多艙室爆炸致兔骨折傷情分析

王 靜，劉立洋，陳佳海，徐 成，胡 明，阮狄克

·軍事醫(yī)學·

多艙室爆炸致兔骨折傷情分析

王 靜，劉立洋，陳佳海，徐 成，胡 明，阮狄克

目的探討多艙室條件下爆炸沖擊致骨折傷傷情特點，為密閉艙室爆炸時內部人員的防護及救治提供理論依據(jù)。方法 選取76只新西蘭大白兔，賽拉嗪鎮(zhèn)靜后隨機編號按距爆源不同距離放置。在鋼板構建的多艙室模型中，使用大小2種常規(guī)口徑艦炮實、裸彈作為爆源進行爆炸實驗。死亡動物當場解剖，存活動物飼養(yǎng)觀察24 h后處死解剖，均行X線檢查。結果 實驗動物死亡率59.2%；骨折發(fā)生率55.3%，以四肢為主。小口徑實、裸彈與大口徑實、裸彈致骨折率及鄰艙機柜前、后整體骨折率比較，差異均有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)。艙室爆炸傷實驗動物直接死亡率高，晚期死亡率低。結論 艦船多艙室結構中，艙室整體結構及內部機柜結構對兔有一定防護作用；艦船艙室內爆炸傷多為多發(fā)傷，這與艙室構造、結構的強度以及沖擊波在艙室內的反射、折射有關；爆炸致兔骨折傷以四肢為主，二次破片及拋擲碰撞是骨折的主要機制。現(xiàn)場仔細檢傷，早期骨折固定，盡快實施治療。

爆炸沖擊傷；多艙室；骨折；傷情分析；兔

研究表明，海戰(zhàn)傷情以爆炸傷為主，所占比例極高，傷處主要為頭面部及四肢[1]。由于艦船為多艙室結構，單個艙室容積小，人員相對集中，海戰(zhàn)中短時間內會出現(xiàn)大批傷員。國內的爆炸傷研究以陸戰(zhàn)傷為多，主要研究裝甲車密閉艙室內爆炸傷的傷情特點[2-4]，多艙室的艦船爆炸沖擊傷研究鮮見報道。國外對于公共的密閉環(huán)境中爆炸沖擊傷救治已有不少進展，但海戰(zhàn)傷情資料解封極少。本研究依托典型艦船的材料及結構所建造的多艙室船體，觀察艦船艙室內爆炸沖擊對不同艙室兔的損傷，分析不同炸彈當量、艙室結構特點、沖擊波傳輸特性、實驗動物布放位置與動物傷情之間的關系，初步探討多艙室條件下爆炸沖擊致骨折傷特點，為后續(xù)對船員戰(zhàn)時的防護與救治等進一步研究打下基礎。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.2 實驗彈藥與引爆裝置 大小2種常規(guī)口徑實、裸彈，彈藥引爆采用標準電控引爆裝置，均由中國某工業(yè)集團有限公司提供。

1.1.3 實驗艙室 按1∶1比例鋼板焊接建造具有內部典型結構的多艙室船舶模型；由3個單艙室結構為4 m×2 m×2.5 m模型共同組成；艙室采用與船用鋼動態(tài)力學性能相似鋼材制造而成，上甲板厚為10 mm、下甲板后5 mm、艙壁厚度4 mm。每次爆炸后對破損艙壁進行修補，以保證多艙室的結構完整性及密閉性。

1.2 方法

1.2.1 實驗分組 采用完全隨機的方法分成4組，用于不同口徑及彈藥類型共4次實驗，每組19只。給予藥物鎮(zhèn)靜(賽拉嗪0.2 mL/kg)后采取腹側面向爆炸點方式捆綁固定(圖1)，根據(jù)位置不同分為5處。

圖1 實驗位置

實驗按照先實彈后裸彈、先小口徑后大口徑的順序進行，定義炮彈安放艙室為當艙、相鄰艙室為鄰艙、再鄰艙室為隔艙。實驗動物按所處艙室及機柜前、后位置完全隨機分為5處。A:當艙機柜后0.5 m，兔5只；B:當艙機柜前0.5 m，兔2只；C:鄰艙機柜前0.5 m，兔5只；D:鄰艙機柜后0.5 m，兔5只；E:隔艙機柜后0.5 m，兔2只(圖2)。

