爆炸伤合并冻复合伤相关机制研究进展*

陈 园 王占鹏 李庆新

1 甘肃中医药大学第一临床医学院，甘肃省兰州市 730000； 2 联勤保障部队第九四〇医院胸外科

爆炸—冻复合伤(Explosion-frozen compound injury)是爆炸过程中产生的巨大能量和低温同时或先后作用于机体后，导致机体出现两个以上解剖部位或脏器出现严重创伤的一种复合型损伤。由于两种致伤因素先后作用于机体，因此，机体出现的损伤程度较单一的冻伤或者爆炸冲击伤更严重，病情更为复杂。目前国内外对爆炸—冻复合伤致伤机制及相应救治措施等方面研究鲜有报道。

1 爆炸伤特点及对机体影响

1.1 爆炸伤的流行病学与致伤特点 爆炸的实质是高能量在极短时间内激烈释放的过程，爆炸伤具有突发性、成批性、伤情复杂、隐匿性等特点。随着军事冲突与社会经济失衡，爆炸性事件逐年增多，据国际反恐中心的数据，近10年间，与爆炸伤相关的恐怖袭击数量提高了8倍[1]。通过对爆炸受害者临床调查分析，幸存者的即时死亡率为13%，住院率为30%，头部创伤是早期和晚期死亡的主要原因[2]。爆炸伤形成的主要原因是爆炸时产生的高温高压气体将空气压缩形成的冲击波，冲击波形成的剪切力作用于机体后会形成穿透伤和钝伤，因此爆炸伤往往都是与钝伤或者穿透伤合并的复合伤。按照损伤程度，通常将爆炸伤分为四个等级：一级爆炸伤也称原发冲击伤，为高能量爆炸物致伤所特有，是指冲击波通过内爆、剥落、惯性等效应在体内的直接作用，损伤具有里重外轻的特点；二级爆炸伤为炸弹壳碎片所致的穿透伤；当冲击波将受害者推到硬物表面或者物体掉落受害者身上时就会发生三级爆炸伤；四级爆炸伤则是与爆炸相关其他伤害的综合类型，包括烧伤、窒息、毒素和心理创伤等[3]。

1.2 爆炸伤对机体影响机制 爆炸伤对机体的损伤机制可分为短期效应和晚期效应。短期效应包括早期炎症反应、应激反应、血流动力学改变、循环系统障碍及物理损伤与直接冲击伤，通常发生在爆炸伤后数分钟至数小时内。爆炸产生的冲击波作用于机体后，一定范围内的生命体即刻会产生应激反应，机体内肾上腺素和性激素含量发生明显变化，从而导致呼吸暂停、心动过缓及低血压和心输出量下降，可持续至伤后数小时；同时冲击波作用于机体瞬间释放能量，导致空腔脏器及皮下毛细血管网广泛破裂，上皮细胞及红细胞的损伤会释放大量炎性因子及细胞器，促进氧化自由基形成，从而启动氧化应激反应和炎性反应[4]。王俊康等人实验表明爆炸冲击伤后猪在伤后3h内血气指标(氧分压、血氧饱和度及pH值)降低，更易发生酸碱平衡紊乱[5]。Ming T等学者实验表明爆炸伤后家兔在3～6h内血流动力学状态明显恶化，更易发生休克及呼吸衰竭等并发症[6]。爆炸伤的物理损伤机制为爆炸时产生的高温高压气体所形成的高气压，常以剥落、内爆、惯性三种形式对身体造成伤害[7]。剥落即由高密度介质向低密度介质位移，心内膜和心肌损伤引起的心脏出血可能是由于剥落效应。内爆则是由小密度介质进入大密度介质，当冲击波通过含有气体或空腔的液体介质传播时，液体不会被充分压缩，而气体迅速积累能量，形成大量新的压力波源，致使肺、胃肠道、鼓膜等空腔脏器受伤。惯性是冲击波以不同速度进入不同密度组织的剪切力，组织越疏松，冲击波通过的速度越快，就容易造成不同组织分离，如肋骨和肋间组织，肠道和肠系膜的分离[8]。晚期效应发生于冲击伤24h之后，包括全身炎症反应、氧化反应、血管通透性改变及神经细胞的损伤与凋亡。肺泡上皮细胞及血管内皮细胞受损使得细胞内血红蛋白及坏死物质释放至周围组织，进一步导致机体出现早期炎症反应的放大。Changci Tong等的实验表明机体遭受爆炸后会导致炎性因子升高，蛋白质氧化和硝化增加，随着炎性因子的增多，会导致肺部的进一步渗出，进而导致急性呼吸窘迫综合征的发生[9]。炎性反应的本质是血管通透性改变及白细胞渗出，随着炎性介质释放及炎性细胞渗出，损伤区进一步会出现肺水肿，从而引起肺通气及换气功能障碍，导致全身出现低氧血症。

