多舱室爆炸致兔骨折伤情分析

王 静，刘立洋，陈佳海，徐 成，胡 明，阮狄克

·军事医学·

多舱室爆炸致兔骨折伤情分析

王 静，刘立洋，陈佳海，徐 成，胡 明，阮狄克

目的探讨多舱室条件下爆炸冲击致骨折伤伤情特点，为密闭舱室爆炸时内部人员的防护及救治提供理论依据。方法 选取76只新西兰大白兔，赛拉嗪镇静后随机编号按距爆源不同距离放置。在钢板构建的多舱室模型中，使用大小2种常规口径舰炮实、裸弹作为爆源进行爆炸实验。死亡动物当场解剖，存活动物饲养观察24 h后处死解剖，均行X线检查。结果 实验动物死亡率59.2%；骨折发生率55.3%，以四肢为主。小口径实、裸弹与大口径实、裸弹致骨折率及邻舱机柜前、后整体骨折率比较，差异均有统计学意义(P＜0.05)。舱室爆炸伤实验动物直接死亡率高，晚期死亡率低。结论 舰船多舱室结构中，舱室整体结构及内部机柜结构对兔有一定防护作用；舰船舱室内爆炸伤多为多发伤，这与舱室构造、结构的强度以及冲击波在舱室内的反射、折射有关；爆炸致兔骨折伤以四肢为主，二次破片及抛掷碰撞是骨折的主要机制。现场仔细检伤，早期骨折固定，尽快实施治疗。

爆炸冲击伤；多舱室；骨折；伤情分析；兔

研究表明，海战伤情以爆炸伤为主，所占比例极高，伤处主要为头面部及四肢[1]。由于舰船为多舱室结构，单个舱室容积小，人员相对集中，海战中短时间内会出现大批伤员。国内的爆炸伤研究以陆战伤为多，主要研究装甲车密闭舱室内爆炸伤的伤情特点[2-4]，多舱室的舰船爆炸冲击伤研究鲜见报道。国外对于公共的密闭环境中爆炸冲击伤救治已有不少进展，但海战伤情资料解封极少。本研究依托典型舰船的材料及结构所建造的多舱室船体，观察舰船舱室内爆炸冲击对不同舱室兔的损伤，分析不同炸弹当量、舱室结构特点、冲击波传输特性、实验动物布放位置与动物伤情之间的关系，初步探讨多舱室条件下爆炸冲击致骨折伤特点，为后续对船员战时的防护与救治等进一步研究打下基础。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.2 实验弹药与引爆装置 大小2种常规口径实、裸弹，弹药引爆采用标准电控引爆装置，均由中国某工业集团有限公司提供。

1.1.3 实验舱室 按1∶1比例钢板焊接建造具有内部典型结构的多舱室船舶模型；由3个单舱室结构为4 m×2 m×2.5 m模型共同组成；舱室采用与船用钢动态力学性能相似钢材制造而成，上甲板厚为10 mm、下甲板后5 mm、舱壁厚度4 mm。每次爆炸后对破损舱壁进行修补，以保证多舱室的结构完整性及密闭性。

1.2 方法

1.2.1 实验分组 采用完全随机的方法分成4组，用于不同口径及弹药类型共4次实验，每组19只。给予药物镇静(赛拉嗪0.2 mL/kg)后采取腹侧面向爆炸点方式捆绑固定(图1)，根据位置不同分为5处。

图1 实验位置

实验按照先实弹后裸弹、先小口径后大口径的顺序进行，定义炮弹安放舱室为当舱、相邻舱室为邻舱、再邻舱室为隔舱。实验动物按所处舱室及机柜前、后位置完全随机分为5处。A:当舱机柜后0.5 m，兔5只；B:当舱机柜前0.5 m，兔2只；C:邻舱机柜前0.5 m，兔5只；D:邻舱机柜后0.5 m，兔5只；E:隔舱机柜后0.5 m，兔2只(图2)。