圖2 艙室平面示意圖

1.2.2 爆炸過程 遠距離電控引爆炮彈后，立即清理爆炸現(xiàn)場，將實驗動物依據(jù)呼吸、心臟停搏及瞳孔散大等體征檢傷后分組。(1)死亡組:①當場死亡組；②傷后30 min內死亡組；(2)存活組。死亡組動物現(xiàn)場解剖明確傷情，存活組動物單籠飼養(yǎng)24 h后處死解剖明確傷情。傷情分析、解剖情況均由專人進行詳細記錄。檢查壓力傳感器及接線狀態(tài)，采用Wavebook 516A數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)收集爆炸沖擊波物理參數(shù)，后期Origin 7.0軟件進行濾波和分析處理。

1.2.3 觀察指標

戰(zhàn)爭的硝煙終于彌漫到了揚州，清軍的鐵蹄到了城門下，一開始，人們仍然信心滿懷地戰(zhàn)斗?？墒?，這馬上的軍隊到了江南這種平原可以說是一馬平川，毫無遮擋，沒有地理屏障，沒有堅固的城墻，這江南自古繁華地，從來不似北方要塞，致力于防守。而我們的部隊，好多是才剛剛拿起武器的百姓，可想而知，這種抵抗無異于以卵擊石。

1.2.3.1 爆炸沖擊參數(shù) 通過實驗中放置于艙室內的壓力傳感器測得爆炸時艙內沖擊波壓力峰值及正壓作用時間。

1.2.3.2 實驗動物傷情大體觀察 以呼吸、心臟停搏及瞳孔散大等為標準判定實驗動物是否死亡。死亡組動物由專人(2名)分別進行大體檢傷后按照胸、腹部位的順序解剖觀察內臟傷情；肺損傷采用肺沖擊傷分級記錄，無傷Ⅰ級、輕度Ⅱ級、中度Ⅲ級、重度Ⅳ級、極重度Ⅴ級；骨折傷采用Gustilo-Anderson分級記錄[5-6]。存活組大體傷情記錄，觀察24 h后行空氣栓塞處死，然后同死亡組解剖查看傷情處理。專人(2名)分析判斷傷情，如存在爭議與第3人協(xié)商后確定。

1.2.3.3 存活動物功能評分 對存活動物進行爆炸后當場、爆炸后3 h、爆炸后24 h用改良Tarlov評分法[7]進行評估，由2名熟悉評分標準人員雙盲獨立測評，最后結果取2名記錄分數(shù)平均值分級。

1.2.3.4 X線檢查 所有動物尸體均用甲醛溶液防腐處理，進行X線檢查，明確骨折傷情。

1.3 統(tǒng)計學處理 應用SPSS 21.0軟件，各組死亡率之間的比較采用χ2檢驗；當n≥40，但至少有1個格子1≤T＜5時(T為理論頻數(shù))，用校正公式計算χ2值。P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 艙內爆炸壓力載荷數(shù)據(jù) 小口徑裸彈爆炸:當艙第1個沖擊波正壓作用時間約為1.2 ms，第1個沖擊波和第2、3個反射沖擊波壓力峰值見表1；鄰艙第1個沖擊波正壓作用時間約為1.3 ms，第1個沖擊波和第2個反射沖擊波壓力峰值見表1。

大口徑裸彈爆炸:當艙第1個沖擊波正壓作用時間約為2 ms，第1個沖擊波和第2、3個反射沖擊波壓力峰值見表1；鄰艙第1個沖擊波正壓作用時間約為1.2 ms，第1個沖擊波和第2個反射沖擊波壓力峰值見表1。壓力時域曲線圖見圖3。

表1 不同口徑裸彈在當艙及鄰艙沖擊波壓力峰值(MPa)

