災難性深埋人員傷類傷情特點及其生命體征監測

王德文，李 楊，彭瑞云

·綜 述·

災難性深埋人員傷類傷情特點及其生命體征監測

王德文，李 楊，彭瑞云

本文以近1 200只Wistar大鼠和比格犬為對象，以模擬深埋條件下可能發生的7類單傷、11類兩傷復合、5類三傷復合為內容，應用臨床病理、生理生化、血液血氣、分子生物學、形態計量等技術，進行的不同傷類至全部死亡過程的系列研究報道為基礎，并結合近40年國內外地震礦難等流行病學調研，著重介紹了災難性深埋人員與實驗動物生命耐受力、傷類傷情特點及生命體征監測的研究進展，旨在為此類災難性深埋傷員的現場搜救和后續治療提供參考。

創傷； 災難醫學； 生命耐受力； 生命體征

1災難性深埋人員的傷類傷情及其特點

在爆炸恐怖襲擊與嚴重地震等自然災害所致房屋建筑倒塌，或人為質量因素導致地下施工現場塌方(如礦井、地鐵)等條件下，發生人員被掩埋的幾率極為多見(如2010年4月12日青海玉樹大地震掩埋傷員6 900余人，約占總傷亡人數的31.4%)[1-2]，并每伴壓砸致傷(骨折、失血、擠壓傷)、爆炸沖擊傷等傷害，大多危及生命，特別是掩埋在深層廢墟和倒塌建筑物內的人員，當掩埋空間狹小，人員數量較多、掩埋時間過長，加之空間環境污染、伴有傷員甚至犧牲者時，空氣氧含量急劇減少，受難人員勢必發生低氧，且常常會同時遭受缺水缺食(“三缺”)，此外，深埋人員與地面失去聯系，生死難卜，恐懼、焦慮等心理因素也將明顯加重傷情，影響其生命體征和生命耐受力。

基于上述，掩埋(特別是深埋)條件下所發生的各類創傷幾乎均同時復合一種或其他多種“不良”因素(低氧、缺水、缺食、心理等)，甚至一種或多種創傷可能同時發生，導致深埋條件下大多發生不同于非掩埋條件下“單純性創傷”的特有傷類——“復合性創傷”，通常包括復合性擠壓傷、復合性骨折、復合性失血、復合性沖擊傷等[3]。

本課題組曾以近1 200只Wistar大鼠和24只比格犬為對象，以模擬深埋條件下可能發生的7類單傷(擠壓傷、骨折、失血、沖擊傷、心理應激、低氧、缺食水)、11類兩傷復合(即前5類單傷分別復合低氧、分別復合缺食水、低氧復合缺食水)、5類三傷復合(即前5類單傷分別復合低氧與缺食水)為內容，應用臨床觀察、生理學、血液學、血清生化、血氣分析、病理學、免疫組織化學、分子生物學、形態計量學等技術，并結合近40年國內外地震礦難等流行病學調研，經持續致傷至全部死亡的生命耐受力及其病理生理特點[3-19]和“黃金搶救時間72h”解除致傷后即刻至28d恢復過程的系統動態研究發現[20-27]，上述各類“復合性創傷”明顯不同于非掩埋條件下的“單純性創傷”，不僅其傷情程度更嚴重、病理生理變化發生發展更快速，活存時間更短暫，同時，其遠隔器官損傷和死亡原因也出現新的特點，其中，尤以復合性擠壓傷最為嚴重和典型：如擠壓傷復合低氧缺食水組大鼠于4.2～6.8d全部死亡，低氧缺食水組大鼠于6.5～11.0d全部死亡，而單純擠壓傷組于11d全部活存[5]；同時，其遠隔器官的損傷和死亡原因也出現如下新的特點[4-7，11，23，25]：(1)受累及的遠隔器官具有更廣泛性，即除傳統認為的腎臟外，心、腦、肝、脾、肺等臟器均同時受累及；(2)遠隔器官損傷的病變規律具有相似性，即高發性(全部發生)、速發性(傷后1d即見發生)、進行性(隨持續時間延長，各器官受損程度漸加重，累及范圍漸擴大)；(3)不同遠隔器官的病變程度具有差異性 ， 即心臟和腎臟同為主要靶器官，較其他器官更為嚴重和快速，依次為心、腎>腦>肝>脾>肺>胃腸；(4)心臟損傷的臨床意義具有特殊性， 即心肌生理生化異常和病理損傷所致心功能衰竭不僅更易誘發心源性猝死和早期死亡，同時在MODS發生發展過程及其死亡原因中具有較"單純性擠壓傷"更重要的臨床意義,需予特別關注(表1)。

