腹部槍彈傷大動物模型的建立與應用研究*

饒桂榮 李 剛 楊吉武 王 潔 齊 穎 程奧飛 黃 晶 陳 曦

(中國人民解放軍南部戰區空軍醫院,廣州 510602)

現代戰爭中新型武器導致多臟器復雜槍彈傷明顯增加,腹部戰傷在戰爭中的發生率約為7%,腹部腸管損傷后常因嚴重的腹腔感染和子彈等武器的特殊致傷效應而出現休克進而伴發膿毒癥、多器官功能障礙綜合征等,死亡率高達25%左右[1]。因此,研究野戰中腹部槍彈的救治成為現實課題,構建大動物槍彈傷模型,更真實模擬未來戰場實情,以及如何快速快捷進行簡單的戰場急診手術是控制腹腔感染、提高救治率的關鍵[2]。關于腹部槍彈傷大動物模型鮮有報道,本研究借助新型武器模擬野戰環境,構建大動物腹部槍彈模型,利用實驗室自主研發的吻合磁環實施快速救治,為應對未來戰場槍彈傷所致腹部消化道腸管破裂的批量傷員救治需求提供新技術研究基礎。

1 材料和方法

1.1 材料

1.1.1實驗動物:實驗用巴馬小型豬,體質量(30±5)kg,購于廣東明珠生物技術有限公司【SCXK(粵)2022-0061】。無菌手術在野戰手術室平臺進行。該實驗通過單位動物倫理委員會審核,倫理審批號:NKYY-2019-001。

1.1.2儀器與試劑:槍彈由空軍軍醫大學專業教研室指導并提供,并在空軍軍醫大學動物實驗中心指導下進行。多參數心電監護儀(型號為MP-700),麻醉機(型號為Aeon8300A),電動負壓吸引器(型號為YB-DX23B),液體如羥乙基淀粉、左氧氟沙星以及甲硝唑等其他藥物均為南部戰區空軍醫院中心藥房領取。吻合環為本單位研制,專利號為ZL 2020 2 2294785.1,如圖1所示。

圖1 吻合用磁環Fig.1 anastomotic magnetic ring

1.2 方法

1.2.1腹部槍彈傷模型的建立:實驗前禁食12 h,禁飲6 h。實驗時3%的戊巴比妥鈉(或苯巴比妥鈉)按1 mL/kg劑量注射大腿或臀部肌肉進行麻醉鎮靜。隨后放置于動物支架上行側仰位固定,使用國產95式突擊步槍距離5和10 m實彈射擊右下腹麥氏點致傷,注意從右側腹部斜向下射入,以避免損傷脾,射擊后查看動物反應情況,于傷口創面予紗布包扎,如有出血予紗布填塞。用擔架將致傷動物小心抬起并放置手術臺上,進行救治的術前準備,并監測基本生命指征。

1.2.2實驗分組及手術:將成功制備的腹部槍彈傷動物模型隨機分為兩組:一組采用磁環快速吻合術,另一組采用傳統手工縫合術。按野戰手術規范操作進行,觀察術中各項生命體征,手術救治過程中,實施靜脈置管補液如羥乙基淀粉250 mL、乳酸鈉林格液250 mL及抗感染治療,如左氧氟沙星100 mL、甲硝唑100 mL。沿腹壁彈道置入腹腔引流管,深約10 cm,外接負壓引流瓶。術后放置腹腔引流管引流腹腔液,連續3 d均給予適當的抗生素治療及合理補液,觀察動物活動等狀態,如進食、站立等情況。

1.2.3檢測指標:監測動物基本生命體征,如記錄體溫、心率、呼吸、血壓及動物存活情況;檢查造模時腸管穿透數,是否合并其他臟器損傷;記錄腹腔內滲液及腹水量以及吻合完成時間等指標。磁環X線檢查:實驗組術后7、14 d進行X線檢查觀察磁環位置,并記錄磁環降解及排出時間。術后2周進行動物解剖,測定吻合口腸管周徑,觀察吻合口愈合情況,組織病理學觀察:切取吻合口腸壁及系膜組織,用10%甲醛溶液固定,常規石蠟包埋切片,進行HE染色、Masson染色光鏡下觀察組織形態。