圖3 壓力時域曲線圖

2.2 傷亡情況及骨折傷情特點 76只兔爆炸后死亡45只，整體死亡率59.2%；其中，39只當場死亡，4只于30 min內死亡，2只于6 h后死亡。爆炸24 h后仍有31只動物存活；其中，小口徑炮彈組存活21只，大口徑炮彈組存活10只(表2)。影像學檢查發(fā)現(xiàn)骨折動物共42只，骨折發(fā)生率55.3%；有多發(fā)骨折傷30只，占骨折71.4%。骨折共計121處；其中，頭顱骨折11處(9.1%)、脊椎骨折16處(13.2%)、上肢骨折32處(26.4%)、下肢骨折62處(51.2%)，見圖4～6。骨折動物:僅有1只存活，但在6 h后死亡；其余均速發(fā)死亡或者在30 min內死亡。存活動物無骨折傷。6只肢體破碎的實驗兔均由大口徑實、裸彈造成，位置在鄰艙機柜前5只、當艙機柜前1只；2種口徑炮彈爆炸時有肢體離斷傷的6只實驗兔均分布于鄰艙機柜前。隔艙共布放8只動物，全部存活且無骨折傷，僅2只有輕度肺沖擊傷。實驗兔傷情分析匯總見表2。實驗兔Tarlov評分見表3。

表2 實驗兔傷情分析(n)

表3 實驗兔Tarlov評分(n)

圖4 小口徑實彈爆炸致兔顱腦開放傷與X線片

圖5 大口徑實彈爆炸沖擊后兔傷情與X線片

圖6 部分骨折傷X線片

2.3 2種口徑實、裸彈爆炸致骨折率 2種口徑實、裸彈爆炸各38只動物骨折情況，小口徑實、裸彈骨折率42.1%(16/38)，大口徑實、裸彈骨折率68.4%(26/38)，差異有統(tǒng)計學意義(χ2＝5.322、P＝0.021，表4)。

表4 2種口徑實、裸彈爆炸動物骨折情況[n(%)]

2.4 實、裸彈爆炸致骨折率 實、裸彈爆炸各38只動物骨折情況，實彈骨折率60.5%(23/38)，裸彈骨折率 50.0%(19/38)，差異無統(tǒng)計學意義(χ2＝0.852、P＝0.356，表5)。

表5 實、裸彈爆炸動物骨折情況[n(%)]

2.5 爆炸后當艙與鄰艙機柜前、后動物骨折情況

2.5.1 當艙機柜前、后動物骨折情況 當艙機柜前、后4次實驗分別布放8、20只，骨折率分別為75.0%(6/8)、65.0%(13/20)，差異無統(tǒng)計學意義(χ2＝0.424、P＝1.000，表 6)。

表6 爆炸后當艙機柜前、后動物骨折情況[n(%)]

2.5.2 鄰艙機柜前、后動物骨折情況 鄰艙機柜前、后4次實驗布放各20只，鄰艙機柜前骨折率75.0%(15/20)，鄰艙機柜后骨折率40.0%(8/20)，差異有統(tǒng)計學意義(χ2＝5.013、P＝0.025，表7)。

表7 爆炸后鄰艙機柜前、后動物骨折情況[n(%)]

3 討論

通過實驗數(shù)據(jù)記錄，可以看到，大口徑炮彈爆炸無論在當艙和鄰艙壓力峰值均大于小口徑炮彈，且大口徑炮彈在當艙正壓作用時間較長，但鄰艙兩者正壓作用時間相差不大。炮彈艙內爆炸時沖擊波經過艙室內反復折射，在角隅處不斷匯聚和增強，可出現(xiàn)多次壓力峰值。大口徑炮彈爆炸時，當艙壓力值不但未隨時間衰減，反而在一段時間內呈上升趨勢。本實驗中大口徑炮彈致動物骨折率較小口徑炮彈差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)。

艙內爆炸時損傷因素包括爆炸沖擊波、爆炸裝置碎片、繼發(fā)投射物等，另外還有高速、高溫氣流以及熔化的金屬顆粒等[4]。本實驗中，裸彈致傷的主要途徑為炸藥爆炸形成的沖擊波，以及沖擊波快速躍升過程中伴隨形成的高溫高壓、拋擲摔傷和二次破片(指艙室壁及其他結構受損產生的碎片)等；而實彈除了上述致傷因素外還有爆炸時炮彈殼體斷裂破碎及內置破片等殺傷元素。但實驗結果顯示，裸彈與實彈在致動物骨折率上無明顯差異，檢傷時發(fā)現(xiàn)裸彈爆炸也存在致動物骨折破片傷。說明艙室條件下爆炸時，二次破片可能是導致爆炸破片傷的主要原因。爆炸致實驗兔骨折傷嚴重，多伴有肺、肝、胃腸等胸腹臟器損傷，復合傷情多且復雜，表明沖擊波與破片聯(lián)合致傷成為實驗動物主要死因。實驗兔肢體破碎僅發(fā)生在大口徑炮彈爆炸時；而實驗兔肢體離斷傷在2種口徑炮彈爆炸時均有，且都發(fā)生在鄰艙機柜前位置。說明單純艙室壁結構在爆炸沖擊過程中對鄰艙動物并未起到保護效果，相反在破壞力越大的彈藥爆炸造成艙壁破損時帶來的二次破片殺傷致速發(fā)死亡效果極大。

