验组(C组，n=20)，09 g RDX铜壳小型爆炸装药捆绑于兔膝关节前外侧，浸入海水中、电引爆。B组炸伤后、海水浸泡后及C组炸伤后分别取肌肉、韧带、滑膜、软骨作组织学观察。［结果］A组比较不同装药量爆炸结果，选定09 g RDX铜壳小型爆炸装药，海绵间隔6 cm软固定于兔膝关节前外侧爆炸，13只兔造成(517±042) cm×(473±041) cm爆炸伤口，铜质爆炸破片侵入伤口内，髌韧带、股骨外髁软骨面不同程度损伤。B组均造成肢体关节开放伤，海水浸泡1 h后组织学观察突出变化是肌肉及滑膜组织水肿、肌肉组织广泛坏死及韧带组织中出现大量Ⅲ型胶原。C组14只兔海水中爆炸，均为肢体关节闭合性爆炸伤，肢体关节高度肿胀，胫股骨多发骨折，爆炸破片深及皮内。组织学观察见肌纤维断裂，肌间血管充血，软骨组织轻度变性，软骨细胞核固缩，核碎裂。［结论］09 g RDX铜壳爆炸装药间隔6 cm固定于兔膝关节前外侧，海岸上爆炸在冲击波和爆炸破片共同作用下造成肢体关节开放爆炸伤，海水浸泡1 h加重了组织肿胀，坏死；海水中爆炸，主要为爆炸冲击波的作用，造成肢体关节闭合性爆炸伤，胫股骨多发骨折，软组织损伤、出血更为严重。
关键词：爆炸伤； 海岸； 海水中； 组织学
Experiment study of limb arthrosis explosive wound on the coast and in the seawater∥ZHANG Xuefei,LV Rong,SHI Huiqiang,et al.Department of Orthopaedics,359th Hospital of PLA. Zhenjiang 212001
Abstract：［Objective］This study is to observe the histological changes of the explosive wound via establishing the model of rabbits'limb arthrosis explosive wound under the condition of coast and seawater respectively.［Method］There were 112 healthy rabbits.All rabbits were randomly divided into beforehand experimental group (group A,n=36),all rabbits were made explosive wound with 0.3g, 0.6g, 0.9g, 1.2g small cuprum shell detonator which were fastened on the forward and outside of the left knee joint of the rabbits.They were explosion with an electric impact. The limb arthrosis explosive wounds complexion were observed and measured;Coast experimental group(group B,n=56):each one was made explosive wound with 0.9 g small cuprum shell detonator which was fastened on the forward and outside of the left knee joint of the rabbit. It was explosion with an electric impact. The wounds were bound up and immersion in seawater 1 hour. Seawater experimental group (group C,n=20):each one was made explosive wound with 0.9 g RDX small cuprum shell detonator which was fastened on the forward and outside of the left knee joint of the rabbit and immersed in the seawater. It was explosion with an electric impact. The histology examination of muscle, ligament,synovial membrane, cartilage were made in group C and B.［Result］The result that made by detonator with different content were contrast. Empty 0.9 g small cuprum shell detonators were chosen and filled in powder. They were fastened on the forward and outside of the left knee joint of the rabbits with 6cm sponge interval.The explosion could made ( 5.17 ± 0.42 ) cm × (4.73 ± 0.41 ) cm explosive wound in 13 rabbits.The fragments of cuprum were intruded into wound and made patella ligament,thighbone cartilage face and femur lateral condyle destroy. B group:all rabbits could be found limb arthrosis open wound. After immersion in seawater 1 hour, the changes on histology were that fascile and synovial membrane tumefaction, muscle cells dropsy and a great deal of collagen Ⅲ. C group:14 rabbits who were exploded in the seawater could be find limb arthrosis colse wound. The limb arthrosises were strutting badly. The thighbones and shinbone were multifracture. The fragments of cuprum were intruded into the skin. Observation by histological technique had shown that the muscle fibres were broken, the sarcaplasma was dissolved, the vessel between muscles was hyperaemia, denaturalization could find in the parenchyma and the karyopyknosis and karyorhexis happened in the cartilage cells.［Conclusion］0.9g small cuprum shell detonators which were fastened on the forward and outside of the left knee joint of the rabbits with 6cm sponge interval could been exploded,on the coast,the shock wave and fragments could resulte in limb arthrosis open wound.After immersion in the seawater 1 h, the tumefaction and putrescence of the parenchyma was more serious. In the seawater, the main effect ascribed to shock wave.It resulted in limb arthrosis close wound,the thighbones and shinbone were multifracture,the parenchyma and hemorrhage was more serious.
