猪皮肤软组织海水浸泡爆炸伤创面动物模型的建立

梁献平， 石 冰， 张 晨， 孙菁菁， 杨 芬， 马永奇， 黎 立， 史迎昌

实验研究

猪皮肤软组织海水浸泡爆炸伤创面动物模型的建立

梁献平， 石 冰， 张 晨， 孙菁菁， 杨 芬， 马永奇， 黎 立， 史迎昌

目的建立猪皮肤软组织海水浸泡爆炸伤创面动物模型。方法选取8头(3头在预实验中死亡，5头进入实验)小型猪作为实验动物，在每头猪的双侧肩胛部、臀部制造4个损伤程度相当的海水浸泡爆炸伤创面，创面累及全层皮肤至脂肪层，肌肉、骨骼无明显损伤。结果当雷管距皮肤0 cm时，创面较大，出血较多，伴邻近肢体骨折和局部肌肉缺损，于海水浸泡后6 h死于全身多脏器损伤合并失血性休克；当雷管距皮肤1.0 cm时，肩胛部创面在范围、深度上均符合要求，但合并肺损伤，该猪于海水浸泡后32 h死于大面积肺梗死；当雷管距皮肤1.5 cm时，肩胛部和臀部的创面在范围、深度上均符合要求，创面可重复性好，但该猪于海水浸泡后10 h死于持续性低体温。立即改变海水浸泡方式，将炸后实验小型猪放置海水中改为海水持续浸泡爆炸创面1 h，模型可重复性好，动物存活好。结论雷管距猪皮肤为1.5 cm时，爆炸创面经海水浸泡1 h，创面可重复性好，动物存活好，适合实验研究。

海水浸泡； 失血性休克； 肺栓塞； 低体温

现代战争主要以“非接触”的导弹、炸弹投掷为主，“空袭”“轰炸”几乎已经成为每次战争或冲突的主体，使爆炸伤成为战伤中最多的伤种，而海战在现代战争中占有非常重要的地位，在海上作战，伤口很难避免海水的浸泡，爆炸伤加上海水的浸泡使伤员伤亡率、伤残率大大提高。目前，国内外已经建立很多种爆炸伤模型[1-4]、海水浸泡伤模型[5-7]、海水浸泡爆炸伤模型[7]等，模型可因致伤条件的改变而不同，如爆炸伤模型可因爆炸物、爆炸效应[8]、致伤部位、距离等不同而不同；海水分人工海水和天然海水，天然海水可因地理位置、季节等不同使海水浸泡伤类型繁多。自2013年1月，我们设计了与人皮肤组织结构及创伤愈合机制最为接近的猪皮肤软组织海水浸泡爆炸伤模型实验。

1 材料与方法

1.1 实验动物 选取8头4～6个月龄健康清洁级实验用小型白猪[中国1号，由北京市琉璃河科兴实验动物养殖中心提供，实验动物合格证号：SCXK(京)2012-0005]，雌雄不限，体质量23～25 kg，平均24 kg。实验前适应性驯养1周, 术前禁食水12 h，肌肉注射氯胺酮(0.05 mg/kg)和盐酸赛拉嗪注射液(0.2 ml/kg)复合麻醉，麻醉前10～15 min给予肌肉注射阿托品(0.05 mg/kg)。

1.2 冬季渤海海水指标 渤海湾近海域海水(打水至浸泡创面时间<12 h)，直接计数法细菌丰度平均值为9.02×108/L，生物变化量范围平均值18.04 mg/m3，分离培养法计数细菌丰度平均6.56×105cfu/L，水体中的细菌主要类群：γ-变形菌(36.5%)、厚壁菌门(12.3%)、蓝菌门(12%)等；平均水温-1.0 ℃(实验时放置室温使水温升至10 ℃时浸泡创面)；平均盐度31.0；表层海水平均密度26.0；平均pH 8.0[9]。