图2 舱室平面示意图

1.2.2 爆炸过程 远距离电控引爆炮弹后，立即清理爆炸现场，将实验动物依据呼吸、心脏停搏及瞳孔散大等体征检伤后分组。(1)死亡组:①当场死亡组；②伤后30 min内死亡组；(2)存活组。死亡组动物现场解剖明确伤情，存活组动物单笼饲养24 h后处死解剖明确伤情。伤情分析、解剖情况均由专人进行详细记录。检查压力传感器及接线状态，采用Wavebook 516A数据采集系统收集爆炸冲击波物理参数，后期Origin 7.0软件进行滤波和分析处理。

1.2.3 观察指标

战争的硝烟终于弥漫到了扬州，清军的铁蹄到了城门下，一开始，人们仍然信心满怀地战斗。可是，这马上的军队到了江南这种平原可以说是一马平川，毫无遮挡，没有地理屏障，没有坚固的城墙，这江南自古繁华地，从来不似北方要塞，致力于防守。而我们的部队，好多是才刚刚拿起武器的百姓，可想而知，这种抵抗无异于以卵击石。

1.2.3.1 爆炸冲击参数 通过实验中放置于舱室内的压力传感器测得爆炸时舱内冲击波压力峰值及正压作用时间。

1.2.3.2 实验动物伤情大体观察 以呼吸、心脏停搏及瞳孔散大等为标准判定实验动物是否死亡。死亡组动物由专人(2名)分别进行大体检伤后按照胸、腹部位的顺序解剖观察内脏伤情；肺损伤采用肺冲击伤分级记录，无伤Ⅰ级、轻度Ⅱ级、中度Ⅲ级、重度Ⅳ级、极重度Ⅴ级；骨折伤采用Gustilo-Anderson分级记录[5-6]。存活组大体伤情记录，观察24 h后行空气栓塞处死，然后同死亡组解剖查看伤情处理。专人(2名)分析判断伤情，如存在争议与第3人协商后确定。

1.2.3.3 存活动物功能评分 对存活动物进行爆炸后当场、爆炸后3 h、爆炸后24 h用改良Tarlov评分法[7]进行评估，由2名熟悉评分标准人员双盲独立测评，最后结果取2名记录分数平均值分级。

1.2.3.4 X线检查 所有动物尸体均用甲醛溶液防腐处理，进行X线检查，明确骨折伤情。

1.3 统计学处理 应用SPSS 21.0软件，各组死亡率之间的比较采用χ2检验；当n≥40，但至少有1个格子1≤T＜5时(T为理论频数)，用校正公式计算χ2值。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 舱内爆炸压力载荷数据 小口径裸弹爆炸:当舱第1个冲击波正压作用时间约为1.2 ms，第1个冲击波和第2、3个反射冲击波压力峰值见表1；邻舱第1个冲击波正压作用时间约为1.3 ms，第1个冲击波和第2个反射冲击波压力峰值见表1。

大口径裸弹爆炸:当舱第1个冲击波正压作用时间约为2 ms，第1个冲击波和第2、3个反射冲击波压力峰值见表1；邻舱第1个冲击波正压作用时间约为1.2 ms，第1个冲击波和第2个反射冲击波压力峰值见表1。压力时域曲线图见图3。

表1 不同口径裸弹在当舱及邻舱冲击波压力峰值(MPa)