Key words：Blast injury; On the coast; In the seawater; Histology
爆炸伤在现代战争战伤中占很大比例。肢体关节爆炸伤的组织病理变化，既往研究不多。本实验针对渡海作战过程中可能出现的海岸近水滩头海水浸泡污染的肢体关节爆炸伤及海水中肢体关节爆炸伤情况，设计制作爆炸伤模型，旨在研究海岸及海水中肢体关节爆炸伤的组织学特点。
1 材料与方法
11 实验动物及分组
健康家兔112只，体重26～34 kg，雌雄不拘。随机分为预实验组(n=36)、海岸近水滩头实验组(n=56)及海水中爆炸实验组(n=20)。
12 爆炸装置
爆炸源为电起爆的铜壳小型爆炸装药，内装03、06、09、12 g不等单质猛炸药黑索金(RDX)。小型爆炸装药为圆柱形，直径6 mm。实验装置还包括25 cm×45 cm×30 cm木制实验台、防护用铝质护围及海水中浸泡用20 cm×20 cm×45 cm木制固定箱。
13 模型制作
实验家兔常规肌肉注射安定1 mg／kg，腹腔注射氯胺酮4 mg／kg麻醉，剪毛备皮，按分组实验。预实验组分别以03、06、09、12 g RDX铜壳爆炸装药捆绑于兔膝关节前外侧，实施爆炸。测量记录炸伤伤口长、宽、深及关节损伤情况，研究实验兔固定方法，爆炸装药量及装药设置方法。海岸近水滩头实验组麻醉后兔固定实验台上，09 g RDX铜壳爆炸装药以6 cm厚海绵间隔固定于兔左膝关节前外侧，电引爆。爆炸伤口以12层纱布包扎，置于固定箱中，使兔双下肢浸泡于海水中1 h，再伤口扩创。实验滩头海水pH 6920，温度27℃，K+975mmol／L，Na+5995mmol／L，C1-4756 mmol／L，ica2+ 913 mmol／L。 海水中爆炸实验组登陆艇上海上作业。风力6～7级，风向EN东北，浪高1 m，水深20～40 m，流速4节，水质清pH 7430，温度25℃，K+939 mmol／L，Na+5750 mmol／L，C1-4982 mmol／L，ica2+870 mmol／L。麻醉后09 g RDX铜壳爆炸装药海绵间隔6 cm绑于兔左膝关节前外侧，置于固定箱内，两上肢固定，右下肢铝片保护，两下肢悬吊于海水中，电引爆。爆炸后开放伤伤口，12层纱布包扎，浸入海水中1 h再扩创。闭合性爆炸伤则立即扩创，清除伤口内爆炸破片、血肿，再纱布包扎后浸入海水中1 h。扩创同时兔耳廓静脉滴注平衡液20 ml，肌注青霉素20万u。
14 观察指标
141 肢体关节爆炸伤伤情 测量记录爆炸创面、关节囊、关节面软骨、韧带损伤情况。
142 组织学观察 各组兔爆炸后及海水浸泡出水后分别切取伤口内肌肉、韧带、滑膜及软骨组织，经常规固定，连续切片4μm厚组织标本。肌肉、软骨、滑膜组织分别行HE染色和Pollak染色，肌腱组织行HE染色和苦味酸-天狼猩红染色，光镜观察。
2 结 果
21 预实验组
