爆震伤对人体组织器官影响研究进展

2022-11-15王卓君史秀云丛培芳金红旭

临床军医杂志 2022年3期

王卓君，刘颖，史秀云，丛培芳，金红旭

1.锦州医科大学北部战区总医院研究生培养基地，辽宁沈阳 110016；2.北部战区总医院急诊医学科，辽宁沈阳 110016

随着现代局部地区军事冲突频繁发生，爆震伤已成为威胁军队人员生命安全的主要损伤类型。除军事战争中存在炸药的使用外，生活中煤气和天然气的不合理使用、恐怖分子制作的简易炸药等都增加了爆震伤的发生概率。由于爆炸发生突然、存在无法预知性、区域范围广泛、破坏力大，医疗机构面临着全新的、独特的分诊、诊断及处理挑战[1-2]。爆震伤特点是外轻内重(体表损伤轻而内脏损伤重)、发展迅速(中度以上的冲击伤病情发展快)、常发生在多部位而导致多器官功能损伤，因此，医护人员检查时必须全面仔细，以免漏诊[3]。现就爆震伤原理、分类及其对组织器官的影响作一综述。

1 爆震伤原理

爆炸是一种将大量能量以热力、动能及超压冲击波的形式快速释放的过程，可以是化学反应、机械过程或核现象所产生的结果[4-5]。爆炸物可分为低阶炸药和高阶炸药。低阶炸药，例如火药，通过一个称为“爆燃”的过程以亚音速燃烧释放能量；高阶炸药以超音速爆炸，然后迅速将爆炸物转化为高压气体并释放极大能量[6]。在高阶炸药能量释放过程中，产生的能量使瞬时正压上升，甚至高于大气压，在理想环境中，这种正压上升达到“过压”的峰值后，压力会迅速呈指数级下降，并出现更长的负压阶段，最终返回基线。随着正压的不断增加，巨大能量可以导致周围介质(空气或水)被压缩，形成以径向向外传播的“冲击浪”，随后形成“爆炸风”—一种高速气体远离爆炸，同时出现一种返回到爆炸中心的释放波。冲击浪和爆炸风的结合被称为冲击波[5]。冲击波作用于人体，会导致一系列损伤。

2 爆震伤分类

美国国防部指令将爆炸导致的损伤分为5种类型：(1)原发性爆炸损伤。冲击波直接作用机体导致的损伤即爆震伤，其主要影响密度差异显著的界面，如耳、肺、胃肠道等。(2)继发性爆炸损伤。爆炸产生的碎片或环境中的碎石直接冲击机体导致的非穿透性或穿透性创伤。(3)三级爆炸伤害。冲击波及气流造成伤员物理位移而引起的损伤，如外伤性截肢、胸腔挤压伤等。(4)四级爆炸伤害。爆炸引起的化学和热损伤，主要是烧伤、吸入性损伤等。(5)由细菌、病毒、化学制剂或辐射物质造成爆炸后引起的放射性损伤和机体对燃料或金属的反应[6-11]。

3 爆震伤对人体组织器官的影响

爆震可产生巨大的冲击波，冲击波击中人体时释放出的能量可以造成各种损伤。当压力瞬态与人体相互作用时，部分冲击波被反射，部分被吸收，软组织、血管、充满空气或液体的腔室(如肺、肠、脑等)之间的界面特别容易受到损伤。肺冲击伤是造成伤员现场死亡的主要原因，鼓膜穿孔是原发性爆炸损伤的特征性损伤之一。

3.1 耳损伤发生爆炸时，高压的气体从爆炸中心膨出，同时压缩周围的空气，形成爆炸超压波，在体内的空气—组织界面施加力，因此，爆炸性耳损伤极为常见。爆震伤可引起听力功能障碍，主要症状为耳鸣、听觉过敏、鼓膜穿孔、暂时或永久听力损失等[12-13]。在爆震伤发生时，鼓膜对压差非常敏感，暴露在35 kPa压差时就存在穿孔风险，如果压力过高，甚至可以引起中耳小骨脱位[14]。所有爆炸性耳损伤患者均应行耳镜检查鼓膜情况，计算机断层扫描可用于检测中耳小骨的损伤程度。鼓膜和中耳小骨损伤可自发性愈合，或通过手术修复来达到良好的恢复效果，因此，鼓膜和中耳的爆炸损伤虽然常见，但并不是导致长期残疾的主要原因。值得注意的是，爆炸性鼓膜损伤与其他原因所致鼓膜损伤的最大区别是爆震伤后鼓膜处可能植入弹片或其他碎片，因此，在为爆震伤所致鼓膜穿孔患者行鼓室成形术时，有必要注意清除植入的弹片或其他碎片，同时使用内镜辅助检查[15-16]。爆炸发生后，由于受到强大的气体波冲击，患者可立即出现严重的听力缺失，如果内耳无明显损伤，一般这种情况是暂时性的，听力可在几个小时后恢复。最具破坏性的爆炸性耳损伤之一为耳蜗损伤引起的永久性听力损失，其具有不可逆性，目前尚无较好的救治方法，严重影响受伤者的生活质量。除了爆炸对耳部有直接损坏外，直接暴露耳部的机体在爆炸发生后会明显出现心率和血压下降，呼吸增快，甚至呼吸停止，即爆炸冲击波可通过耳道等听觉系统导致自主神经紊乱，从而间接影响心、肺及大脑功能[17]。