图3 压力时域曲线图

2.2 伤亡情况及骨折伤情特点 76只兔爆炸后死亡45只，整体死亡率59.2%；其中，39只当场死亡，4只于30 min内死亡，2只于6 h后死亡。爆炸24 h后仍有31只动物存活；其中，小口径炮弹组存活21只，大口径炮弹组存活10只(表2)。影像学检查发现骨折动物共42只，骨折发生率55.3%；有多发骨折伤30只，占骨折71.4%。骨折共计121处；其中，头颅骨折11处(9.1%)、脊椎骨折16处(13.2%)、上肢骨折32处(26.4%)、下肢骨折62处(51.2%)，见图4～6。骨折动物:仅有1只存活，但在6 h后死亡；其余均速发死亡或者在30 min内死亡。存活动物无骨折伤。6只肢体破碎的实验兔均由大口径实、裸弹造成，位置在邻舱机柜前5只、当舱机柜前1只；2种口径炮弹爆炸时有肢体离断伤的6只实验兔均分布于邻舱机柜前。隔舱共布放8只动物，全部存活且无骨折伤，仅2只有轻度肺冲击伤。实验兔伤情分析汇总见表2。实验兔Tarlov评分见表3。

表2 实验兔伤情分析(n)

表3 实验兔Tarlov评分(n)

图4 小口径实弹爆炸致兔颅脑开放伤与X线片

图5 大口径实弹爆炸冲击后兔伤情与X线片

图6 部分骨折伤X线片

2.3 2种口径实、裸弹爆炸致骨折率 2种口径实、裸弹爆炸各38只动物骨折情况，小口径实、裸弹骨折率42.1%(16/38)，大口径实、裸弹骨折率68.4%(26/38)，差异有统计学意义(χ2＝5.322、P＝0.021，表4)。

表4 2种口径实、裸弹爆炸动物骨折情况[n(%)]

2.4 实、裸弹爆炸致骨折率 实、裸弹爆炸各38只动物骨折情况，实弹骨折率60.5%(23/38)，裸弹骨折率 50.0%(19/38)，差异无统计学意义(χ2＝0.852、P＝0.356，表5)。

表5 实、裸弹爆炸动物骨折情况[n(%)]

2.5 爆炸后当舱与邻舱机柜前、后动物骨折情况

2.5.1 当舱机柜前、后动物骨折情况 当舱机柜前、后4次实验分别布放8、20只，骨折率分别为75.0%(6/8)、65.0%(13/20)，差异无统计学意义(χ2＝0.424、P＝1.000，表 6)。

表6 爆炸后当舱机柜前、后动物骨折情况[n(%)]

2.5.2 邻舱机柜前、后动物骨折情况 邻舱机柜前、后4次实验布放各20只，邻舱机柜前骨折率75.0%(15/20)，邻舱机柜后骨折率40.0%(8/20)，差异有统计学意义(χ2＝5.013、P＝0.025，表7)。

表7 爆炸后邻舱机柜前、后动物骨折情况[n(%)]

3 讨论

通过实验数据记录，可以看到，大口径炮弹爆炸无论在当舱和邻舱压力峰值均大于小口径炮弹，且大口径炮弹在当舱正压作用时间较长，但邻舱两者正压作用时间相差不大。炮弹舱内爆炸时冲击波经过舱室内反复折射，在角隅处不断汇聚和增强，可出现多次压力峰值。大口径炮弹爆炸时，当舱压力值不但未随时间衰减，反而在一段时间内呈上升趋势。本实验中大口径炮弹致动物骨折率较小口径炮弹差异有统计学意义(P＜0.05)。

舱内爆炸时损伤因素包括爆炸冲击波、爆炸装置碎片、继发投射物等，另外还有高速、高温气流以及熔化的金属颗粒等[4]。本实验中，裸弹致伤的主要途径为炸药爆炸形成的冲击波，以及冲击波快速跃升过程中伴随形成的高温高压、抛掷摔伤和二次破片(指舱室壁及其他结构受损产生的碎片)等；而实弹除了上述致伤因素外还有爆炸时炮弹壳体断裂破碎及内置破片等杀伤元素。但实验结果显示，裸弹与实弹在致动物骨折率上无明显差异，检伤时发现裸弹爆炸也存在致动物骨折破片伤。说明舱室条件下爆炸时，二次破片可能是导致爆炸破片伤的主要原因。爆炸致实验兔骨折伤严重，多伴有肺、肝、胃肠等胸腹脏器损伤，复合伤情多且复杂，表明冲击波与破片联合致伤成为实验动物主要死因。实验兔肢体破碎仅发生在大口径炮弹爆炸时；而实验兔肢体离断伤在2种口径炮弹爆炸时均有，且都发生在邻舱机柜前位置。说明单纯舱室壁结构在爆炸冲击过程中对邻舱动物并未起到保护效果，相反在破坏力越大的弹药爆炸造成舱壁破损时带来的二次破片杀伤致速发死亡效果极大。