03～12 g RDX铜壳爆炸装药直接绑于兔膝关节部，爆炸后致兔下肢毁损。以海绵块间隔爆炸装药与兔膝关节，软固定，调整间距。比较分析，选定09 g RDX铜壳爆炸装药，海绵间隔6 cm，电引爆，制作肢体关节爆炸伤模型，共13只兔。爆炸伤口为哆裂伤，(517±042)cm×(473±041)cm，关节囊炸开，铜质金属破片直接侵入伤口。金属破片直径1～2 mm。7只兔髌韧带部分断裂，6只兔髌韧带未断裂，表面有炸伤。股骨外髁软骨面不同程度破裂，5只表面为点状散在轰裂伤，8只为4～5 mm直径轰裂伤，未达软骨下骨。本组25只兔四肢固定位实施爆炸，造成7只兔双下肢股骨骨折，8只兔胫骨骨折，3只兔下腹部炸开，7只兔直接死亡。另11只兔双下肢不固定，腹部及健肢以隔板隔开，未再出现胫股骨骨折及腹部炸伤。
22 海岸近水滩头实验组
56只兔均造成肢体关节开放伤，伤口(549±058)cm×(471±061)cm，不规则。39只兔髌韧带不全断裂，7只兔髌韧带完全断裂，10只兔髌韧带表面炸伤。股骨外髁软骨面不同程度破裂。海水浸泡1 h后伤口软组织水肿、颜色苍白。
23 海水中爆炸实验组
6只兔海面上爆炸，伤情同海岸近水滩头实验组。14只兔海水中爆炸，均造成闭合性肢体关节爆炸伤。肢体关节肿胀，表皮广泛散在1 mm左右破口，深及皮内，为爆炸金属破片所致。股骨胫骨及关节面多发粉碎骨折，关节内积血。2只兔因海浪打击肢体，爆心位移，致腹部炸伤死亡。清创包扎后海水浸泡1 h，2只兔因海浪打击呛水而亡。
24 组织学观察
显示海岸非接触爆炸伤，肌纤维断裂、肌浆溶解，肌间血管充血(图1)；髌韧带挛缩、扭曲，水肿(图2)；关节滑膜组织肿胀、血管充血，红细胞漏出，灶性脂肪溶解(图3)；关节软骨面轰裂，软骨组织轻度变性，少许软骨细胞核固缩，核碎裂(图4)。海水浸泡1 h后，肌束肿胀、肌细胞水肿、伊红淡染(图5)，且肌肉组织坏死明显，Pollak染色显现兰灰色(图6)；韧带纤维水肿、增粗，苦味酸-天狼猩红染色见黄红色Ⅰ型胶原明显丢失，显现大量绿色Ⅲ型胶原(图7)；滑膜组织水肿，脂肪细胞溶解，血管充血，红细胞漏出(图8)；海水中非接触爆炸肌肉组织肿胀、变性、肌间血管充血(图9)；滑膜破损、出血更严重(图10)。
3 讨 论
各种爆炸性弹药是局部战争中主要的杀伤武器，海湾战争中爆炸破片伤高达74％［1］。肢体关节是爆炸伤较多发生的部位，其救治涉及软组织及构成关节的骨、软骨、韧带、滑膜组织的修复和关节功能重建。本实验设计海岸及海水中兔肢体关节爆炸伤并被海水浸泡污染模型，了解组织学变化特点，研究肢体关节爆炸伤的救治、组织修复和关节功能重建提供实验材料。
本实验09 g RDX铜壳爆炸装药以海绵间隔固定于兔膝关节前外侧，间距6 cm，可造成兔肢体关节爆炸性开放伤。在固定动物及捆绑爆炸装药时，海绵间隔的软固定能避免爆炸装药直接造成肢体毁损性炸伤。双下肢不固定可避免爆炸冲击波使兔强烈抽动，造成肢体骨折中隔板护围则可保护腹部及对侧肢体不被炸伤。
爆炸学将带有外壳的爆炸装药在空气中爆炸时对目标产生的作用，因距离的不同分为3种，即：(1)R<(7～14)RO时为爆轰产物(含外壳破片)的作用。RO为装药的半径，R为装药至目标的距离；(2)R=(14～20)RO时为爆轰产物和冲击波共同作思；（3)R>20RO时为冲击波作用。本实验RO=3 mm，R=6 cm。因此海岸空气中爆炸，兔肢体关节受到爆炸伤作用是爆轰产物和冲击波的共同作用。