建立兔单纯腹壁爆炸伤合并内脏器官外露的动物模型

王宏坤 韩岩 王占江 邵建川 易成刚 夏炜 郭树忠 师俊莉

建立兔单纯腹壁爆炸伤合并内脏器官外露的动物模型

王宏坤 韩岩 王占江 邵建川 易成刚 夏炜 郭树忠 师俊莉

目的建立可进行长期观察的单纯腹壁爆炸伤合并内脏器官外露的动物模型，观察此类创伤的致伤和转归规律。方法8～10周龄生长期白家兔12只，随机分为2组，每组6只。全身麻醉条件下，标记致伤部位。A组采用自制腹腔防护装置埋入腹腔，然后采用0.125 g TNT当量炸药球贴于致伤部位致伤；B组不经防护处理直接采用同样爆源致伤。伤后观察各组大体形态，对活体动物每日取伤部组织常规HE染色，切片观察；死亡动物记录生存时间并行尸检。结果两组动物致伤部位腹壁呈全层开放性爆炸伤。A组实验动物创面面积（3.9±0.56）cm2；B组创伤面积（3.83±0.49）cm2，两组间无显著差异（P＞0.05）。A组实验动物存活时间为（141±87.78）h。B组实验动物平均存活时间为（3.67±2.25）h，两组实验动物存活时间存在明显差异（P＜0.05）。尸检和病理观察发现，对照组动物早期死亡原因为内脏损伤和腹腔内出血，实验组发生内脏纤维粘连未见明显创伤。腹壁各层组织受爆炸的创伤有差异，呈现"外轻内重"的病理变化，并呈进行性发展，尤以肌肉组织的变化最为典型。结论本实验模拟了腹部爆炸伤致伤机制。经有效防护，建立了可用于长期观察的单纯腹壁爆炸伤动物模型。

爆炸伤 动物模型 修复 长期观察 腹壁

随着现代战争形式和武器的变化，爆炸伤在战伤中的比例不断提高[1]。腹壁爆炸伤，特别是合并有内脏器官外露者，目前尚无规范、系统的治疗措施和方法，死亡率相当高。 为研究爆炸伤规律，尤其是腹壁高能爆炸伤的特点，探索救治措施与方法，建立一种可用于长期观察的腹部高能爆炸伤合并有内脏器官外露的动物模型十分必要。目前，国内外建立的多种爆炸伤动物模型中，单纯腹壁组织的爆炸伤合并有内脏器官外露动物模型尚未见报道，我们在这方面进行了尝试。

1 资料与方法

1.1 实验动物与分组

8～10周龄生长期白家兔12只 （第四军医大学动物实验中心），雌雄不限，体重3.4～4.2 Kg，随机分两组，每组6只，A组为实验组，B组为对照组。以戊巴比妥钠30 mg/Kg剂量实施全身麻醉，全腹部备皮。

1.2 致伤方法

每只实验动物以左侧腹壁为致伤部位，以美蓝标记致伤部位。爆炸源由西北核技术研究所提供，炸药球直径0.5 mm，装药量为90 mg，当量0.125 g TNT，压装密度1.5 g/cm3，爆速7.4 Km/sec，爆压22 GPa。使用电雷管与导爆索从炸药球中心起爆。

A组动物右侧卧位，于致伤部位尾端距致伤部位4 cm处，垂直于躯体纵轴行3 cm腹壁全层切口，暴露腹腔。采用第四军医大学全军整形外科研究所研制的腹腔爆炸伤防护支架(图1)，将钢制腹腔内护板经切口插入腹腔，并向上支撑腹壁，通过支架进行固定(图2)；钢制腹腔内护板挑起致伤部位全层腹壁距离内脏器官2 cm。炸药球直接贴于腹壁致伤部位，引爆致伤(图3)。B组动物右侧卧位，不经任何防护，炸药球直接贴于腹壁致伤部位，电触雷管引爆致伤（图4）。致伤后,动物以4 mg/h剂量静脉给予戊巴比妥钠持续麻醉，避免动物挣扎，同时以薄硅胶膜覆盖暴露内脏，外盖敷料避免体液流失和内脏暴露（图5）。伤后第一次取材病理标本时，行简单清创手术。