不同口径炮弹引爆后，处于隔舱机柜后实验兔全部存活且无骨折伤，邻舱机柜后实验兔有部分存活，特别是小口径裸弹爆炸后在当舱机柜后的实验兔全部存活；但大口径裸弹爆炸后，当舱机柜后实验兔全部死亡，且骨折及胸腹联合伤情严重。说明机柜结构在爆炸冲击中对实验动物能起有限的保护作用。存活动物大都有肺部冲击伤，当舱机柜后甚至全为中重度，但无骨折伤。说明肺虽为冲击波致伤的靶器官，但骨折伤对于爆炸冲击伤实验动物存活仍有重要影响；同时，冲击波对于机柜后死亡动物致骨折伤并非主要因素。

在相邻舱壁两侧的动物，即死亡实验兔除肢体破碎及离断伤外，小口径炮弹当舱多致ⅢA、ⅢB型开放性骨折；大口径炮弹当舱致骨折多为ⅢB、ⅢC型(图6)，即骨折多伴有周围软组织及血管损伤，伤道周围及深部存有破片、尘土、毛发等易致感染异物；而机柜后动物多处骨折少，为Ⅰ型或Ⅱ型。考虑为炮弹碎片及二次破片致伤是相邻舱壁两侧实验兔骨折的主要因素。头颅及脊柱骨折伤多发生在此位置，为碎破片直接击中致伤，多有局部解剖结构损毁。而机柜后动物的骨折更倾向于动压抛掷或碰撞作用所致，肢体骨折伤常见，下肢骨折占比最高。实验兔单处肢体骨折伤只有1例，且仅存活6 h。24 h后存活的实验兔均无骨折伤，且改良的Tarlov评分(表3)也显示存活实验兔爆炸后到24 h肢体与神经功能有明显的恢复过程，从侧面反映骨折伤对爆炸后实验动物生存状态的影响。

因此对于多舱室爆炸的防护可从多角度考虑:首先，在舰船舱室设计时可考虑开辟泄爆构造，减少当舱内遭爆炸时冲击波致伤压力和正压作用时间[8]；其次，相邻舱室壁分隔结构可适当加强，减少爆炸时二次破片的产生，减小爆炸当舱对邻舱的影响；再者，舱内人员可佩带新型、实用且价格合理的防护装具，如抗冲击波头盔、抗冲击波胸带、胸腹防护服等，减少躯干及主要脏器的影响[9]；最后，爆炸预警时舰员战斗岗位可提供固定用途的设置，减少被抛掷和碰撞致伤。