2 冻伤特点及对机体影响

2.1 冻伤致伤特点 冻伤是在寒冷潮湿环境下当体表温度降至零下0.5℃以下时对周围组织的直接损伤。冻伤在寒区部队官兵中很常见，对驻北方高原寒区保障部队流行病学调查发现冻伤发生率为9.35%，主要冻伤部位包括手44.21%、足趾37.89%，其中40.4% 的患者最终进行了肢体截肢[10]。但近年来由于全球气候的变化及户外运动的流行，冻伤患者的数量已经从军人过渡到平民，其中户外旅行的运动员占平民冻伤病例的1/3。一项针对我国北方冻伤住院患者的研究发现，冻伤的易感因素包括酗酒(41.67%)、吸烟(37.18%)和精神疾病(14.11%)，其他风险因素包括吸烟引起的血管收缩、反复冻伤、糖尿病和血管功能不全等[11]。冻伤可分为冻结性损伤和非冻结性损伤，非冻结性损伤是指机体暴露在0℃以上的低温潮湿环境时造成的损伤，如冻疮、浸渍足等，而冻结性损伤常发生于0℃以下。两者的治疗、预后及远期功能有着明显差异，因此根据受累深度可将冻伤可分成4度:Ⅰ度冻伤受损仅在表皮层，愈后好，不留瘢痕；Ⅱ度达真皮层，可有透明或乳状液体的水疱；Ⅲ度累及皮肤全层，可伴血性液的水疱，伤后出现长时间的疼痛或感觉过敏，并留有瘢痕；Ⅳ度冻伤累及皮下脂肪组织、肌肉组织甚至伤及骨组织，伤后可出现痛温觉丧失，治疗后多出现远期功能障碍[12]。

2.2 冻伤对机体的影响机制 冷损伤对机体主要致伤机制包括低温暴露引起的细胞直接损伤以及复温后造成的微循环障碍和全身炎症反应等间接损伤[13]。当机体处于寒冷环境下时，在神经—体液的调节模式下首先会收缩外周血管以维持重要脏器热量，长期处于冻结点温度时，细胞外液及细胞内液则会相继形成冰晶，冰晶的形成促进了细胞膜蛋白结构、细胞膜运输通道及细胞膜骨架的破坏，改变了细胞内环境稳态及电解质平衡，从而导致细胞结构损伤甚至细胞死亡，进一步导致全身炎症介质释放、局部微环境障碍。冷损伤同时会使心肌细胞及部分神经细胞发生程序性死亡。相关实验研究表明，心肌细胞在受到冷刺激后，细胞内活性氧会作用于核小体之间的组蛋白，从而导致DNA降解、细胞凋亡。冷损伤对于微循环障碍最主要病理变化是血管痉挛及内皮细胞损伤[14]。外周循环中血管收缩和血管扩张的交替变化是导致四肢冻伤的主要原因，而内皮细胞受损使血管基底膜的通透性的改变、血小板黏附和聚集增加，从而导致血栓形成、红细胞外渗及组织水肿[15]。炎症反应是冻伤组织复温后最重要的病理变化。在深度冻伤中，细胞坏死崩解，各种细胞器释放入血，加速了IL-1、IL-6等炎症因子的释放，复温后四肢微血管血流再灌注导致炎症进一步加重，相关研究表明活性氧代谢物和多形核白细胞(PMN)与再灌注炎性反应密切相关[16]。