不同口徑炮彈引爆后，處于隔艙機柜后實驗兔全部存活且無骨折傷，鄰艙機柜后實驗兔有部分存活，特別是小口徑裸彈爆炸后在當艙機柜后的實驗兔全部存活；但大口徑裸彈爆炸后，當艙機柜后實驗兔全部死亡，且骨折及胸腹聯(lián)合傷情嚴重。說明機柜結構在爆炸沖擊中對實驗動物能起有限的保護作用。存活動物大都有肺部沖擊傷，當艙機柜后甚至全為中重度，但無骨折傷。說明肺雖為沖擊波致傷的靶器官，但骨折傷對于爆炸沖擊傷實驗動物存活仍有重要影響；同時，沖擊波對于機柜后死亡動物致骨折傷并非主要因素。

在相鄰艙壁兩側的動物，即死亡實驗兔除肢體破碎及離斷傷外，小口徑炮彈當艙多致ⅢA、ⅢB型開放性骨折；大口徑炮彈當艙致骨折多為ⅢB、ⅢC型(圖6)，即骨折多伴有周圍軟組織及血管損傷，傷道周圍及深部存有破片、塵土、毛發(fā)等易致感染異物；而機柜后動物多處骨折少，為Ⅰ型或Ⅱ型?？紤]為炮彈碎片及二次破片致傷是相鄰艙壁兩側實驗兔骨折的主要因素。頭顱及脊柱骨折傷多發(fā)生在此位置，為碎破片直接擊中致傷，多有局部解剖結構損毀。而機柜后動物的骨折更傾向于動壓拋擲或碰撞作用所致，肢體骨折傷常見，下肢骨折占比最高。實驗兔單處肢體骨折傷只有1例，且僅存活6 h。24 h后存活的實驗兔均無骨折傷，且改良的Tarlov評分(表3)也顯示存活實驗兔爆炸后到24 h肢體與神經功能有明顯的恢復過程，從側面反映骨折傷對爆炸后實驗動物生存狀態(tài)的影響。

因此對于多艙室爆炸的防護可從多角度考慮:首先，在艦船艙室設計時可考慮開辟泄爆構造，減少當艙內遭爆炸時沖擊波致傷壓力和正壓作用時間[8]；其次，相鄰艙室壁分隔結構可適當加強，減少爆炸時二次破片的產生，減小爆炸當艙對鄰艙的影響；再者，艙內人員可佩帶新型、實用且價格合理的防護裝具，如抗沖擊波頭盔、抗沖擊波胸帶、胸腹防護服等，減少軀干及主要臟器的影響[9]；最后，爆炸預警時艦員戰(zhàn)斗崗位可提供固定用途的設置，減少被拋擲和碰撞致傷。

