灾难性深埋人员伤类伤情特点及其生命体征监测

王德文，李 杨，彭瑞云

·综 述·

灾难性深埋人员伤类伤情特点及其生命体征监测

王德文，李 杨，彭瑞云

本文以近1 200只Wistar大鼠和比格犬为对象，以模拟深埋条件下可能发生的7类单伤、11类两伤复合、5类三伤复合为内容，应用临床病理、生理生化、血液血气、分子生物学、形态计量等技术，进行的不同伤类至全部死亡过程的系列研究报道为基础，并结合近40年国内外地震矿难等流行病学调研，着重介绍了灾难性深埋人员与实验动物生命耐受力、伤类伤情特点及生命体征监测的研究进展，旨在为此类灾难性深埋伤员的现场搜救和后续治疗提供参考。

创伤； 灾难医学； 生命耐受力； 生命体征

1灾难性深埋人员的伤类伤情及其特点

在爆炸恐怖袭击与严重地震等自然灾害所致房屋建筑倒塌，或人为质量因素导致地下施工现场塌方(如矿井、地铁)等条件下，发生人员被掩埋的几率极为多见(如2010年4月12日青海玉树大地震掩埋伤员6 900余人，约占总伤亡人数的31.4%)[1-2]，并每伴压砸致伤(骨折、失血、挤压伤)、爆炸冲击伤等伤害，大多危及生命，特别是掩埋在深层废墟和倒塌建筑物内的人员，当掩埋空间狭小，人员数量较多、掩埋时间过长，加之空间环境污染、伴有伤员甚至牺牲者时，空气氧含量急剧减少，受难人员势必发生低氧，且常常会同时遭受缺水缺食(“三缺”)，此外，深埋人员与地面失去联系，生死难卜，恐惧、焦虑等心理因素也将明显加重伤情，影响其生命体征和生命耐受力。

基于上述，掩埋(特别是深埋)条件下所发生的各类创伤几乎均同时复合一种或其他多种“不良”因素(低氧、缺水、缺食、心理等)，甚至一种或多种创伤可能同时发生，导致深埋条件下大多发生不同于非掩埋条件下“单纯性创伤”的特有伤类——“复合性创伤”，通常包括复合性挤压伤、复合性骨折、复合性失血、复合性冲击伤等[3]。

本课题组曾以近1 200只Wistar大鼠和24只比格犬为对象，以模拟深埋条件下可能发生的7类单伤(挤压伤、骨折、失血、冲击伤、心理应激、低氧、缺食水)、11类两伤复合(即前5类单伤分别复合低氧、分别复合缺食水、低氧复合缺食水)、5类三伤复合(即前5类单伤分别复合低氧与缺食水)为内容，应用临床观察、生理学、血液学、血清生化、血气分析、病理学、免疫组织化学、分子生物学、形态计量学等技术，并结合近40年国内外地震矿难等流行病学调研，经持续致伤至全部死亡的生命耐受力及其病理生理特点[3-19]和“黄金抢救时间72h”解除致伤后即刻至28d恢复过程的系统动态研究发现[20-27]，上述各类“复合性创伤”明显不同于非掩埋条件下的“单纯性创伤”，不仅其伤情程度更严重、病理生理变化发生发展更快速，活存时间更短暂，同时，其远隔器官损伤和死亡原因也出现新的特点，其中，尤以复合性挤压伤最为严重和典型：如挤压伤复合低氧缺食水组大鼠于4.2～6.8d全部死亡，低氧缺食水组大鼠于6.5～11.0d全部死亡，而单纯挤压伤组于11d全部活存[5]；同时，其远隔器官的损伤和死亡原因也出现如下新的特点[4-7，11，23，25]：(1)受累及的远隔器官具有更广泛性，即除传统认为的肾脏外，心、脑、肝、脾、肺等脏器均同时受累及；(2)远隔器官损伤的病变规律具有相似性，即高发性(全部发生)、速发性(伤后1d即见发生)、进行性(随持续时间延长，各器官受损程度渐加重，累及范围渐扩大)；(3)不同远隔器官的病变程度具有差异性 ， 即心脏和肾脏同为主要靶器官，较其他器官更为严重和快速，依次为心、肾>脑>肝>脾>肺>胃肠；(4)心脏损伤的临床意义具有特殊性， 即心肌生理生化异常和病理损伤所致心功能衰竭不仅更易诱发心源性猝死和早期死亡，同时在MODS发生发展过程及其死亡原因中具有较"单纯性挤压伤"更重要的临床意义,需予特别关注(表1)。

表1 模拟深埋条件下挤压伤复合三缺组和三缺组大鼠死亡原因比较

注：*伤后18h死亡

2灾难性深埋人员与实验动物生命耐受力

传统观念认为埋压于倒塌废墟内生命救援的“黄金时间”为3d，但掩埋条件下人员的生命耐受时间究竟多长？基本生命体征变化如何？特别是各类创伤在复合空气氧含量低下，缺乏食物和水(即三缺)条件下，掩埋人员的生命体征及其生命耐受时间更缺乏系统的研究报道。

