爆炸傷合并凍復合傷相關機制研究進展*

陳 園 王占鵬 李慶新

1 甘肅中醫藥大學第一臨床醫學院，甘肅省蘭州市 730000； 2 聯勤保障部隊第九四〇醫院胸外科

爆炸—凍復合傷(Explosion-frozen compound injury)是爆炸過程中產生的巨大能量和低溫同時或先后作用于機體后，導致機體出現兩個以上解剖部位或臟器出現嚴重創傷的一種復合型損傷。由于兩種致傷因素先后作用于機體，因此，機體出現的損傷程度較單一的凍傷或者爆炸沖擊傷更嚴重，病情更為復雜。目前國內外對爆炸—凍復合傷致傷機制及相應救治措施等方面研究鮮有報道。

1 爆炸傷特點及對機體影響

1.1 爆炸傷的流行病學與致傷特點 爆炸的實質是高能量在極短時間內激烈釋放的過程，爆炸傷具有突發性、成批性、傷情復雜、隱匿性等特點。隨著軍事沖突與社會經濟失衡，爆炸性事件逐年增多，據國際反恐中心的數據，近10年間，與爆炸傷相關的恐怖襲擊數量提高了8倍[1]。通過對爆炸受害者臨床調查分析，幸存者的即時死亡率為13%，住院率為30%，頭部創傷是早期和晚期死亡的主要原因[2]。爆炸傷形成的主要原因是爆炸時產生的高溫高壓氣體將空氣壓縮形成的沖擊波，沖擊波形成的剪切力作用于機體后會形成穿透傷和鈍傷，因此爆炸傷往往都是與鈍傷或者穿透傷合并的復合傷。按照損傷程度，通常將爆炸傷分為四個等級：一級爆炸傷也稱原發沖擊傷，為高能量爆炸物致傷所特有，是指沖擊波通過內爆、剝落、慣性等效應在體內的直接作用，損傷具有里重外輕的特點；二級爆炸傷為炸彈殼碎片所致的穿透傷；當沖擊波將受害者推到硬物表面或者物體掉落受害者身上時就會發生三級爆炸傷；四級爆炸傷則是與爆炸相關其他傷害的綜合類型，包括燒傷、窒息、毒素和心理創傷等[3]。

1.2 爆炸傷對機體影響機制 爆炸傷對機體的損傷機制可分為短期效應和晚期效應。短期效應包括早期炎癥反應、應激反應、血流動力學改變、循環系統障礙及物理損傷與直接沖擊傷，通常發生在爆炸傷后數分鐘至數小時內。爆炸產生的沖擊波作用于機體后，一定范圍內的生命體即刻會產生應激反應，機體內腎上腺素和性激素含量發生明顯變化，從而導致呼吸暫停、心動過緩及低血壓和心輸出量下降，可持續至傷后數小時；同時沖擊波作用于機體瞬間釋放能量，導致空腔臟器及皮下毛細血管網廣泛破裂，上皮細胞及紅細胞的損傷會釋放大量炎性因子及細胞器，促進氧化自由基形成，從而啟動氧化應激反應和炎性反應[4]。王俊康等人實驗表明爆炸沖擊傷后豬在傷后3h內血氣指標(氧分壓、血氧飽和度及pH值)降低，更易發生酸堿平衡紊亂[5]。Ming T等學者實驗表明爆炸傷后家兔在3～6h內血流動力學狀態明顯惡化，更易發生休克及呼吸衰竭等并發癥[6]。爆炸傷的物理損傷機制為爆炸時產生的高溫高壓氣體所形成的高氣壓，常以剝落、內爆、慣性三種形式對身體造成傷害[7]。剝落即由高密度介質向低密度介質位移，心內膜和心肌損傷引起的心臟出血可能是由于剝落效應。內爆則是由小密度介質進入大密度介質，當沖擊波通過含有氣體或空腔的液體介質傳播時，液體不會被充分壓縮，而氣體迅速積累能量，形成大量新的壓力波源，致使肺、胃腸道、鼓膜等空腔臟器受傷。慣性是沖擊波以不同速度進入不同密度組織的剪切力，組織越疏松，沖擊波通過的速度越快，就容易造成不同組織分離，如肋骨和肋間組織，腸道和腸系膜的分離[8]。晚期效應發生于沖擊傷24h之后，包括全身炎癥反應、氧化反應、血管通透性改變及神經細胞的損傷與凋亡。肺泡上皮細胞及血管內皮細胞受損使得細胞內血紅蛋白及壞死物質釋放至周圍組織，進一步導致機體出現早期炎癥反應的放大。Changci Tong等的實驗表明機體遭受爆炸后會導致炎性因子升高，蛋白質氧化和硝化增加，隨著炎性因子的增多，會導致肺部的進一步滲出，進而導致急性呼吸窘迫綜合征的發生[9]。炎性反應的本質是血管通透性改變及白細胞滲出，隨著炎性介質釋放及炎性細胞滲出，損傷區進一步會出現肺水腫，從而引起肺通氣及換氣功能障礙，導致全身出現低氧血癥。