總體艙室爆炸傷實驗動物有直接死亡率高、晚期死亡率低的特點，存活動物傷情以單純肺沖擊傷為主。但爆炸實驗兔有4只30 min內死亡、2只6 h后死亡，其中骨折傷3只。表明艙室內爆炸雖然速發(fā)性死亡率高，但仍存有部分傷重者急需救助，骨折傷對存活率和致殘率有重要影響。多艙室條件下，爆炸傷復雜傷情，急救更需要注重“白金10 min”和“黃金1 h”時效。贊同學者[10-12]的爆炸傷急救CABC[control seriou hemorrhage(控制大出血)，airway(開放氣道)，breathing(呼吸)，circulation(循環(huán))]原則，即急救檢查戰(zhàn)傷優(yōu)先制止威脅生命的大出血后開放氣道，再維持呼吸和有效循環(huán)。多發(fā)傷救治的首要問題是挽救生命、穩(wěn)定傷情，骨折傷的早期救治不容忽視。本實驗中，爆炸沖擊致動物骨折傷以肢體長骨為主，常伴有血管損傷，但傷情多發(fā)時不易被發(fā)覺。因此，早期檢傷診斷和快速恢復傷肢灌注是初期救治的關鍵。在爆炸現(xiàn)場對于開放性肢體骨折，現(xiàn)場檢查無血管損傷，可加壓包扎患處，器材暫時固定傷肢，防止骨折片或斷端移動過度分離以及對軟組織、血管造成進一步的損傷。有脊柱損傷時強調救治時保持脊柱穩(wěn)定，可用平托法搬運傷員，避免脊柱彎曲將可能的碎骨擠入椎管，加重脊髓損傷。后送到上一級救治機構，在整體傷情穩(wěn)定時可對傷者及早行確定性固定，尤其對多段多處骨折行內固定術；對傷情危重或局部軟組織損傷嚴重者先行初步固定，再視傷情進行確定性治療，受傷時間長或創(chuàng)口組織難以恢復穩(wěn)定的傷者可先選用外固定支架[13-14]。因此，要注重平時艦員的戰(zhàn)場自救互救訓練，增加配備止血、骨折固定和補液器材，加強救援人員快速檢傷和分級的能力，保證后送通道通暢等，以減少海戰(zhàn)爆炸沖擊傷傷員死亡率及傷殘率。

通過實驗觀察多艙室條件下爆炸沖擊致動物骨折傷特點，初步探討了多艙條件下爆炸沖擊致傷機制，提出了多艙室條件下爆炸沖擊傷的防護及救治措施。研究存在的不足有樣本量尚小，對骨折傷情還缺乏組織學及病理學觀察。本研究為以后多艙室爆炸沖擊傷的研究及艇員的防護與救治打下了良好的基礎。

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Analysis on the fracture of rabbits induced by multiple cabins explosion

WANG Jing1，2， LIU Liyang2， CHEN Jiahai2， XU Cheng2， HU Ming2， RUAN Dike2
(1.Department of Orthopaedics， the First Affiliated Hospital of the Fourth Military Medical University，Xi’an Shaanxi 710032， China； 2.Department of Orthopedics，Navy General Hospital， Beijing 100048， China)

ObjectiveTo explore the characteristics of the rabbit fracture in multiple cabins explosion，in order to provide theoretical basis for the protection and management of the wounded.Methods A total number of 76 New Zealand white rabbits were sedated by xylazine，the random numbers place at different distance from the burst source.Two conventional caliber naval gun real/naked shells were used as the explosive source in multiple cabins，which was build by steel plates.Dead animals were dissected while the survived animals were dissected after observing for 24 hours，all of the animals were taken the X-ray examination.Results Experimental animal mortality was 59.2%，and the incidence of fractures was 55.3%in multiple cabins after explosion，limbs were given priority to the fracture.The fracture rates between different caliber ammunition groups were significant difference(P＜0.05)，the fracture rates between the front and behind the cabinet in adjacent cabin had significant difference(P＜0.05).The immediately mortality rate after explosion was higher，and late mortality rate was lower in blast experiment under the condition of multiple cabins.Conclusion The overall structure of the cabin and the internal cabinet structure have some protective effects on rabbits.Compound injury is the mainly blast injury，which is related to the strength of the structure and shock wave after the reflection and refraction.Limb fracture is the most of the wounded，fragment and throwing collision may be the main mechanism.Careful examination at the explosive site， early fracture fixation， and as soon as possible treatment are the principle for management of rabbit fracture.

Explosive injury； Multiple cabins； Fracture； Casualty anlysis； Rabbits

R826.51；R683.4

A

2095-3097(2017)05-0291-05

10.3969/j.issn.2095-3097.2017.05.009

全軍重點項目(BHJ14C011)

710032陜西西安，第四軍醫(yī)大學第一附屬醫(yī)院骨科(王 靜)；100048北京，海軍總醫(yī)院骨科(王 靜，劉立洋，陳佳海，徐 成，胡 明，阮狄克)

阮狄克，E-mail:ruandikengh＠163.com

2017-03-30 本文編輯:徐海琴)