基于上述，笔者课题组采用自行研制的全自动常压低氧生物医学实验舱模拟低氧环境，分别以比格犬和大鼠为对象，参照掩埋条件下可能出现的上述多种伤类，建立了低氧(氧含量10.0%±0.1%)、低氧合并缺食缺水(禁食水)、低氧缺食缺水分别复合骨折(单/双后肢)、失血(全血容量的30%)、挤压伤[单/双后肢钳夹法，压力(4.5±0.3)kg]、爆炸冲击伤(TNT高爆炸药，中/重度伤)和心理应激(猫和声响定时刺激)等伤类的实验模型，采用全程监测至死亡和定期动态活杀观测方式，分别对各种伤类实验动物的生命特征变化(包括基本生命体征、重要脏器的生理、生化、病理等)及其生命耐受力进行了系统研究。

2.1模拟深埋条件下比格犬的生命耐受力 于低氧缺水缺食、骨折失血复合三缺、冲击伤复合三缺(单伤均为中度，复合伤均属重度)的多数比格犬(17/18只)存活9.5～16.7d，1例存活20.8d(表2)[2-3]。其死亡原因均为极度消瘦(体重、脏器重量指数极度降低)，全身多脏器衰竭。

2.2模拟深埋条件下大鼠的生命耐受力 于17种伤类(包括单纯低氧、缺水缺食、低氧缺水缺食、单纯骨折、骨折复合两缺/三缺、单纯失血与失血复合两缺/三缺、单纯冲击伤与冲击伤复合两缺/三缺、单纯单侧与双侧后肢挤压伤与分别复合两缺/三缺、单纯心理应激与分别复合两缺/三缺)及对照组的680只大鼠，于7d内均未发生死亡；5种伤类的200只大鼠中有14例于第7～11天死亡(死亡率7.0%，包括冲击伤复合两缺与复合三缺组死亡3/80例、单侧与双侧后肢挤压伤复合三缺组死亡9/80例，心理应激复合三缺食组死亡2/40例)；其余大鼠则于12～15d全部死亡(平均活存时间13.5d)，其死亡原因均同样为极度消瘦和全身多脏器衰竭所致，单伤组动物则全部活存。

上述结果提示，在模拟深埋于倒塌废墟内可能发生的7种复合性伤类的模型大鼠中，其生命耐受时间均为7d以上。

2.3深埋条件下人体的生命耐受力 近40年发生在唐山、汶川、玉树地震和矿难等国内灾难以及25年来海地、智利等国外大地震的救援实践表明(表3、4)，掩埋条件下获救人员的最长存活时间大多在7d以上(152/155例，98.1%)，最长者28d，甚至曾见1例被埋压妇女活存时间长达35d的报道(其存活时间与伤情程度、体质状况、有无饮水食物、环境条件等密切相关)[1]。

表2 模拟深埋条件下三种伤类比格犬生命耐受时间(d)

表3 国内近40年矿难/地震中获救人员最长存活时间

130/131例 (99.2%)活存7d以上，仅1/131例活存 6d

表4 国外近25年地震中获救人员最长存活时间

活存7d以上者为22/24例(91.7%)，仅2/24例活存4～6d

基于上述灾难性深埋于废墟下的人体和模拟埋压于倒塌废墟内的比格犬与大鼠的生命耐受时间大多为7d以上，且其死亡原因具有基本的相似性。提示传统认为的埋压于倒塌废墟内生命救援的“黄金时间72小时”的观念固然对激励应急救援人员实施“争分夺秒、快挖快救”具有现实意义，但将其“黄金时间”延长为6-7d，不仅具有充分的生物学依据，而且可能有助于抢救出更多的生命。概言之，勿轻言放弃搜救。

3模拟灾难性深埋人员不同伤类伤情动物的临床经过[1]

经对上述模拟埋压于倒塌废墟内多种伤类大鼠和比格犬的多学科的实时、动态、系统观测表明，机体被持续埋压至死亡，虽然活存时间不尽一致，但均经历基本相同的四个阶段的临床过程： (1)代偿期：出现在伤后1～2d，表现为烦躁不安，气憋，呼吸幅度渐加深，频率加速，心率加快，偶出现ST段下移并T波低平，体温恒定；(2)适应期：出现在伤后3～5d，为适应掩埋低氧环境，动物渐趋平静，呼吸幅度渐均匀变浅，频率较快，脉率由加快渐减慢，心律不齐仍可见到，ST段下移并T波低平，体温仍基本恒定；(3)耗竭期(失代偿期)：出现在伤后6～8d，随着病情进展，动物渐趋衰弱和衰竭；其中早期呼吸幅度变浅，频率减慢，心率再次显著加快，心律不齐加重， ST段下移并T波低平更明显，体温轻度下降；后期进一步呼吸变浅减慢，心率减慢，心律不齐增多，ST段下移并T波倒置，体温明显下降；(4)濒死期：大多出现在伤后9～11d，少数发生在12～15d，动物极度衰竭，并每呈昏迷或休克状态，其呼吸和脉率再次出现减慢，并呈潮式呼吸，心电图出现心房扑动，伴心室长间歇，体温下降渐至35.0℃以下。