1.3 致伤方法 小型猪麻醉后立即用肥皂水洗净皮肤，于双侧肩胛部、臀部肌肉发达处充分备皮，将致伤架分别固定在肩胛部和臀部肌肉发达处，再将雷管(660929F48841-56)固定在致伤架上，主要通过改变雷管与猪皮肤之间的距离来制造爆炸伤。建模中根据需要调节不同的高度，每头猪依次制造4个爆炸创面，用渤海近海域海水浸泡爆炸创面1 h，对各创面进行清创，清创后各创面(面积、深度、污染度等方面)在损伤程度上大致相当，可重复性好。本实验分别选取0、1.0、1.5 cm，直到获得理想创面，创面具有良好的可重复性，建立模型后动物存活良好。

1.4 创面面积与深度 主要参照刘文忠等[10]的透明膜称重法，即建立海水浸泡爆炸伤模型后，对各创面进行清创，将已知单位质量的透明薄膜罩在创面上，在薄膜上描记创面轮廓，将轮廓内薄膜称重，换算出面积即为创面面积。创面深度为全层皮肤至脂肪层，肌肉和骨骼无明显损伤。

2 结果

①当雷管距皮肤零距离时，炸后即刻创面哆开，呈不规则星状，出血较多，创面直径长短不一，长度35.0～40.0 cm，部分创缘皮肤烧焦，污染严重，肌肉有深1.5～2.0 cm、面积2.5 cm×3.2 cm的缺损，部分骨质外漏；创周宽8.0～10.0 cm，皮肤与皮下组织分离，创周红晕宽约2.0 cm，红晕内残留皮肤呈白色，弹性、收缩性极差；同侧肢体骨折，此创面损伤较重(图1)，不符合理想创面，该猪于海水浸泡6 h后死亡。尸体解剖后观察重要脏器大体及病理结果，该猪死于全身多脏器损伤合并失血性休克。②距猪皮肤1.0 cm，致伤创面在肩胛部和臀部呈现出不同的结果，肩胛部创面在范围、深度上均符合要求，但合并猪肺损伤；根据该猪死亡前症状体征及后续的尸体解剖所见该猪肺脏远端呈大范围楔形坏死，臀部创面在范围上虽符合要求，但可见部分肌纤维断裂，该猪于海水浸泡32 h后死于大面积肺梗死(图2，3)。③距猪皮肤1.5 cm，肩胛部和臀部的创面在范围、深度上均符合要求，创面可重复性好，但建模后该猪体温一直<32 ℃(肛温)，于海水浸泡10 h后死亡，考虑该猪可能死于持续性低体温。总结以上教训，立即改变海水浸泡方式，将爆炸后实验小型猪放置海水中持续浸泡爆炸创面1 h，模型可重复性佳，动物存活良好；爆炸后各创面损伤程度相当(范围、深度及污染程度等)，创面哆开，呈不规则星状，表面渗血，出血量15～20 ml；创面直径6.5～7.5 cm，表面烧焦，污染严重，创面周边皮肤可见红晕，宽1.5～2.5 cm，红晕内皮肤呈白色，弹性、收缩性较差(图4)。所有创面置于海水浸泡1 h后，创周红晕内残存皮肤及创面基底苍白，坚韧无弹性，夹之不收缩(图5)。清创后所有创面近似圆形，直径7.0～8.0 cm(图6)，按照透明膜质量法测定创面面积在7.5 cm×8.0 cm～7.6 cm×8.4 cm，创面深度累及全层皮肤至部分脂肪层，仅有散在点状损伤累及肌肉表面。