1.3 观察指标

大体观察致伤效果，并连续观察伤后动物存活情况。使用已知单位面积的纸片按创伤范围标记并剪下，称重，测量出爆炸所致开放伤面积。对死亡动物尸检，按时间顺序于存活动物创伤边缘取1 cm2全层组织切片行病理观察。以动物存活9 d为实验终点。

图1 防护装置

图2 手术植入防护装置

图3 经防护后的爆破效果

图4 未经防护的损伤效果

图5 实验组观察过程中使用硅胶膜临时封闭伤口

1.4 统计学处理

创面面积和生存时间均用（均数±标准差）表示，采用两独立样本数据单因素方差分析。

2 结果

实验动物致伤后，致伤部位腹壁均呈全层开放性爆炸伤。A组创面面积为（3.9±0.56）cm2，B组创伤面积为（3.83±0.49）cm2，无显著差异（P＞0.05）；A组实验动物存活时间为（141±87.78）h，B组实验动物平均存活时间为（3.67±2.25）h，两组实验动物存活时间存在明显差异（P＜0.05）。以往的实验研究中，实验动物致伤后早期死亡率极高[2.3]。本实验建立的动物模型存活时间超过140 h，为长期观察提供了可能。

通过尸检发现，A组实验动物全层腹壁创伤，大网膜包裹创伤部位内脏，局部脏器纤维粘连，未见明显内脏创伤。第3天和第5天死亡的动物尸检发现其腹腔内脏器包裹粘连严重，并可见大量脓液；B组动物尸检发现，全部实验动物腹部脏器发生明显内脏穿孔（结肠穿孔4例、小肠穿孔3例、胃穿孔1例）和大面积淤滞肿胀， 4只动物出现腹腔内大出血，出血部位集中于肠系膜血管。脏器表面满布出血点，并可见小的点状穿孔。肺、心及心包可见出血点。

对存活的全层腹壁炸开的动物模型局部取材。致伤即日取材，大体观察发现创缘表皮剥脱，真皮胶原坏死，皮下、肌肉广泛出血，肌纤维断裂坏死。低倍镜下可见真皮结构无明显破坏，皮下、肌肉可见出血，肌纤维由崩解坏死向有结构过渡。高倍镜下发现有结构的肌纤维肌横纹消失，血管内见微血栓形成，未见明显的炎细胞浸润。

伤后第2天取材，大体观察发现表皮、真皮、皮下创缘处少量坏死干痂，其他部分结构完整，轻度肿胀。镜下可见深筋膜组织出血，肌肉出血坏死，肌纤维严重水肿、颜色灰白、炎性细胞浸润。

第3天取材，发现表皮、真皮、皮下胶原肿胀，炎性浸润严重，可见小脓肿灶，呈脂膜炎改变；可见血管炎及血管充血，肌肉肿胀、出血坏死，炎性浸润严重，深层肌肉较浅层严重，可见明显的脓肿灶及肉芽组织增生；血管内血栓明显增加，且集中于脓肿灶附近。高倍镜下观察，成纤维细胞增生分泌活跃，可见淋巴细胞浸润。

第4天观察发现，表皮、真皮少量炎性浸润，皮下脂膜炎浅层较轻，浅筋膜深层较重。肌肉组织变性坏死，坏死细胞聚集，淋巴细胞浸润，且可见新鲜出血。高倍镜下观察，成纤维细胞增生分泌活跃。

第5天观察可见表皮层结构完整无明显异常，真皮胶原肿胀并可见脓肿存在，但炎性细胞浸润明显减轻。皮下肿胀并有脂膜炎改变。皮肤和皮下出血机化，肉芽组织增生。肌肉内坏死的肌肉组织被成纤维细胞和胶原替代。脓肿依然存在，坏死的肌肉细胞和炎性细胞进一步聚集，并可见大量肉芽组织。

