高寒区肢体爆炸伤易感菌谱的测定及相关研究

王正雷，王涛，李阳，张文进，刘建辉，孔军，郭宁，宫明，孙鹏，范文宪，王海斌，齐琦

高寒区肢体爆炸伤易感菌谱的测定及相关研究

王正雷，王涛，李阳，张文进，刘建辉，孔军，郭宁，宫明，孙鹏，范文宪，王海斌，齐琦

目的探讨高寒区寒冷环境下，肢体爆炸伤后易感菌的种类与药敏情况，为战创伤感染的预防及治疗提供依据。方法在中俄边界、黑龙江流域和松花江流域，用800只兔制作成高寒区寒冷环境下爆炸伤模型，于伤后1、3、6、12、24、48、72、96h进行大体观察、生命体征观察、伤道分泌物细菌培养和分类及药敏试验，同时对靶场空气、地表雪、土壤、动物皮毛进行细菌培养和分类及药敏试验。结果靶场空气、地表雪中主要为芽孢杆菌，并有部分微球菌，土壤中主要为芽孢杆菌、大肠埃希菌、铜绿假单胞菌；兔皮毛培养主要为葡萄球菌、不动杆菌、铜绿假单胞菌和大肠埃希菌。伤后兔呼吸、脉搏加快，体温下降；致伤后24h呼吸、脉搏恢复正常，但体温仍低于致伤前。伤道分泌物细菌培养主要为革兰阳性菌，伤后伤道分泌物细菌培养菌株数从高到低依次是枯草芽孢杆菌、凝固酶阴性葡萄球菌、大肠埃希菌、铜绿假单胞菌、嗜麦芽寡养单胞菌。药敏结果显示革兰阳性菌对氧氟沙星、环丙沙星、红霉素等药物敏感，耐药菌较少；革兰阴性菌对头孢他啶、米诺环素、复方新诺明等敏感。结论高寒区寒冷干燥环境下爆炸伤后伤口细菌生长繁殖慢，清创时限可适当延长2～3h，易感菌群主要为革兰阳性菌，与周围环境中菌群存在相关性，应联合使用抗生素(氧氟沙星、环丙沙星、红霉素之一联用头孢他啶、米诺环素、复方新诺明中的一种)来预防爆炸伤感染。

高寒区；爆炸伤；细菌学技术；微生物敏感性试验

感染是战创伤后的重要并发症，易导致脓毒血症甚至多器官功能不全综合征(MODS)。寒冷干燥环境下的火器伤不同于一般环境下的火器伤[1]，其伤道细菌繁殖及感染具有自身的特点和规律[2-4]。本研究结合黑龙江东北部寒冷、气候干燥这一地域特点，在冬季建立了高寒干燥环境下火器伤动物模型，探讨该特殊环境下肢体火器伤动物呼吸、体温、脉搏变化和伤道细菌种类及与其周围环境的关系，以期为今后高寒干燥环境下肢体火器伤抗菌药物的应用提供依据。

1 材料与方法

1.1 动物模型建立及致伤条件 建立高寒干燥环境下肢体火器伤动物模型。采用新西兰大白兔800只，雌雄不限，体重2.5～3.0kg。致伤前1d动物局部备皮称重，禁食过夜。选择黑龙江流域、松花江流域、中俄边界及省内各点共400处(按黑龙江省军事地图经纬度坐标随机抽取地点，部分地点无法到达，平移500米)高寒雪地环境，用温度湿度仪监测各采样地点及时间点的空气温度及相对湿度。自制爆炸装置由普通无缝钢管焊接而成，用双响爆竹为推进物的模拟火器(HQ-211-144)，全长为144cm(图1)。双响爆竹前段含采样点表层土壤(实验员采样时戴无菌手套)。实验兔以3%戊巴比妥钠(30mg/ kg)静脉麻醉，选后肢中上段肌肉丰满处，避开股骨及大血管，以自制爆炸装置实施爆炸。伤后伤口不清创，但局部包扎止血，局部与全身不应用抗生素。饲养于军用冬帐篷内观察，帐篷内不做空气消毒，篷外环境气温–20℃～–35℃，湿度40%～50%，风力4～5级。