表1 模擬深埋條件下擠壓傷復合三缺組和三缺組大鼠死亡原因比較

注：*傷后18h死亡

2災難性深埋人員與實驗動物生命耐受力

傳統觀念認為埋壓于倒塌廢墟內生命救援的“黃金時間”為3d，但掩埋條件下人員的生命耐受時間究竟多長？基本生命體征變化如何？特別是各類創傷在復合空氣氧含量低下，缺乏食物和水(即三缺)條件下，掩埋人員的生命體征及其生命耐受時間更缺乏系統的研究報道。

基于上述，筆者課題組采用自行研制的全自動常壓低氧生物醫學實驗艙模擬低氧環境，分別以比格犬和大鼠為對象，參照掩埋條件下可能出現的上述多種傷類，建立了低氧(氧含量10.0%±0.1%)、低氧合并缺食缺水(禁食水)、低氧缺食缺水分別復合骨折(單/雙后肢)、失血(全血容量的30%)、擠壓傷[單/雙后肢鉗夾法，壓力(4.5±0.3)kg]、爆炸沖擊傷(TNT高爆炸藥，中/重度傷)和心理應激(貓和聲響定時刺激)等傷類的實驗模型，采用全程監測至死亡和定期動態活殺觀測方式，分別對各種傷類實驗動物的生命特征變化(包括基本生命體征、重要臟器的生理、生化、病理等)及其生命耐受力進行了系統研究。

2.1模擬深埋條件下比格犬的生命耐受力 于低氧缺水缺食、骨折失血復合三缺、沖擊傷復合三缺(單傷均為中度，復合傷均屬重度)的多數比格犬(17/18只)存活9.5～16.7d，1例存活20.8d(表2)[2-3]。其死亡原因均為極度消瘦(體重、臟器重量指數極度降低)，全身多臟器衰竭。

2.2模擬深埋條件下大鼠的生命耐受力 于17種傷類(包括單純低氧、缺水缺食、低氧缺水缺食、單純骨折、骨折復合兩缺/三缺、單純失血與失血復合兩缺/三缺、單純沖擊傷與沖擊傷復合兩缺/三缺、單純單側與雙側后肢擠壓傷與分別復合兩缺/三缺、單純心理應激與分別復合兩缺/三缺)及對照組的680只大鼠，于7d內均未發生死亡；5種傷類的200只大鼠中有14例于第7～11天死亡(死亡率7.0%，包括沖擊傷復合兩缺與復合三缺組死亡3/80例、單側與雙側后肢擠壓傷復合三缺組死亡9/80例，心理應激復合三缺食組死亡2/40例)；其余大鼠則于12～15d全部死亡(平均活存時間13.5d)，其死亡原因均同樣為極度消瘦和全身多臟器衰竭所致，單傷組動物則全部活存。

上述結果提示，在模擬深埋于倒塌廢墟內可能發生的7種復合性傷類的模型大鼠中，其生命耐受時間均為7d以上。

2.3深埋條件下人體的生命耐受力 近40年發生在唐山、汶川、玉樹地震和礦難等國內災難以及25年來海地、智利等國外大地震的救援實踐表明(表3、4)，掩埋條件下獲救人員的最長存活時間大多在7d以上(152/155例，98.1%)，最長者28d，甚至曾見1例被埋壓婦女活存時間長達35d的報道(其存活時間與傷情程度、體質狀況、有無飲水食物、環境條件等密切相關)[1]。

表2 模擬深埋條件下三種傷類比格犬生命耐受時間(d)