3 爆炸—冻复合伤特点及对机体影响

3.1 爆炸—冻复合伤特点 该复合伤致伤特点既有爆炸伤和冻伤各自对机体的影响，又有两种致伤因素共同作用，因而对机体的影响存在叠加、促进等协同作用。所以要综合两种损伤机制来分析复合伤的致伤特点和机制及对机体的影响。但目前国内对此种复合伤的致伤机制及对机体影响并无详尽研究。袁凤丹等[17]学者通过BST-Ⅰ型生物激波管成功建立了爆炸冲击波损伤模型。苗明三等[18]研究表明可通过液氮法、低温乙醇浸泡法及模拟高原低氧复合冷冻法等方法制备不同损伤程度的冻伤模型。虽然目前尚未有爆炸—冻复合伤动物模型建立，但学者杨臣礼等[19]通过结合单一损伤模型成功建立了火器—冻复合伤动物模型，并阐明了复合伤损伤特点既包括多种致伤因素协同作用，也包括拮抗作用。本课题组通过该方法成功建立了爆炸—冻复合伤大白兔模型，并将进一步探究其病理生理学机制。

3.2 爆炸—冻复合伤对机体影响 机体遭受爆炸—冻复合伤后，两种致伤因素形成协同作用，进一步放大对机体的损伤程度。因此，机体血流动力学、酸碱平衡的紊乱程度及炎症反应较单一损伤更严重，尤其是伤后黄金第1小时。有关火器—冻复合伤的实验表明大白兔复合伤后的血液心肌酶谱指标显著升高[19]，早期血流动力学紊乱程度更严重[20]。当机体遭受爆炸—冻复合伤时，在全身凝血功能异常基础上，冲击波效应导致肺泡破裂，全身低氧血症及炎性渗出加重，此时机体处于低氧及酸中毒状态，因而外周微血管血流量进一步降低，使爆炸伤所致的失血、组织坏死、血流动力及血栓形成效应重于常温下爆炸伤。此时冻伤对于爆炸伤损伤起到了间接促进作用，而爆炸伤对冻伤所致外周微循环障碍、血液凝固性增强及血栓形成以及各种损伤效应会起到放大作用，所以机体损伤较单一爆炸伤或冻伤严重。

4 诊断与治疗

4.1 爆炸伤诊断与治疗 爆炸产生的巨大能量作用于患者后会出现穿透性伤和钝性创伤，结合明确爆炸伤病史及开放性损伤，穿透伤较容易确诊。但钝性损伤的判断应根据损伤后组织器官所表现出的症状、体征、相关检验检查及损伤后出现的晚期效应来进行综合诊断。钝性损伤主要为机体内空腔脏器，冲击波作用于机体后常导致患者出现鼓膜破裂、听骨断裂、肺泡出血、空气栓塞及内脏破裂伴气腹等脏器损伤，晚期可出现创伤性脑损伤、创伤后应激障碍(PTSD)、创伤后血流动力学紊乱及全身炎症反应等晚期效应[21]。因此，可结合患者临床表现，实验室检查包括电解质、动脉血气分析，影像学检查包括CT、超声、耳镜及腹部X线平片等方法协助对钝性损伤的诊断。爆炸伤严重程度与爆炸物性质、爆炸物质量、爆炸距离等多种因素密切相关，因此，战场环境下应首先对伤病员进行分拣分级。可结合伤病员的呼吸、脉搏、心率、血压及血流动力学等简单指标，将伤员快速分为轻伤、可延迟治疗、需立即治疗、死亡或期待疗法四类[22]，并根据不同分类及不同受伤部位选择对症治疗方案。对于Ⅱ、Ⅲ级爆炸伤导致的开放性或有穿透性伤口的伤病员，快速予以止血、抗休克、固定等急救处理，并积极转移至医院进一步治疗。生命体征平稳后，应快速通过实验室检查及影像学检查明确受伤范围及程度，积极进行损害控制性复苏和手术治疗，以降低全身并发症、提高患者存活率。