图1 HQ-211-144火器Fig. 1 Firearms of HQ-211-144

1.2 动物伤后体温、呼吸、脉搏的测量 所有动物于低温致伤前及伤后1、3、6、24、48、72、96h分别测量呼吸、脉搏及肛温变化，同时记录大体观察结果。

1.3 细菌培养及药敏试验 取动物致伤前皮毛处、靶场的空气、地表雪和土壤进行细菌培养、分离鉴定及药敏鉴定。动物麻醉后，分别于伤后1、3、6、12、24、48、72和96h对伤道口周围皮肤进行消毒(消毒液不能流入伤道)，在无菌条件下用消毒活检钳放入伤道预定位置进行标本采集，将取出的组织称重并剪碎，加入1ml无菌生理盐水，置于匀浆器内，研磨成组织匀浆，再用生理盐水进行10、102、103、104及105倍比稀释后，定量接种于普通血平板和伊红美兰平板，进行常规细菌培养和分离鉴定(细菌的分离和鉴定均按《全国临床检验操作规程》进行，分离菌株用API鉴定系统鉴定至种)，同时作药敏试验。计算每克组织的细菌含量。伤口无菌纱布拭干后包扎。

1.4 统计学处理 采用SPSS 17.0软件进行统计分析。数据结果以表示，多组间比较采用方差分析，进一步两两比较采用SNK-q检验。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

2.1 大体观察及生命体征变化 伤后在寒冷干燥环境下动物受伤肢体及全身未见明显冻伤。伤后6h伤道充血、发红，并有少量渗出液；伤后24h伤道肿胀明显，伤道口有血痂形成；伤后48h部分伤道周围有脓苔形成；伤后72h有少量脓液流出；伤后96h伤口有多量脓性分泌物。伤后动物脉搏、呼吸加快，体温下降，然后逐渐恢复；致伤后24h脉搏、呼吸及体温基本正常；伤后48～96h脉搏、呼吸及体温均有所升高，详见表1。

2.2 细菌培养与药敏结果 伤道分泌物细菌培养主要为革兰阳性菌，伤后1～48h伤道分泌物可检出枯草芽孢杆菌、大肠埃希菌、凝固酶阴性葡萄球菌、松鼠葡萄球菌和嗜麦芽寡养单胞菌生长。48～96h可检出大肠埃希菌、铜绿假单胞菌及凝固酶阴性葡萄球菌等，菌株鉴定按菌株数从高到低依次为枯草芽孢杆菌、凝固酶阴性葡萄球菌、大肠埃希菌、铜绿假单胞菌、嗜麦芽寡养单胞菌。空气、地表雪培养结果为枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、藤黄微球菌、玫瑰微球菌。土壤培养结果为枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、大肠埃希菌、霉菌、铜绿假单胞菌、变形杆菌、藤黄微球菌。兔皮毛培养主要为凝固酶阴性葡萄球菌、不动杆菌、铜绿假单胞菌和大肠埃希菌。药敏结果显示革兰阳性菌对氧氟沙星、环丙沙星、红霉素等药物敏感，耐药菌较少；革兰阴性菌对头孢他啶、米诺环素、复方新诺明等敏感。随伤后暴露时间延长，伤口细菌数量增多，伤后48h为(4.30±0.18)×105cfu/g，伤口出现感染现象。定量分析结果显示，伤前及伤后1、3、6、12、24、48、72、96h伤口细菌数量分别为(1.91±0.25)×103、(4.82±0.32)×103、(7.7 9±0.3 6)×1 03、(1.7 3±0.4 2)×1 04、(4.5 3±0.2 6)×1 04、(6.8 3±0.3 5)×1 04、(4.3 0±0.1 8)×1 05、(6.9 4±0.4 3)×1 06、(4.56±0.39)×107cfu/g。

表1 实验动物脉搏、呼吸和体温变化Tab. 1 Changes of animals' pulse, respiration and body temperature after injury

3 讨 论

感染是战创伤的重要并发症，其致死率仅次于休克[5-7]。火器伤后伤道化脓性感染的形成决定于病原微生物、机体局部和全身防御功能及环境等三大因素，三者共同作用决定着化脓性感染的发生和发展[8-9]。爆炸伤由于组织损伤严重且广泛，创面易感染[10]，战伤后脓毒血症是引起感染休克甚至多器官功能障碍的主要原因，因此，防治感染一直是火器伤救治的重点和难点[11-13]。