3 讨论

研究证明，猪的皮肤及皮下组织不仅与人类非常相似，而且其创伤修复过程很多事件与人类非常接近[11]。因此，在建立动物创伤模型时，猪无疑是首选对象。本实验近似模拟海上作战场景，所选动物为与人的皮肤软组织结构相近的4～6个月龄的实验用小型白猪[11]。猪相对属于大型实验动物，不仅对爆炸伤耐受能力较强，而且具有广泛的皮肤软组织可以满足本实验设计。Wightman和Gladish[12]报道，爆炸现场某点所受到的冲击波或粉碎力与该点距爆破中心距离的3次方成反比，因此，本实验所制的各个爆炸创面是否一致不仅与动物的致伤位置有关，而且与雷管和皮肤之间距及雷管所含TNT的量有关。本实验选取肌肉比较丰富的双侧臀部及双侧肩胛部制作创面，雷管所含的TNT量不变，主要通过改变雷管与猪皮肤之间的距离制造爆炸伤。为使本实验误差降到最低采取的主要措施包括：①由专业麻醉医师麻醉动物，使麻醉可靠；②精确圆规测量雷管至皮肤的距离；③致伤架固定雷管，使雷管固定确切，防止倾斜或移位；④雷管固定后及时引爆，各雷管依次固定、引爆，防止各雷管之间相互影响；⑤足够的实验人员，以最短的时间完成爆炸模型，每头猪控制在15～20 min，减少创面在环境中的暴露。理想的动物模型应该具备以下5点：①各个创面损伤较重，面积较大，污染明显；②各个创面损伤程度基本相当(范围、深度及污染程度等)；③仅伤及皮肤软组织结构，不伤及深部肌肉骨骼及内脏器官，建模后动物均存活良好；④新鲜海水(海水放置时间<12 h)；⑤选择与人的皮肤软组织结构相近的4～6个月龄的实验用小型白猪。在建立海水浸泡模型时要关注海水的特殊环境对机体的影响，特别是在冬季建立海水浸泡模型时，低温海水对机体的影响，因为动物很容易因持续低体温而死亡。本实验建立的猪皮肤软组织海水浸泡爆炸伤模型，各创面在面积、深度、污染度等方面较一致，建模后动物均存活良好，比较符合实验要求。

图1 爆炸致皮肤肌肉组织大面积缺损图2 大体观察大面积肺梗死图3 病理结果为出血性肺栓塞(HE ×10)图4 炸后即刻创面图5 海水浸泡后创面图6 清创后创面

Fig1 Large defects of skin muscle tissue caused by explosion.Fig2 General observation of large pulmonary infarction.Fig3 Hemorrhagic pulmonary embolism (HE ×10).Fig4 Immediate wound after explosion.Fig5 Wound after seawater immersion.

Fig6 Wound after debridement.

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Establishmentofanimalmodelforseawaterimmersionexplosioninjuryinswinesofttissue

LIANGXian-ping,SHIBing,ZHANGChen,etal.

(DepartmentofPlasticSurgery,No309HospitalofPLA,Beijing100091,China)

ObjectiveTo establish the animal model for seawater immersion explosion injury in swine soft tissue.MethodsEight experimental miniature swine were selected for the experiment, 3 of them died in the preliminary experiment and the other 5 were used. The explosion injury wound models were established with detonators on bilateral shoulders and hips (4 positions). All the wounds involved full-thickness skin, adipose layer and muscle except for the bone.ResultsWhen the detonators were placed 0 centimeter away from big skin, the wounds were large and much more blood was lost with adjacent limbs fractures and muscle defects. After being immersed in seawater for 6 hours, this pig was dead of multi-organ injuries and hemorrhagic shock; when the detonators were placed 1.0 centimeter away from skin, the wounds in shoulders met the requirements in range and depth, but combining the lung injury. After being immersed in seawater for 32 hours, this pig was dead of massive pulmonary embolism; when the distance between the detonators and skin was 1.5 centimeters, the wounds in shoulders and hips met the requirements in range and depth. This model showed well in repeatability. However, after being immersed in seawater for 10 hours, the pig was dead of sustained hypothermia. The way of seawater immersion was changed at once, only the wounds were immersed in seawater for an hour, and the pig survived.ConclusionTo establish the ideal model, the distance between the detonators and the skin should be 1.5 centimeters. Under such conditions, the pig survived and the wounds were good in repeatability and ideal for the experiment.

Seawater immersion； Hemorrhagic shock； Massive pulmonary embolism； Hypothermia

100091 北京，解放军第三〇九医院 整形外科(梁献平，石 冰，孙菁菁，杨 芬，黎 立，史迎昌)；大连大学附属新华医院 整形外科(张 晨，马永奇)

梁献平(1981-)，女，河北邯郸人，硕士研究生.

石 冰，100091，解放军第三〇九医院 整形外科，电子信箱：shiibing610@sohu.com

10.3969/j.issn.1673-7040.2014.08.021

R-322

A

1673-7040(2014)08-0510-03

2014-03-17)