第7天见皮肤炎症消退，皮下脂膜炎明显减轻，未见脂肪组织。肌肉内肿胀和炎症明显消退，胶原增生，血管内血栓机化。

第9天发现皮肤附件结构正常，皮下疏松结缔组织被胶原取代，见少量淋巴细胞，肌肉内瘢痕修复。

3 讨论

爆炸分为高能爆炸（HE）和低能爆炸（LE）。其中HE产生典型的超音速过压冲击波，LE产生亚音速冲击波，冲击波压力也较HE明显下降[4]。以往使用的很多爆炸伤模型是基于雷管或者火药产生的低能爆炸致伤，但战伤和恐怖袭击事件中面对的爆炸伤是由TNT、C4、硝酸甘油等形成的高能爆炸伤。另一个影响爆炸伤伤情的因素是距离，爆炸伤的能量衰减与距离的立方成反比[5]，我们将炸药贴于动物腹壁，去除了距离因素，使实验数据的获取更加直观。

本实验模型所采用的点爆炸源装药量稳定，爆炸参数明确，爆炸能量可控制，其形成的冲击波为球形，压力场分布各向同性，可近似模拟爆炸性武器产生的冲击波[6]；爆炸不产生碎片，避免了破片损伤这一因素，模拟爆炸伤的原发效应[7]。在进行对照组动物尸检时发现，内脏表面的损伤并不完全来自于爆炸产生的冲击波，冲击波导致腹壁破裂后，腹壁的碎片成为“弹片”投射到内脏表面，形成了很多小的穿孔和出血。

两组动物模型的致伤面积和深度无统计学差异，而存活时间则存在显著性差异，实验组动物明显长于对照组。由于实验动物的存活，为研究腹壁软组织爆炸伤的转归提供了可能。我们通过对组织切片进行观察，获得了此类爆炸伤局部组织在伤后的连续病理变化，以前尚无同类报道。

观察结果显示，内脏穿孔和腹腔内出血是开放性腹部爆炸伤早期死亡的主要原因，同时胸腔中的心、肺等器官同样受到损伤。创伤局部的内脏包裹粘连未影响实验动物的存活。腹壁软组织的损伤呈现进行性发展。皮下、肌肉等疏松且富含血管的组织损伤更严重，范围更广，进行性改变更为明显。与之相比，皮肤损伤后病理变化不明显，修复较早。损伤早期，受爆炸冲击波直接影响的物理损伤、外力导致的组织坏死和出血是该阶段的特点，呈现“外轻内重”的表现，即皮肤轻于皮下，皮下轻于肌肉，浅层肌肉轻于深层肌肉。伤后的第3、4天，肌肉组织的坏死表现最为严重，粒细胞浸润到达高峰，并出现淋巴细胞的浸润，同时可以见到创伤的修复迹象。通过这一阶段局部水肿的不断增加、炎细胞浸润、新鲜出血的不断出现，以及血管内血栓形成，可以推测血管内皮的损伤是呈现进行性发展的原因之一。第5天开始，病理变化以修复为主，且此过程中同样存在皮肤修复早于肌肉，浅层组织好于深层组织，“外轻内重”的特点贯穿创伤好修复的全过程。该结果提示我们，伤后过早关闭伤口或深层清创不彻底，易发生表面愈合而深层仍呈现进行性加重的情况发生。同时，随着生存时间的延长，感染的发生将难以避免[8]，可直接影响组织的正常修复过程。

综上所述，本实验模拟了腹部爆炸伤致伤机制。经有效防护，建立了可用于长期观察的单纯腹壁爆炸伤动物模型。通过对该模型的观察，发现了腹壁组织爆炸伤创伤即日起，直至组织修复的全过程的大体和病理学改变。本模型适合单纯腹壁组织爆炸伤的实验研究。

[1] 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.