1.3 統計學分析

2 結果

2.1 腹部槍彈傷大動物模型的建立

距離5和10 m的致傷情況見圖2,10 m造模后動物存活不超過半數,體內臟器灼傷程度高并伴內臟破裂,出血太多動物休克或死亡,造模失敗。而距離射擊點5 m造模的動物全部存活,出血量少,用紗布即可填塞止血,血壓脈搏等動物生命體征平穩,行手術探查,見腹腔內有少量紅色血性腹水約50～80 mL,小腸和/或結腸穿孔破裂傷或1處或多處貫通傷,伴或不伴有小腸邊緣系膜破裂,無結腸及腸系膜大血管損傷,未見實質臟器損傷。

注:A. 5 m入口; B.5 m出口; C.10 m入口; D.10 m出口; E.連續腸穿孔; F. 腸貫通傷。Note:A. 5 m inlet; B. 5 m outlet; C. 10 m inlet; D. 10 m outlet; E. Continuous intestinal perforation; F. Intestinal penetrating injury.圖2 腹部槍彈傷大動物造模結果Fig.2 Large animal modeling results of abdominal gunshot wounds

2.2 腹部槍彈傷大動物模型不同手術救治方式的比較分析

選取造模成功的動物,隨機分組,對小腸或結腸不同的損傷部位行磁環吻合術或手工縫合術。結果顯示,小腸和大腸均采用磁環吻合的手術時間平均為(2.08±0.14)min,傳統縫合手術時間平均為(19.89±1.59)min(圖3,表1)。手術期間動物血壓和脈搏略有波動,但均在正常范圍,心率為130～180次/分,呼吸為32～38次/分。

表1 腸管破裂后進行磁環吻合和手工縫合的手術時間對比Table 1 Comparison of operative time between magnetic ring anastomosis and manual suture performed after intestinal rupture

注:A.常規手術縫合;B.腸磁環吻合;C.腸磁環吻合和手術縫合術后。Note:A. Conventional surgical suture; B. Intestinal magnetic loop anastomosis;C. Intestinal magnetic loop anastomosis and surgical suture postoperatively.圖3 槍彈傷損傷腸管不同手術方式Fig.3 Different surgical modalities of intestinal injuries from gunshot wounds

2.3 磁環吻合組術后X線檢查結果

術后第3、7、10天,磁環組進行X線片檢查磁環在體內的位置是否移動,結果顯示,磁環在體內存在并隨腸蠕動位置變化而發生變化,間隔一周進行監測,呈逐步排出體外趨勢。術后2周磁環基本都隨大便排出體外,平均排出時間約為12 d(圖4)。

注:A.術后第3天;B.術后第7天;C.術后第10天;D.磁環隨大便排出體外。Note:A. Post-operative day 3; B. Post-operative day 7;C. Post-operative day 10; D. Magnetic ring was excreted with stools.圖4 磁環吻合術后X線檢查結果Fig.4 X-ray findings after magnetic ring anastomosis

2.4 組織學觀察結果

術后4周解剖動物,觀察吻合口組織光滑,愈合良好,未見滲漏或狹窄現象,同時取磁環組和手工縫合組的組織進行常規病理檢查,結果顯示HE染色、Masson染色的結果均顯示兩組病理形態基本相似,均有一定的炎性細胞浸潤(圖5,6)。

注:A.磁環吻合腸管;B.手工縫合腸管。Note:A. Magnetic ring anastomosis of the intestinal canal;B. Manual suture of the intestinal canal.圖5 術后吻合口組織觀察Fig.5 Post-operative anastomotic tissue observation