本研究结果显示，高寒地区寒冷干燥环境下火器伤早期由于受寒冷刺激和创伤的影响，致伤动物的脉搏、呼吸加快，体温降低，伤后24h其脉搏和呼吸恢复正常，体温也恢复至伤前水平，同时大体观察结果显示24h内伤道内表现以渗出液为主，表明这一时期伤道细菌繁殖仍处于静止期，无明显的细菌和毒素入血。细菌的生长繁殖与环境湿度和温度密切相关，常温环境下枪弹伤伤道组织细菌的繁殖有一相对静止期，一般不超过6h，而高寒干燥环境下肢体火器伤细菌繁殖慢，细菌量变化不大，感染明显推迟[14]。本研究观察到寒冷干燥环境下枪弹伤后24h伤道组织中细菌数量无显著变化(均为104cfu/g数量级)，表明伤后24h内细菌繁殖仍为静止，因此，在高寒干燥环境下，伤后24h内均可做伤道早期清创。

本研究模拟黑龙江省实战环境，从伤员低温潜伏，到伤员受伤至运送到医院前进行模拟动物实验。伤道细菌培养的菌群分析显示，伤道内细菌除了和动物皮毛表面、现场空气、地表雪细菌种类和数量有关，还与爆炸现场尘土内的细菌种类和数量有关，不同地域、不同气候条件下的土壤和空气中细菌的种类和数量不相同，因此，在战时火器伤的救治及伤道感染防治方面，除了人体皮肤表面的常见细菌外，还应特别重视战创伤地区空气和尘土细菌学种类和药敏的现场调查研究，只有两者结合才能准确使用抗生素，从而达到最佳防治感染的效果。不间断地监测战创伤地区空气和尘土细菌学变化及药敏情况，在感染发生后细菌培养结果出来之前，对抗生素的选用无疑有着重要的指导意义。本研究发现黑龙江省火器伤细菌以革兰阳性菌为主，易感菌谱为枯草芽孢杆菌(G+)、凝固酶阴性葡萄球菌(G+)、大肠埃希菌(G–)、铜绿假单胞菌(G–)、嗜麦芽寡养单胞菌(G–)。所有革兰阳性菌都对氧氟沙星、环丙沙星、红霉素敏感，可作为首选；而革兰阴性菌对头孢他啶、米诺环素、复方新诺明敏感，因此，在该环境条件下不宜单独使用一种抗生素，而应联合应用抗生素(氧氟沙星、环丙沙星、红霉素中的一种和头孢他啶、米诺环素、复方新诺明中的一种联合使用)来预防爆炸伤感染。

[1]Wang HS, Han JS. International research status of war trauma rescue and treatment in cold region[J]. Med J Chin PLA, 2014, 39(5): 369-373. [王辉山, 韩劲松. 寒区战创伤救治研究进展[J]. 解放军医学杂志, 2014, 39(5): 369-373.]

[2]Lin YQ, Li ZY, Tang X,et al. The plateau firearm wound infection characteristics of early debridement, and experimental study [J]. J PLA Med Inf, 1994, 8(6): 322-323.[林月秋, 李主一, 汤逊, 等.高原火器伤的感染特点与早期清创的实验研究[J]. 解放军医学情报, 1994, 8(6): 322-323.]

[3]Kinch KJ, Clasper JC. A brief history of war amputation[J]. J R Army Med Corps, 2011, 157(4): 374-380.

[4]Prokuski L. Treatment of acute infection[J]. J Am Acad Orthop Surg, 2006, 14(10): S101-S104.

[5]Jackson DS. Soldiers injured during the Falklands campaign 1982. Sepsis in soft tissue limb wounds[J]. J R Army Med Corps, 2007, 153(Suppl 1): 55-56.

[6]Nikitenko VI. Infection prophylaxis of gunshot wounds using probiotics[J]. J Wound Care, 2004, 13(9): 363-366.

[7]Petersen K, Waterman P. Prophylaxis and treatment of infections associated with penetrating traumatic injury[J]. Expert Rev AntiInfect Ther, 2011, 9(1): 81-96.

[8]Petersen K, Riddle MS, Danko JR. Trauma-related infections in battlefield casualties from Iraq[J]. Ann Surg, 2007, 245(5): 803-811.

[9]Fu Y, Su XM, Liu ZX,et al. Bacteriological study of firearm combined radiation wound in hypothermia environment[J]. Clin J Med Off, 2010, 38(6): 304-306.[付勇, 苏雪梅, 刘振祥, 等. 低温环境下放射性与火器复合伤后细菌学改变的研究[J]. 临床军医杂志, 2010, 38(6): 304-306.]

