便携超声辅助高速破片致肝脏穿透伤动物模型的建立及评价

钟兆明，高建新，单毅，张璇，王雪娟，赵阳,5，李程程,5，吕发勤*

1.南方医科大学第二临床医学院，广东 广州 510515；2.解放军总医院第三医学中心超声科，北京 100039；3.解放军总医院第一医学中心急诊科，北京 100853；4.解放军总医院第六医学中心急诊科，北京 100048；5.华南理工大学医学院，广东 广州 510006；

肝脏是躯干穿透伤中最常累及的腹腔内实质脏器[1]。穿透伤大致可分为弹道伤（枪击伤）和非弹道伤（刺伤和其他穿刺伤），在前者中，高速飞行的枪弹或破片可对密度较低的肝脏和脾脏造成更严重的伤害[2-3]。现代战争中，爆炸伤和弹片伤仍是主要损伤因素，而破片主要是由爆炸性武器爆炸时外壳撕裂产生[4-5]。近年来，有学者提出针对肝脏枪击伤的选择性非手术（selective non-operative management，SNOM）治疗策略，但是目前仍存在争议[6-8]。国际救援及战伤救治等需求是肝脏弹道伤研究的价值所在，而构建伤情准确和稳定的动物肝脏穿透伤模型将为研究肝脏弹道伤提供基础。创伤超声重点评估（focused assessment with sonography in trauma，FAST）在战伤救治中对伤情判断具有一定价值[9-10]，而且超声可以辨别实验动物肢体枪弹伤所致伤道和伤情判断[11]。目前，关于便携超声辅助肝脏火器伤动物建模的研究较少[12]，其伤后的超声评价研究更是鲜少报道。本实验拟采用便携超声辅助建立动物肝脏破片伤模型，并对创伤模型进行即刻超声评价。

1 材料与方法

1.1 实验材料 健康成年长白猪10 只，体重（58.8±4.0）kg，雌雄不限，由北京实创世纪小型猪养殖基地提供。实验前12 h禁食不禁水。实验场地为北京理工大学爆炸科学与技术重点实验室东花园实验基地。本研究动物实验方案符合动物伦理学标准（2022001）。

1.2 仪器与设备 使用Philips CX50便携式彩色多普勒超声仪，选用C5-1探头（频率1～5 MHz）和L12-5线阵探头（频率5～12 MHz）。使用深圳迈瑞BeneVision N17多参数监护仪。投射装置为北京理工大学爆炸科学与技术重点实验室提供的一级轻气炮。

1.3 模型制备 ①动物麻醉及致伤前准备：致伤前给予动物肌注硫酸阿托品0.02 mg/kg，30 min后将舒泰50以5 mg/kg行肌肉注射以诱导麻醉；随后在超声引导下经左侧颈动脉和右侧颈内静脉穿刺分别置入中心静脉导管。动脉置管用于监测动脉血压，静脉通道用于维持麻醉（静脉滴注舒泰50溶液50 mg/h）。行气管插管，保持呼吸道通畅；经鼻腔置入胃管行持续胃肠减压，避免胃肠胀气。剔除胸腹部皮肤毛发，便于超声检查。②制作肝脏穿透伤：将实验猪以左侧卧位摆放在实验台上，实验台平行于地面。超声探头垂直于动物肝区体表，采用纵切面分别定位动物呼气末肝脏下缘和吸气末右侧胸腔下缘（图1A），于两者之间画一条瞄准线，然后于瞄准线上确定瞄准点位置，根据预实验结果，用三角板固定瞄准点与瞄准线体表最高点垂直距离约6 cm（图1B）。致伤破片投射装置为实验用一级轻气炮，压缩气体为氦气，破片模拟弹单体为直径6 mm的圆柱形钢制体，重量为1.1 g，破片初速度约627 m/s。投射口与瞄准点距离为2 m，投射方向与瞄准线为同一方向。投射破片设备均由北京理工大学专业人员操作。

图1 便携超声辅助肝脏穿透伤动物建模。纵切面超声显示：呼气末肝脏下缘（黑箭）和吸气末右侧胸腔下缘（白箭，A）；照片示：实验猪体表定位，白箭示超声定位点；箭头示瞄准线；星号示瞄准点；黑箭示破片入口（B）