表3 國內近40年礦難/地震中獲救人員最長存活時間

130/131例 (99.2%)活存7d以上，僅1/131例活存 6d

表4 國外近25年地震中獲救人員最長存活時間

活存7d以上者為22/24例(91.7%)，僅2/24例活存4～6d

基于上述災難性深埋于廢墟下的人體和模擬埋壓于倒塌廢墟內的比格犬與大鼠的生命耐受時間大多為7d以上，且其死亡原因具有基本的相似性。提示傳統認為的埋壓于倒塌廢墟內生命救援的“黃金時間72小時”的觀念固然對激勵應急救援人員實施“爭分奪秒、快挖快救”具有現實意義，但將其“黃金時間”延長為6-7d，不僅具有充分的生物學依據，而且可能有助于搶救出更多的生命。概言之，勿輕言放棄搜救。

3模擬災難性深埋人員不同傷類傷情動物的臨床經過[1]

經對上述模擬埋壓于倒塌廢墟內多種傷類大鼠和比格犬的多學科的實時、動態、系統觀測表明，機體被持續埋壓至死亡，雖然活存時間不盡一致，但均經歷基本相同的四個階段的臨床過程： (1)代償期：出現在傷后1～2d，表現為煩躁不安，氣憋，呼吸幅度漸加深，頻率加速，心率加快，偶出現ST段下移并T波低平，體溫恒定；(2)適應期：出現在傷后3～5d，為適應掩埋低氧環境，動物漸趨平靜，呼吸幅度漸均勻變淺，頻率較快，脈率由加快漸減慢，心律不齊仍可見到，ST段下移并T波低平，體溫仍基本恒定；(3)耗竭期(失代償期)：出現在傷后6～8d，隨著病情進展，動物漸趨衰弱和衰竭；其中早期呼吸幅度變淺，頻率減慢，心率再次顯著加快，心律不齊加重， ST段下移并T波低平更明顯，體溫輕度下降；后期進一步呼吸變淺減慢，心率減慢，心律不齊增多，ST段下移并T波倒置，體溫明顯下降；(4)瀕死期：大多出現在傷后9～11d，少數發生在12～15d，動物極度衰竭，并每呈昏迷或休克狀態，其呼吸和脈率再次出現減慢，并呈潮式呼吸，心電圖出現心房撲動，伴心室長間歇，體溫下降漸至35.0℃以下。

4災難性深埋人員生命體征的監測[28]

4.1基本原理 為提高對掩埋(特別是深埋)在倒塌建筑物內和廢墟下人員的救援能力，減少傷死和傷殘，不僅需要研發高效的多方位多目標生命探測裝置，以確定被掩埋人員的“有”或“無”及其所在位置，同時，同樣需要研發高效的生命體征(特別是微弱體征)監測裝置，以了解和掌握被掩埋人員的生命狀態，為及時確定挖掘破拆、搶險救援的時機及相關措施準備提供決策依據。其基本原理是通過電磁和電子技術，利用人體生命特征的表征進行監測。

表征人體生命體征的信息甚多，常用的主要有生理參數指標(人體各組織器官的電生理活動信息)、生化指標(血液中各成分的組成及其變化)和影像學指標(CT、超聲和X線檢查)。監測人體生命體征參數的基本要求是，在首先準確探測定位基礎上，除了安全、可靠、簡易方便之外，還應具有如下功能：能穿透深厚層的掩埋廢墟；能表征人體的生命特殊體征信息；能長時間連續監測；不影響救援人員的正常活動；最好能遠程監控和遠距離定位。

鑒于以上的監測要求，最直接、最簡單的監測手段是長時間地動態監測人體的常規生命體征如脈搏/心率、呼吸、體動、體溫和血壓等。上世紀90年代興起的穿戴式檢測技術和非接觸無穿戴式的生命體征監測方法成為可能。