[10] Ding WW, Li JS. Damage control resuscitation for abdominal war injury[J]. Med J Chin PLA, 2014, 39(3): 180-183. [丁威威,黎介寿. 腹部战创伤后的损伤控制性复苏策略[J]. 解放军医学杂志, 2014, 39(3): 180-183.]

[11] Zhao DS, Pei GX, Wei KH,et al. Quantitative bacteriological study of gunshot wound in the limbs of dogs in hot and humid environment[J]. J First Mil Med Univ, 2001, 21(1): 8-9. [赵东升, 裴国献, 魏宽海, 等. 高温高湿环境犬肢体火器伤细菌学定量观察[J]. 第一军医大学学报, 2001, 21(1): 8-9.]

[12] Brook I. Recovery of anaerobic bacteria from four children with postthoracotomy sternal wound infection[J]. Pediatrics, 2001, 108(1): E17.

[13] Allison CE, Trunkey DD. Battlefield trauma, traumatic shock and consequences: war-related advances in critical care[J]. Crit Care Clin, 2009, 25(1): 31-45.

[14] Shen KJ, Ji SH, Liu ZX,et al. Pathological changes and infection characteristics of canine limbs with explosive injury in cold environment[J]. J Trauma Surg, 2009, 11(5): 448-450.[沈开金,吉善和, 刘正祥, 等. 高寒环境犬肢体爆炸伤后病理变化和感染特征研究[J]. 创伤外科杂志, 2009, 11(5): 448-450.]

Determination of common pathogenic bacteria of blast injury to the limbs in plateau area and related research

WANG Zheng-lei1, WANG Tao2, LI Yang1, ZHANG Wen-jin1, LIU Jian-hui1, KONG Jun1, GUO Ning1, GONG Ming1, SUN Peng1, FAN Wen-xian1, WANG Hai-bin1, QI Qi11Department of Orthopaedics,2Clinical Laboratory, 211 Hospital of PLA, Harbin 150080, China
This work was supported by the “Twelfth Five-Year Plan” Medical Science and Technology Research Project of PLA (CWS11J214)

ObjectiveTo investigate the common pathogenic bacteria and their drug susceptibility in the wounds in the limbs as a result of blast injury in plateau with a low temperature so as to provide a basis for prevention and treatment of war wound infection in such area.MethodsThe model of blast injury was reproduced to the hind legs of 800 rabbits in cold and dry plateau. 1, 3, 6, 12, 24, 48, 72 and 96h after injury, the general condition and vital signs of the wounded were observed, and bacterial culture, flora analysis and drug susceptibility test of excretion from wound tract, air, surface of snow, soil and animal fur were performed.ResultsMicrococciandBacilliwere found in air and snow.Bacillus subtilis,Escherichia coliandPseudomonas aeruginosawere found in soil, andStaphylococcus aureus,Acinetobacters,Pseudomonas aeruginosaandEscherichia coliin rabbit fur. The respiration and pulse became faster, and body temperature lowered after injury compared with that before injury. G+bacteria were found in most wound tract secretions, and the frequency of the bacterial strains in descending order wereBacillus subtilis,coagulase-negative Staphylococci,E. coli,Pseudomonas aeruginosa,Stenotrophomonas maltophiliastrains. The sensitive antibiotics for these G+bacteria were ofloxacin, ciprofloxacin, erythromycin. Susceptible G–bacteria were susceptible to ceftazidime, minocycline, sulfamethoxazole etc.ConclusionsThe growth of bacteria in the wounds as a result of blast injury grow slower in cold and dry alpine area. The time of debridement may be delayed for 2-3h. G+bacteria were main susceptible flora to antibiotics, and it is related to the bacterial flora of the surrounding environment, thus it is suggested that a combination of different antibiotics (ofloxacin, ciprofloxacin or erythromycin alone combined with ceftazidime, minocycline or cotrimoxazole alone) are needed to prevent infection after blast injury.

alpine zone; blast injuries; bacteriological techniques; microbial sensitivity tests

R446.51

A

0577-7402(2015)10-0849-04

10.11855/j.issn.0577-7402.2015.10.16

2014-12-05；

2015-08-24)

(责任编辑：胡全兵)

全军医学科技“十二五”科研项目(CWS11J214)

王正雷，主任医师。主要从事脊柱矫形及四肢创伤的基础与临床研究

150080 哈尔滨 解放军第211医院骨二科(王正雷、李阳、张文进、刘建辉、孔军、郭宁、宫明、孙鹏、范文宪、王海斌、齐琦)，医学检验科(王涛)