3.2 肺损伤爆震伤致肺损伤的定义为：在爆震后12 h内具有影像学及临床证据的急性肺损伤，而不是由继发性损伤及三级损伤所引起的肺损伤[18]。爆炸性肺损伤是冲击波对人体造成的直接后果，是爆炸受害者死亡的主要原因[19]。不同密度的肺组织表面产生的压力差不同，因此，冲击波作用于其表面可导致直接肺损伤[1，20]。有学者通过建立大鼠爆震伤模型模拟爆炸状态，考虑爆炸性肺损伤的严重程度与损伤距离、峰值超压和超压脉冲、爆炸时受害者的位置及环境等有关[21]。冲击性肺通常用来描述严重的爆炸性肺损伤，其机制可能与肺泡内气体快速压缩及扩张导致的肺泡破裂有关，主要表现为肺挫伤、肺泡毛细血管破裂、肺内出血和水肿等，同时可能并发气胸、血胸、支气管胸膜瘘、脂肪栓塞、肺泡性肺静脉瘘、空气栓塞等其他胸部损伤。咳嗽和呼吸困难是公认的常见症状，起初为干咳，随后可逐渐出现泡沫痰、咯血及胸骨后疼痛等。体格检查时，胸部表面可能没有明显的损伤，但系统检查后，可发现肺损伤的证据，包括呼吸暂停、呼吸急促或低通气、缺氧和紫癜、胸部感觉迟钝、呼吸音减弱等[5，22]。心动过速、呼吸急促及发绀可反映损伤的严重程度，严重受伤者会继续发展为急性呼吸窘迫综合征。在评估冲击性肺损伤时，以下诊断干预措施特别关键：(1)胸部X线片可将肺损伤的严重程度进行初级分类并监测损伤过程。冲击性肺损伤在X线上通常表现为双侧斑片状浸润，呈“蝴蝶”状影，提示中央纵膈和外周实质损伤。此外，胸部X线片还能显示血胸、气胸、异物、心包积液、骨折、皮下气肿等。(2)胸部CT可用于进一步检测、评估肺泡及实质出血情况，气胸的分布和范围，以及是否需要通气支持[23]。有研究发现，CT定量肺密度分析有助于区分爆震伤引起的肺损伤和其他非爆炸暴露引起的肺损伤[23]。(3)脉搏血氧仪和动脉血气分析可评估低氧血症水平，对肺损伤的严重程度进行分级，还可用来跟踪爆炸性肺损伤的进展或恢复情况，指导呼吸机的使用[24-25]。一般孤立性爆炸性肺损伤的治疗处理方式与肺部挫伤类似，而合并其他损伤的复杂性爆炸性肺损伤需要高流量吸氧以预防低氧血症，同时应注意继发性肺水肿、大咯血及气道损伤等并发症，若出现以上并发症，应立即干预以保证气道通畅。爆炸性肺损伤患者大多数需要在重症监护室进行支持性治疗，大约80%的患者将需要机械通气。经过治疗，70%的爆炸性肺损伤患者可治愈出院，对长期肺功能无明显影响。