1.4 模型评估 射击前15 min和射击后20 min记录血压、心率、呼吸频率（respiratory rate，RR）、脉搏血氧饱和度（pulse oxygen saturation，SPO2）等生理学指标。致伤后20 min，超声检查肝脏有无损伤及损伤程度，评估腹腔积液情况，记录肝脏创伤灶大小、肝脏损伤分级和腹腔积液部位及最大深度。模型观察时间为3 h或动物死亡后立即解剖，打开腹腔，观察伤道入口和方向，记录腹腔损伤及出血情况，分离肺、肝、脾、肾和胃肠道标本。肝损伤程度评估采用美国创伤外科协会（American association for the surgery of trauma，AAST）分级量表[13]进行分级。

1.5 统计学分析 采用SPSS 22.0软件。符合正态分布的计量资料以±s表示，建模前后比较采用配对样本t检验；非正态分布的计量资料用M（Q1，Q3）描述；两组相关性分析采用Pearson检验。计数资料以只（%）表示。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 模型一般情况 在10只建模动物中，1 h存活率为100%，6只在观察3 h后仍存活，3 h存活率为60%。动物死亡或处死、解剖，大体病理显示，破片入口中心与瞄准点偏差为1.5（1.0～1.8）cm，破片入口直径（1.44±0.27）cm（图1B），均为非贯通伤。10只实验猪有9只均成功造成肝穿透伤，其中1只因破片击中肋骨后改变前进方向未进入腹腔，仅形成肋骨骨折和腹壁损伤，建模成功率为90%。与建模前比较，实验猪的收缩压（systolic blood pressure，SBP）、舒张压（diastolic blood pressure，DBP）、SPO2降低，差异有统计学意义（P均＜0.05）；心率和呼吸频率增快，心率前后差异有统计学意义（P＜0.05）。建模后实验动物呈现失血表现，见表1。9只肝穿透伤动物有2只伤及肝右前叶，7只同时损伤肝右前叶及右外侧叶。肝脏创面为线状裂伤（图2）。创面长度为（11.64±3.00）cm，实质裂伤深度为（2.72±0.98）cm。根据AAST肝创伤分级，其中II级6只，III级3只。9只实验猪均未伤及肾、脾和胆囊，其中1只胃穿孔，1只十二指肠穿孔，2只膈肌被破片穿透，但未出现明显血气胸（表2）。7只右侧肺出现损伤，均非破片直接伤所致，呈现为肺边缘条带状反应性损伤。

表1 实验猪建模前、后生理指标变化（n=9，±s）

表1 实验猪建模前、后生理指标变化（n=9，±s）

注：SBP：收缩压；DBP：舒张压；HR：心率；RR：呼吸频率；SPO2：脉搏血氧饱和度

时间SBP（mmHg）DBP（mmHg）HR（次/min）RR（次/min）SPO2（%）建模前 132.44±12.65 96.44±12.27 94.00±17.39 23.00±8.50 89.44±8.49建模后103.33±33.43 70.89±24.21 139.89±37.21 28.22±15.07 76.00±13.41 t值 2.440 2.651 3.534 -1.336 4.084 P值0.041 0.029 0.008 0.218 0.004

表2 10只实验猪建模后便携超声检查和大体病理结果

图2 肝脏穿透伤模型的大体标本。肝脏穿透伤表现为右前叶及右外侧叶线状裂伤（箭）

2.2 便携超声对动物模型的评价 建模后超声扫查肝脏，9只实验猪的肝脏均显示破片穿透伤，1只肝脏超声未见异常；与大体病理比较，诊断准确率为100%。肝脏穿透伤超声均表现为片状不均匀稍强回声区，边界清楚，形态不规则，局部肝包膜连续性中断，其中4只肝脏膈面可见少量气体回声（图3A、B）。超声测量创伤灶长径为（6.00±1.80）cm、短径为（3.13±0.96）cm，相关超声测量短径与病理实质裂伤深度呈正相关（r=0.945，P＜0.001），而长径与大体病理创面长度无明显相关（r=0.193，P=0.618）。结合AAST分级，超声肝创伤分级为II级5只、III级4只，与大体标准比较，符合率为88.89%（8/9）（表2）。超声显示8只动物腹腔积液，呈无回声区及（或）稍高回声区（图3C），积液最大深度从0 cm增加至（4.16±1.35）cm；6只动物膈肌回声异常；而超声未能提示胃肠道穿孔。