冲击波在介质中的传播，研究表明其前沿是压缩波，后面紧跟着是稀疏波，也称拉伸波。拉伸波在介质表面起着反向拉伸作用。因此冲击波在兔腿传播时，拉伸波拉伸兔腿皮肤及皮下组织、关节囊就造成了兔肢体关节开放性损伤，同时有直径1～2 mm铜壳金属破片侵入肌肉组织和关节腔内。组织学观察见肢体关节开放性爆炸伤，肌肉纤维、韧带纤维发生断裂、扭曲，组织破碎、出血，细胞排列紊乱，关节滑膜组织出血，滑膜细胞杂乱堆积关节，软骨面轰裂，软骨下骨出血，软骨细胞排列无序。而爆炸伤海水浸泡1 h后突出变化则是肌肉、滑膜组织及韧带纤维水肿，淡染及明显的肌肉组织广泛坏死，韧带组织中出现大量Ⅲ型胶原。说明海水浸泡加重了爆炸伤后组织的水肿、坏死，韧带成纤维细胞在爆炸伤及海水浸泡的急性炎症期分泌Ⅲ型胶原为主(图1～8)。
海水中肢体关节爆炸伤与陆地上肢体关节爆炸伤不同。海水中实施爆炸的干扰因素较多，海浪海涌会造成实验艇船和动物固定箱晃动使装药未必能在海水中爆炸，海浪拍打使实验肢体移位，炸伤腹部脏器，海浪造成麻醉后的兔呛水，直接死亡。这些因素在实际海战中也是极现实的问题。
海水中肢体关节爆炸伤的第2个特点是同样爆炸条件(炸药量及兔关节距爆心距离)下，仅造成闭合性肢体关节爆炸伤，但创伤所致组织出血及肢体骨折的程度较空气中非接触爆炸的结果更严重。其原因与海水的可压缩性很小而密度较大等物理性能有关。海水的可压缩性比空气低2 500倍，严格地遵循着体积守恒原理［2］。因而炸药在海水中非接触爆炸时，海水的阻挡和衰减作用，使炸药对兔腿的爆炸伤作用主要是水中冲击波的作用。RDX装药在爆炸等空气中冲击波的阵面压力为57 MPa，而在水中则为13 600 MPa，增大239倍。因此在药量和距离相同的情况下，爆炸形成的冲击波在海水中要比在空气中的破坏力大得多，造成肢体关节更严重的组织损伤、出血和多发骨折(图9、10)。海水的另一性能是密度比空气大770倍［3］。因而海水中冲击波传播时受到水的阻挡，拉伸波的强度变得很小，作用到兔腿时不会形成开放伤，仅能造成闭合性肢体关节爆炸伤。海水的高密度也使得海水中爆炸的金属破片的动能在海水中衰减许多，以致仅能侵入肢体的皮内。所以，海水中肢体关节爆炸伤的形成过程应是爆炸后能量大的冲击波先作用于致伤物，造成实验兔肢体肌肉组织、关节囊严重损伤、骨与关节多发骨折，形成肢体与关节水肿，而后动能较小的金属破片才作用到致伤物，散在侵入肢体皮内，最终形成闭合性肢体关节爆炸伤。
综上，本实验表明，海岸非接触性爆炸，由于爆炸冲击波和爆炸破片共同作用，造成肢体关节开放伤，爆炸破片侵入肌肉组织及关节内。海水浸泡加重组织水肿、坏死。提示早期处理除应注意安全情况救治外，开放伤口行严格、仔细及有效扩创是一个重要内容。海水中非接触爆炸，主要是爆炸冲击波的强作用，造成肢体关节多发骨折、组织严重损伤出血的闭合性损伤。提示早期处理时要注意全身严重创伤反应及可能并发的其它脏器严重闭合损伤的救治。
参考文献：
［1］ 赖西南，刘萌秋，贺声华．面向21世纪的我军野战外科［J］，人民军医，1995，9：9.
［2］ 谭卫嵛译，描述性物理海洋学［M］.北京：海洋出版社，1989,1：68.
［3］ 孙玉奇.水雷［M］．北京：国际工业出版社，1983,1：201.