[2] 张旭东,郭树忠,卢丙仑,等.可控性四肢爆炸冲击波致伤的试验研究[J].中国临床康复,2004,8(5):906-907.

[3] 张旭东,郭树忠,卢丙仑,等.通过四肢爆炸伤动物模型研究局部软组织损伤特点[J].中国美容医学,2004,13(4):171-173.

[4] Goh SH.Bomb blast mass casualty incidents:initial triage and management of injuries[J].Singapore Med J,2009,50(1):101-106.

[5] Wightman JM,Wayne BA.Blast and crush injuries.//Tintinalli JE, Kelen GD, Stapczynski JS, et al. Emergency Medicine. A Comprehensive Study Guide[M],6th ed.New York:McGraw-Hill, 2004,46-50.

[6] 王占江,李孝兰,张若棋,等.固体介质中球形发散波的实验装置[J].爆炸与冲击,2000,20(2):103-109.

[7] 高波,贺世明,王占江,等.新型犬颅脑爆炸伤模型的建立[J].解放军医学杂志,2007,32(2):164-166.

[8] 李金清,李学拥,陈绍宗,等.[J].第四军医大学学报,2007,28(4): 324-327.

An Animal Model of Simple Blast Injury on Abdominal Wall with Visceral Exposure on Rabbit

WANG Hongkun1,2HAN Yan1,3,WANG Zhanjiang4,SHAO Jianchuan1,YI Chenggang1,XIA Wei1,GUO Shuzhong1,SHI Junli1.
1 Department of Plastic Surgery,Xijing Hospital,Xi′an 710032,China;2 Fuzhou General Hospital,Fuzhou 350000,China;3 Department of Plastic Surgery,Chinese PLA General Hospital,Beijing 100853,China;4 Northwest Research Institute of Nuclear Industry, Xi′an 710004,China.Corresponding Author:HAN Yan,GUO Shuzhong.

Objective To make an animal model of the simple abdominal wall blast injury with visceral exposure and to observe its long-term changes.Methods Twelve white rabbits of 8-10 weeks were randomly divided into two groups,and injured parts were marked under general anesthesia.A group:self-made enterocoelia protective device with 0.125 g TNT equivalent explosives ball on the site of injury;B Group:the same explosion source of injury without protective device.After injury,autopsy and pathologic examination were used to evaluate the animal model.Results Both groups of animal injury parts presented whole layer blast injury of abdominal wall was observed in both groups. The wound area of A group was (3.9+0.56)cm2,and B group was(3.83±0.49)cm2.There were no significant differences between the two groups(P＞0.05).The survival time of A group was(141±87.78)h and B group was(3.67±2.25)h.There were significant differences between group A and Group B(P＜0.05). The survival time of experimental group was longer in group A than group B. Autopsy and pathologic examination showed that the reasons for the early death in the group B was visceral injury and abdominal bleeding,while besides fiber adhesion,there was no obvious trauma on visceral in group A.Conclusion This experimentsimulated the mechanism of abdominal wall blast injury. An animal model of simple abdominal wall blast injury with protective device can be used for long-term observation with effective protection.

Blast injury;Animal model;Restore; Long-time observation; Abdominal wall

R826.65

A

1673－0364（2010）06－0327－04

2010年11月17日，

2010年11月29日)

10.3969/j.issn.1673-0364.2010.06.007

全军医药卫生科研基金项目（08g116）。

710032 陕西省西安市 第四军医大学第一附属医院整形外科、全军整形外科研究所（王宏坤，韩岩，邵建川，易成刚，夏炜，郭树忠，师俊莉）；350000 福建省福州市 南京军区福州总医院（王宏坤）；100853 北京市 解放军第301医院整形外科 （韩岩）；710004 陕西省西安市 西北核工业技术研究所（王占江）。

韩岩，郭树忠。