3 讨论

3.1 肝脏弹道穿透伤动物模型的价值 弹道穿透伤是创伤的特殊领域，多由杀伤性武器引起，是高致死和高致残创伤。由于弹头或破片携带巨大能量，肝脏弹道穿透伤存在多种致伤效应，主要包括撕裂挤压伤、瞬时空腔效应及冲击波伤，其伤情重而复杂，多需现场救治，而现场影像诊断及其引导的救治是研究的关注点[14]。既往关于弹道穿透伤的研究多集中在四肢软组织损伤[11]、头颅贯通伤[15]、腹部肠管伤[16]等，而肝脏弹道穿透伤所致腹部内出血是创伤的主要死亡原因之一，建立此类模型有利于该类伤的进一步研究。

3.2 便携超声辅助有利于建立肝脏弹道穿透伤的动物模型 本实验中，实验用轻气炮具有固定底座，在水平地面上具有良好的射击精度。由超声辅助下定位瞄准线，可使射击方向与瞄准线保持一致。实验结果表明便携超声辅助下制作肝脏穿透伤模型具有可行性，本组9只长白猪均按既定方案成功制作肝脏穿透伤，成功率为90%，肝脏伤情均为AAST II级和III级损伤，且较少出现邻近器官损伤。7只右侧肺边缘可见条带状损伤，均非破片直接击中导致，与破片高速飞行产生的冲击波伤害有关[2]。

3.3 便携超声评价肝脏弹道穿透伤模型的价值 随着超声技术的进步，便携化、智能化是超声的重要发展趋势。便携超声在特殊环境如战场救治、灾害救援等应用普及，正在发挥越来越大的作用。Lee等[17]报道，FAST在灾害救援中检测腹内损伤的敏感度为92.1%，特异度为98.7%。而关于军事环境的研究表明，FAST检测的敏感度为0.66，特异度为0.98[9]。本实验超声显示肝穿透伤所致腹腔积血（积液）的敏感度为88.89%。

本研究还显示，沿着破片入口方向，超声可较明确显示肝脏损伤，损伤灶均表现为片状不均匀稍强回声区，边界较清楚，不规则，包膜连续性中断。分析其超声成像基础可能与如下情况有关：破片致伤时直接撕裂肝组织，引起肝小叶和汇管区正常排列结构破坏、紊乱，加之局部出血、小胆管胆汁漏出，以及破片产生的“瞬时空腔效应”[2]共同导致肝组织声学界面的多样性和复杂性，从而显著增加了创伤区域的界面反射，超声表现为局部回声增强。部分实验动物膈下可见少量游离气体，考虑为因贯通伤空气容易进入腹腔或空腔脏器穿孔所致。便携超声通过测量肝损伤灶短径对损伤程度进行评估分级，且超声创伤灶的短径与病理实质裂伤深度呈正相关。因此，这也证明超声辅助制作高速破片所致肝脏穿透伤动物模型的价值。而从SNOM现场救治的角度，能否在超声引导下对较低级别的肝脏火器伤进行止血治疗[18-19]，实现战伤“保命保功能”的救治要求，值得后续进一步研究、探讨。

3.4 本研究的局限性 ①模型损伤类型比较单一，均为肝右侧叶及右外侧叶的II～III级损伤，有待进一步建立更为严重的IV～V级损伤模型。②超声对肝脏破片伤的评估仅限于伤后20 min的现场评价，并未对不同时间段肝脏创伤超声表现进行研究；此外活动性出血的判断对于SNOM治疗至关重要，在进一步的治疗研究中应纳入增强影像学以识别活动性出血灶[20]。③便携超声无法定位胃肠道损伤，必要时仍需进一步完善其他影像学检查。

总之，便携超声辅助肝脏破片致伤建模，具有高命中率和较高的稳定性，可为肝脏战创伤救治研究提供良好的动物模型。同时便携超声可对高速破片所致肝穿透伤模型伤情进行实时有效评估，可为肝脏火器伤的救治提供基础研究依据。

利益冲突 所有作者均声明不存在利益冲突