4.2現狀 穿戴式醫學監測技術是近年來出現的一種新的應用技術。顧名思義，所謂穿戴式檢測技術在醫學領域的應用是將體征信號檢測系統“穿”在或“戴”在身上，即將生理信息檢測技術和人們日常穿戴的衣物、飾品相融合。研究者將集成醫學傳感器的設備做成戒指、手表、衣衫、背心、胸帶、腹帶、腰帶等形狀，使佩戴者或穿著者感到方便與舒適的同時，可檢測到其生命體征參數。穿戴式監測系統涵蓋多個學科的研究領域，包括生理信號檢測與處理、信號特征提取、數據傳輸等基本功能模塊。其關鍵技術涉及微型傳感器、生物醫學信號的檢測與處理、生物微電子機械系統(MEMS)、無線數據傳輸等。 根據實現功能的不同，穿戴式醫學系統又可分為穿戴式監測傳感器、數據傳輸、數據處理三個子部分。

在臨床醫學領域，穿戴式生命體征監測裝置通常包括接觸式與非接觸式兩種，前者即通過有線方式實現被檢目標的數據傳輸和數據處理，現已廣泛應用于針對傷病患者的應急救護、臨床監護等領域；后者則是通過無線方式實現上述目的，如航空航天、全球定位、特殊人群監護、心理評價、體育訓練以及家庭保健、睡眠分析等方面。基于在各類災害災難所致被埋壓在墟廢下人員的生命體征監測幾乎只能通過非接觸無線式實現，故其應用對象基本只能適用于實施救援的人員，在搜救過程中不幸遭遇二次塌方被埋壓危急情況下。

眾所周知，普通民眾百姓在遭遇突發災害災難并被埋壓在墟廢下時，既無任何思想準備和器材防護，更無穿戴式醫學監測裝備。對此類被掩埋(特別是深埋)人員只能采用更先進的非接觸非穿戴式的生命體征監測技術和裝置。

軍事醫學科學院合作科研團隊在完成基于超寬譜生物雷達微弱生命信號的非接觸監測系統硬件平臺構建、系統算法、自動參數設置、任務控制、波形顯示、保存和回放界面等系統軟件的設計基礎上，已研發出國內外首臺可實現模擬掩埋(特別是深埋)于10m內隔鋼筋混凝土與磚墻下人員和實驗動物的呼吸和體動等生命體征信號的非接觸無佩帶式實時監測正樣機與新型非接觸佩帶式實時監測正樣機(圖1)。

a b c

圖1 a.非接觸無佩帶監測正樣機;b.隔3層墻監測10m處人體;c.顯示呼吸體動時域波形圖

致謝：

感謝周玉彬，王水明，左紅艷，王麗峰，宋良文，徐新萍，李英俊，姚斌偉，王少霞，郭曉明，王靜雯，唐湘君，曹桓熔，劉志瑞、謝一帆等參與研究。

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(本文編輯： 魏巧姝)

Charactersofthekindsandseverityofinjuriesindeeplyburiedwoundedpersonnelduetodisasterandthemonitoringoftheirvitalsign

WANGDe-wen,LIYang，PENGRui-yun

(Institute of Radiation Medicine，Academy of Military Medical Sciences，Beijing 100850，China)

Seven kinds of simplex injuries,eleven kinds of combined injuries caused by two wound agents and five kinds of combined injuries caused by three wound agents,which were used to simulate those injuries might happen in deeply buried condition,were investigated with nearly 1200 Wistar rats and Beagle dogs. Various techniques of clinical pathology,physiology,biochemistry,molecular biology and morphometry as well as blood gas analysis were used to observe these different kinds of injuries. Based on a series of papers on these research,and also combined with the epidemiological investigation on the earthquake and mine accident at home and abroad in nearly four decades,this review focuses on the life tolerance,characters of the kinds and severity of injuries in deeply buried personnel due to disaster and the monitoring of their vital sign，in order to provide useful information for the search,rescue and therapy for those deeply buried wounded personnel due to disaster.

trauma； disaster medicine； life tolerance； vital sign

R 63

A

10.3969/j.issn.1009-4237.2017.10.023

1009-4237(2017)10-0792-04

國家科技部709項目(2006FK130006)

100850 北京，軍事醫學科學院放射與輻射醫學研究所

2016-09-30；

2017-02-17)