4.2 冻伤的诊断与治疗 通过对患者受伤环境及典型的临床表现，如冻伤部位出现青紫、水疱、组织坏死等，可做出初步诊断。但仅根据皮肤冻伤情况是无法反映深部组织损伤范围，尚不能为后续治疗方式提供依据，而影像学的进步为冻伤范围的界定及程度的诊断提供了有力帮助。血管造影(DSA)可以通过显示动脉充盈状态和动脉分支数目来帮助评估冻伤的肢体是否需要截肢，是早期评估冻伤程度的重要方法；静脉放射性核素99mTc扫描不仅能显示冻伤病变组织，还可用于预测组织活性，对于深度冻伤患者选择溶栓还是截肢治疗具有指导作用[23]；核磁共振(MRI)及核磁共振血管成像(MRA)的优势在于可以同时显示闭塞血管和周围组织的存活情况，并且可以清楚地显示缺血组织的边界，具有更广泛的应用前景，目前认为该技术是一种可靠的冻伤诊断方法。冻伤实质是一种缺血性血管损伤，因此，现场救治的关键是迅速复温、改善血液循环、防止全身并发症发生。用37～42℃温水进行复温，能够使体液中的冰晶溶解，改善局部血流，有利于细胞功能结构的恢复。使用低分子右旋糖酐及温暖的液体不仅能改善微循环，还可降低血液黏度，使脱水患者在早期治疗中获益。对于危及生命的严重复合伤患者应按照ABC顺序进行现场急救。转移至医院后，根据患者冻伤程度进行相对应治疗。Ⅰ～Ⅱ度冻伤实质是渗出性炎，易合并感染，抗炎激素和抗菌药物配合涂抹疗效显著，通常不会出现循环障碍及远期功能障碍。Ⅲ～Ⅳ度冻伤属重度冻伤，由于冻伤累及局部血管及深层组织，常伴有组织坏死及血管内皮受损，因此对于该冻伤程度患者应在解冻后积极行影像学及放射性核素检查，了解血管堵塞情况及坏死组织范围，根据结果进行溶栓治疗或手术治疗，并辅以药物及高压氧舱治疗[24]。目前，对于冻伤治疗的探究脚步仍未停止，最新研究表明中草药提取物及基于纳米技术的治疗剂能显著改善伤口愈合，减少血管并发症[25]。

4.3 爆炸—冻复合伤的诊断与治疗要点 目前国内外对于该复合伤的研究比较匮乏，尚无明确指南及诊断标准，但结合伤病员暴露环境及受伤病史可做出初步诊断。由于复合伤先后受到多种致伤因素，病情发展迅速，致死率较高，因此对于复合伤的治疗原则应在战场环境下立即进行急救措施，在保证生命支持的前提下进一步明确受伤程度，并给予个性化治疗。其治疗措施应包括现场紧急救治及院内个体化治疗两个方面。现场急救是将患者转移现场环境并给予基础生命支持到患者生命体征平稳的阶段。对于爆炸—冻复合伤伤者，首先需要脱离爆炸现场，避免二次损伤，其次评估复合伤损伤程度，如损伤较轻，可立即实施止血、抗休克及复温等紧急处理，生命体征平稳后及时送至医院进一步治疗。若损伤较重，应使伤者尽快脱离低温环境并在黄金1h内予以复温、补液、纠正酸碱平衡紊乱等对症处理。在行液体复苏时建议将液体加温至37～40℃后输注，可同时达到体内复温和维持有效循环血量的目的[26]。在复温的同时应密切关注伤者生命体征变化，预防因外周寒冷血液迅速回流引起中心体温过快下降导致的复温性休克。转移至医院后，需要进行手术、抗感染、抗休克及预防并发症等治疗。对于复合伤患者而言，手术要求迅速有效，首先抢救生命，其次是保护脏器功能，手术的顺序应遵循紧急手术(心脏及大血管破裂)、急性手术(腹内脏器破裂、腹膜外血肿、开放骨折)和择期手术(四肢闭合骨折)的顺序；复合伤患者较单一损伤患者有效血容量降低，酸碱平衡紊乱更为严重，更易出现感染，因此应积极应用覆盖革兰阳性和阴性菌及厌氧菌的广谱抗生素预防感染；后续治疗还包括预防脑水肿及肺水肿的发生，通过早期应用脱水剂、气管解痉药、有创呼吸、氧疗及相应药物等方案进行治疗。

综上所述，尽管目前国内关于单一爆炸伤及冻伤的致伤机制、诊治标准有着广泛而深刻的研究，但关于复合伤对机体的损伤机制及诊疗方案的研究仍不全面。目前仅有部分学者研究了火器—冻复合伤、烧—冲复合伤相关机制。笔者相信，能够在前人已成功建立复合伤模型的基础上研究爆炸—冻复合伤的致伤特点，并能够更深入阐述该复合伤的病理生理改变和致伤机制。