4灾难性深埋人员生命体征的监测[28]

4.1基本原理 为提高对掩埋(特别是深埋)在倒塌建筑物内和废墟下人员的救援能力，减少伤死和伤残，不仅需要研发高效的多方位多目标生命探测装置，以确定被掩埋人员的“有”或“无”及其所在位置，同时，同样需要研发高效的生命体征(特别是微弱体征)监测装置，以了解和掌握被掩埋人员的生命状态，为及时确定挖掘破拆、抢险救援的时机及相关措施准备提供决策依据。其基本原理是通过电磁和电子技术，利用人体生命特征的表征进行监测。

表征人体生命体征的信息甚多，常用的主要有生理参数指标(人体各组织器官的电生理活动信息)、生化指标(血液中各成分的组成及其变化)和影像学指标(CT、超声和X线检查)。监测人体生命体征参数的基本要求是，在首先准确探测定位基础上，除了安全、可靠、简易方便之外，还应具有如下功能：能穿透深厚层的掩埋废墟；能表征人体的生命特殊体征信息；能长时间连续监测；不影响救援人员的正常活动；最好能远程监控和远距离定位。

鉴于以上的监测要求，最直接、最简单的监测手段是长时间地动态监测人体的常规生命体征如脉搏/心率、呼吸、体动、体温和血压等。上世纪90年代兴起的穿戴式检测技术和非接触无穿戴式的生命体征监测方法成为可能。

4.2现状 穿戴式医学监测技术是近年来出现的一种新的应用技术。顾名思义，所谓穿戴式检测技术在医学领域的应用是将体征信号检测系统“穿”在或“戴”在身上，即将生理信息检测技术和人们日常穿戴的衣物、饰品相融合。研究者将集成医学传感器的设备做成戒指、手表、衣衫、背心、胸带、腹带、腰带等形状，使佩戴者或穿着者感到方便与舒适的同时，可检测到其生命体征参数。穿戴式监测系统涵盖多个学科的研究领域，包括生理信号检测与处理、信号特征提取、数据传输等基本功能模块。其关键技术涉及微型传感器、生物医学信号的检测与处理、生物微电子机械系统(MEMS)、无线数据传输等。 根据实现功能的不同，穿戴式医学系统又可分为穿戴式监测传感器、数据传输、数据处理三个子部分。

在临床医学领域，穿戴式生命体征监测装置通常包括接触式与非接触式两种，前者即通过有线方式实现被检目标的数据传输和数据处理，现已广泛应用于针对伤病患者的应急救护、临床监护等领域；后者则是通过无线方式实现上述目的，如航空航天、全球定位、特殊人群监护、心理评价、体育训练以及家庭保健、睡眠分析等方面。基于在各类灾害灾难所致被埋压在墟废下人员的生命体征监测几乎只能通过非接触无线式实现，故其应用对象基本只能适用于实施救援的人员，在搜救过程中不幸遭遇二次塌方被埋压危急情况下。

众所周知，普通民众百姓在遭遇突发灾害灾难并被埋压在墟废下时，既无任何思想准备和器材防护，更无穿戴式医学监测装备。对此类被掩埋(特别是深埋)人员只能采用更先进的非接触非穿戴式的生命体征监测技术和装置。

军事医学科学院合作科研团队在完成基于超宽谱生物雷达微弱生命信号的非接触监测系统硬件平台构建、系统算法、自动参数设置、任务控制、波形显示、保存和回放界面等系统软件的设计基础上，已研发出国内外首台可实现模拟掩埋(特别是深埋)于10m内隔钢筋混凝土与砖墙下人员和实验动物的呼吸和体动等生命体征信号的非接触无佩带式实时监测正样机与新型非接触佩带式实时监测正样机(图1)。

a b c

图1 a.非接触无佩带监测正样机;b.隔3层墙监测10m处人体;c.显示呼吸体动时域波形图

致谢：

感谢周玉彬，王水明，左红艳，王丽峰，宋良文，徐新萍，李英俊，姚斌伟，王少霞，郭晓明，王静雯，唐湘君，曹桓熔，刘志瑞、谢一帆等参与研究。

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(本文编辑： 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

国家科技部709项目(2006FK130006)

100850 北京，军事医学科学院放射与辐射医学研究所

2016-09-30；

2017-02-17)