3.3 腹部损伤爆震伤导致的腹部损伤较肺损伤少见，多为弹片和飞行的碎片造成的穿透伤，爆炸波造成的腹部损伤不常见。爆炸引起的腹部损伤中，常见的是消化道(胃、十二指肠、小肠和/或大肠)损伤，而肝、肾、脾等实质器官损伤较为少见。主要临床表现为腹痛、腹泻、腹胀、恶心、呕吐、睾丸疼痛等，严重者可能表现为便血、呕血、腹膜刺激征等症状[15]。在接诊爆震伤患者时，应注意：当患者出现不明原因的低血容量时应警惕腹部损伤。结肠是最常见的出血及穿孔区域之一，肠穿孔可急性发作，也可能延迟48 h才出现，因此，爆炸性腹部损伤经常被脑、胸部、四肢等严重损伤所掩盖，造成诊断延误[11，15]。其诊断关键在于反复的临床检查，腹部爆炸损伤的影像学CT表现为气腹、与血液不一致的游离腹腔内液，以及肠壁或肠系膜附近的“前哨血块”。目前，穿透性躯干伤口和身体4个或4个以上区域的损伤已被证明是腹部损伤的预测因素，并有助于指导爆炸受害者分类[26]。

3.4 脑损伤爆炸效应对中枢神经系统可以造成重大损伤，爆炸性创伤性脑损伤通常被称为现代战争的标志性损伤。爆炸性脑损伤的损伤机制包括：爆炸超压波对脑和头骨结构直接进行损伤；爆炸超压波引起脑内组织的宏观平移和旋转加速度，从而导致脑组织损伤；吸收波直接通过颅传输造成血管灌注系统及脑脊液损伤；爆炸超压波通过胸腔和腹部血管传递能量，以及迷走神经间接介导的心动过缓、低血压引起脑灌注不足，导致间接性爆炸性脑损伤。有研究表明，血脑屏障的破坏是爆炸性创伤性脑损伤的一大标志[26-28]。一般来讲，爆炸性创伤性脑损伤包括轻度、中度、重度创伤性脑损伤。美国国防部认为，轻度创伤性脑损伤是头部创伤，意识丧失30 min，意识改变不超过24 h，或24 h创伤后出现健忘症。轻度创伤性脑损伤患者的格拉斯哥昏迷评分为13～15分，虽然症状轻微，但可能会造成严重的生活质量负担[29]。军事急性脑震荡评估是初始评估轻度创伤性脑损伤的简易方法[26]。脑震荡越来越被认为是原发性爆炸损伤的后遗症。脑震荡综合征的症状与创伤后应激障碍综合征和重度抑郁症相似，包括头疼、眩晕、疲倦、对光或噪声敏感性增强、睡眠障碍和注意力不集中等，甚至出现焦虑、抑郁和其他性格改变。因此，爆炸后脑震荡综合征的诊断和处理充满了挑战性。由于心理威胁和压力，爆炸暴露会增加创伤后应激障碍和重度抑郁症的发生概率，因此，在爆炸事件发生后，要定期观察患者的性格改变，若发现问题，及早进行干预，以改善患者预后。当中等强度爆炸波作用于小鼠后，小鼠可有呼吸暂停、癫痫、尿失禁等症状，随后可出现蛛网膜下腔出血、脑水肿、脑挫裂伤等，即中度创伤性脑损伤[19]。中度创伤性脑损伤的格拉斯哥昏迷评分为9～12分，患者需转入神经外科进行治疗，若病情进展，可发展为重度脑损伤。爆炸相关的严重创伤性脑损伤特征是脑水肿、颅内出血、迟发性脑血管痉挛、假性动脉瘤形成等。重度创伤性脑损伤的格拉斯哥昏迷评分为3～8分[27]。

3.5 其他部位损伤 (1)心脏损伤：心脏可能因为胸部冲击波或空气栓塞导致冠状动脉挫伤而发生损伤。除了游离壁或室间隔破裂、心脏压塞等直接损伤外，冲击波可导致血流动力学障碍，出现心动过缓、低血压及呼吸暂停三联征，其机制为冲击波冲击胸腔后使C纤维介导的迷走神经兴奋，最终引起心源性休克。室性早搏和心脏停搏也是爆炸性心律失常的常见类型[10]。战斗性创伤也可增加动脉硬化的发生率[30]。(2)眼部损伤：在爆炸幸存者中，10%以上的患者存在严重眼部损伤，爆炸碎片导致的穿透伤是常见类型。根据2015年天津爆炸事件总结得出常见的眼部损伤包括视力下降、脉络膜损伤、视网膜脱离或破裂、玻璃体出血等，且患者预后较差，因此，应对爆炸幸存者进行常规眼部检查[31]。(3)四肢损伤：大多肢体损伤由穿透性损伤继发而来，骨筋膜室综合征和挤压综合征是比较难处理的情况，及时的止血和清创处理可明显改善患者的病情及预后。对因爆炸和枪击受伤的军人可果断尝试血管修复和肢体挽救[32]。