圖6 吻合口組織HE、Masson染色(×25)Fig.6 HE, Masson staining of anastomotic tissue (×25)

3 討論

隨著現代武器裝備和戰略戰術的發展,戰時衛勤保障特別是快速成功急救成為當前重要研究。構建相應的槍彈傷大動物模型,運用新型救治技術開展研究,提升衛勤保障能力顯得尤為迫切。本單位在科研過程中,緊盯實戰一線需求,成功申請后勤科研創新項目,在戰創傷救護領域探索新型的野戰救護模式,為一線戰傷搶救提供技術支持。

腹部槍彈傷的造模目前報道較少,有研究[3]模擬海水環境,利用自己研發的預熱型實驗用氣步槍建立了海水浸泡狀態下新西蘭兔的腸管槍彈傷模型,重復性穩定性好。因為現代武器高速、小口徑等特點,致傷后由于彈道的側沖力容易造成廣泛的組織損傷,有時可能有異物進入,容易造成感染或多臟器出血導致休克甚至死亡。因此,選擇適當的距離和致傷點位非常重要。造模后動物死亡率是造模成功的關鍵,本次研究高度模擬戰場情景特點,課題組利用巴馬小型豬選擇不同致傷距離,實驗顯示,距離5 m后致傷的動物腸管破裂的建模動物全部存活,致傷部位和彈道未損及其他臟器,適合快速救治,而10 m距離致傷后,動物死亡率高。

磁壓榨吻合技術(magnetic compression anastomosis,MCA)近年來出現的一種無縫線吻合技術,是外科手術的重大飛躍[4-5]。該技術利用磁鐵互相吸引對組織產生機械性壓迫作用,使被壓榨組織缺血壞死,外緣相鄰組織分層愈合形成吻合口,目前國內外已成功用于臨床腸道手術[6-7]。該項技術具有操作簡便、吻合迅速、對位準確、吻合質量確定、無縫線無釘、安全可靠等優點,能夠明顯簡化手術步驟,縮短手術時間,對術者技術要求不高,非常適合應用于腹部戰創傷急救[8]。而傳統縫合線手術耗時長,操作復雜,易損傷組織發生裂漏,對術者的手術技能要求高,已經不能滿足于戰場快速急救的需求。

實驗團隊前期利用磁壓榨吻合技術研制了一種新型的消化道快速吻合磁環(專利號:ZL 2020 2 2294785.1),并通過了生物相容性等相關性能實驗,驗證磁環符合自行制定的質量指標要求。因此,在建立腹部槍彈傷大動物模型的基礎上,開展快速吻合磁環在腹部槍彈傷動物模型中的初步應用實驗研究,并和傳統縫合手術進行比較,實驗表明,磁環手術組時間快速,平均僅用2 min完成腸管吻合,遠比縫合手術的時間短,更適用于戰場快速救治需求,而且磁環手術后,X線檢測顯示,磁環在體內穩定存在,并隨著時間推移,磁環吻合組織愈合后,磁環脫落并隨糞便排出體外,顯示磁環是安全的。吻合傷口的愈合較好,病理結果顯示優于縫合手術組,這與參考文獻[9]在動物犬的研究報道一致。磁環目前已經應用于人體實驗中,最近有研究人員[10]進行了一個前瞻性的單中心研究,評估磁環在人體內建立腸吻合的可行性和安全性,共有5名患者接受小腸吻合術,在平均13個月的隨訪中,5名患者耐受性良好,均未出現任何與吻合口相關的并發癥。因此,磁吻合技術能夠實現消化道的無線無釘吻合,該吻合技術對管壁組織損傷小,吻合迅速,縮短搶救時間,達到快速控制消化液滲漏、降低腹腔感染風險,有效降低傷殘率、傷死率,并提高治愈率,預期未來在創傷領域特別是野戰環境或突發自然災難領域有較大應用價值,能應對未來戰場腹部槍彈創傷所致批量消化道破裂傷員救治需求。