总体舱室爆炸伤实验动物有直接死亡率高、晚期死亡率低的特点，存活动物伤情以单纯肺冲击伤为主。但爆炸实验兔有4只30 min内死亡、2只6 h后死亡，其中骨折伤3只。表明舱室内爆炸虽然速发性死亡率高，但仍存有部分伤重者急需救助，骨折伤对存活率和致残率有重要影响。多舱室条件下，爆炸伤复杂伤情，急救更需要注重“白金10 min”和“黄金1 h”时效。赞同学者[10-12]的爆炸伤急救CABC[control seriou hemorrhage(控制大出血)，airway(开放气道)，breathing(呼吸)，circulation(循环)]原则，即急救检查战伤优先制止威胁生命的大出血后开放气道，再维持呼吸和有效循环。多发伤救治的首要问题是挽救生命、稳定伤情，骨折伤的早期救治不容忽视。本实验中，爆炸冲击致动物骨折伤以肢体长骨为主，常伴有血管损伤，但伤情多发时不易被发觉。因此，早期检伤诊断和快速恢复伤肢灌注是初期救治的关键。在爆炸现场对于开放性肢体骨折，现场检查无血管损伤，可加压包扎患处，器材暂时固定伤肢，防止骨折片或断端移动过度分离以及对软组织、血管造成进一步的损伤。有脊柱损伤时强调救治时保持脊柱稳定，可用平托法搬运伤员，避免脊柱弯曲将可能的碎骨挤入椎管，加重脊髓损伤。后送到上一级救治机构，在整体伤情稳定时可对伤者及早行确定性固定，尤其对多段多处骨折行内固定术；对伤情危重或局部软组织损伤严重者先行初步固定，再视伤情进行确定性治疗，受伤时间长或创口组织难以恢复稳定的伤者可先选用外固定支架[13-14]。因此，要注重平时舰员的战场自救互救训练，增加配备止血、骨折固定和补液器材，加强救援人员快速检伤和分级的能力，保证后送通道通畅等，以减少海战爆炸冲击伤伤员死亡率及伤残率。

通过实验观察多舱室条件下爆炸冲击致动物骨折伤特点，初步探讨了多舱条件下爆炸冲击致伤机制，提出了多舱室条件下爆炸冲击伤的防护及救治措施。研究存在的不足有样本量尚小，对骨折伤情还缺乏组织学及病理学观察。本研究为以后多舱室爆炸冲击伤的研究及艇员的防护与救治打下了良好的基础。

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Analysis on the fracture of rabbits induced by multiple cabins explosion

WANG Jing1，2， LIU Liyang2， CHEN Jiahai2， XU Cheng2， HU Ming2， RUAN Dike2
(1.Department of Orthopaedics， the First Affiliated Hospital of the Fourth Military Medical University，Xi’an Shaanxi 710032， China； 2.Department of Orthopedics，Navy General Hospital， Beijing 100048， China)

ObjectiveTo explore the characteristics of the rabbit fracture in multiple cabins explosion，in order to provide theoretical basis for the protection and management of the wounded.Methods A total number of 76 New Zealand white rabbits were sedated by xylazine，the random numbers place at different distance from the burst source.Two conventional caliber naval gun real/naked shells were used as the explosive source in multiple cabins，which was build by steel plates.Dead animals were dissected while the survived animals were dissected after observing for 24 hours，all of the animals were taken the X-ray examination.Results Experimental animal mortality was 59.2%，and the incidence of fractures was 55.3%in multiple cabins after explosion，limbs were given priority to the fracture.The fracture rates between different caliber ammunition groups were significant difference(P＜0.05)，the fracture rates between the front and behind the cabinet in adjacent cabin had significant difference(P＜0.05).The immediately mortality rate after explosion was higher，and late mortality rate was lower in blast experiment under the condition of multiple cabins.Conclusion The overall structure of the cabin and the internal cabinet structure have some protective effects on rabbits.Compound injury is the mainly blast injury，which is related to the strength of the structure and shock wave after the reflection and refraction.Limb fracture is the most of the wounded，fragment and throwing collision may be the main mechanism.Careful examination at the explosive site， early fracture fixation， and as soon as possible treatment are the principle for management of rabbit fracture.

Explosive injury； Multiple cabins； Fracture； Casualty anlysis； Rabbits

R826.51；R683.4

A

2095-3097(2017)05-0291-05

10.3969/j.issn.2095-3097.2017.05.009

全军重点项目(BHJ14C011)

710032陕西西安，第四军医大学第一附属医院骨科(王 静)；100048北京，海军总医院骨科(王 静，刘立洋，陈佳海，徐 成，胡 明，阮狄克)

阮狄克，E-mail:ruandikengh＠163.com

2017-03-30 本文编辑:徐海琴)