2 凍傷特點及對機體影響

2.1 凍傷致傷特點 凍傷是在寒冷潮濕環境下當體表溫度降至零下0.5℃以下時對周圍組織的直接損傷。凍傷在寒區部隊官兵中很常見，對駐北方高原寒區保障部隊流行病學調查發現凍傷發生率為9.35%，主要凍傷部位包括手44.21%、足趾37.89%，其中40.4% 的患者最終進行了肢體截肢[10]。但近年來由于全球氣候的變化及戶外運動的流行，凍傷患者的數量已經從軍人過渡到平民，其中戶外旅行的運動員占平民凍傷病例的1/3。一項針對我國北方凍傷住院患者的研究發現，凍傷的易感因素包括酗酒(41.67%)、吸煙(37.18%)和精神疾病(14.11%)，其他風險因素包括吸煙引起的血管收縮、反復凍傷、糖尿病和血管功能不全等[11]。凍傷可分為凍結性損傷和非凍結性損傷，非凍結性損傷是指機體暴露在0℃以上的低溫潮濕環境時造成的損傷，如凍瘡、浸漬足等，而凍結性損傷常發生于0℃以下。兩者的治療、預后及遠期功能有著明顯差異，因此根據受累深度可將凍傷可分成4度:Ⅰ度凍傷受損僅在表皮層，愈后好，不留瘢痕；Ⅱ度達真皮層，可有透明或乳狀液體的水皰；Ⅲ度累及皮膚全層，可伴血性液的水皰，傷后出現長時間的疼痛或感覺過敏，并留有瘢痕；Ⅳ度凍傷累及皮下脂肪組織、肌肉組織甚至傷及骨組織，傷后可出現痛溫覺喪失，治療后多出現遠期功能障礙[12]。

2.2 凍傷對機體的影響機制 冷損傷對機體主要致傷機制包括低溫暴露引起的細胞直接損傷以及復溫后造成的微循環障礙和全身炎癥反應等間接損傷[13]。當機體處于寒冷環境下時，在神經—體液的調節模式下首先會收縮外周血管以維持重要臟器熱量，長期處于凍結點溫度時，細胞外液及細胞內液則會相繼形成冰晶，冰晶的形成促進了細胞膜蛋白結構、細胞膜運輸通道及細胞膜骨架的破壞，改變了細胞內環境穩態及電解質平衡，從而導致細胞結構損傷甚至細胞死亡，進一步導致全身炎癥介質釋放、局部微環境障礙。冷損傷同時會使心肌細胞及部分神經細胞發生程序性死亡。相關實驗研究表明，心肌細胞在受到冷刺激后，細胞內活性氧會作用于核小體之間的組蛋白，從而導致DNA降解、細胞凋亡。冷損傷對于微循環障礙最主要病理變化是血管痙攣及內皮細胞損傷[14]。外周循環中血管收縮和血管擴張的交替變化是導致四肢凍傷的主要原因，而內皮細胞受損使血管基底膜的通透性的改變、血小板黏附和聚集增加，從而導致血栓形成、紅細胞外滲及組織水腫[15]。炎癥反應是凍傷組織復溫后最重要的病理變化。在深度凍傷中，細胞壞死崩解，各種細胞器釋放入血，加速了IL-1、IL-6等炎癥因子的釋放，復溫后四肢微血管血流再灌注導致炎癥進一步加重，相關研究表明活性氧代謝物和多形核白細胞(PMN)與再灌注炎性反應密切相關[16]。

3 爆炸—凍復合傷特點及對機體影響

3.1 爆炸—凍復合傷特點 該復合傷致傷特點既有爆炸傷和凍傷各自對機體的影響，又有兩種致傷因素共同作用，因而對機體的影響存在疊加、促進等協同作用。所以要綜合兩種損傷機制來分析復合傷的致傷特點和機制及對機體的影響。但目前國內對此種復合傷的致傷機制及對機體影響并無詳盡研究。袁鳳丹等[17]學者通過BST-Ⅰ型生物激波管成功建立了爆炸沖擊波損傷模型。苗明三等[18]研究表明可通過液氮法、低溫乙醇浸泡法及模擬高原低氧復合冷凍法等方法制備不同損傷程度的凍傷模型。雖然目前尚未有爆炸—凍復合傷動物模型建立，但學者楊臣禮等[19]通過結合單一損傷模型成功建立了火器—凍復合傷動物模型，并闡明了復合傷損傷特點既包括多種致傷因素協同作用，也包括拮抗作用。本課題組通過該方法成功建立了爆炸—凍復合傷大白兔模型，并將進一步探究其病理生理學機制。

3.2 爆炸—凍復合傷對機體影響 機體遭受爆炸—凍復合傷后，兩種致傷因素形成協同作用，進一步放大對機體的損傷程度。因此，機體血流動力學、酸堿平衡的紊亂程度及炎癥反應較單一損傷更嚴重，尤其是傷后黃金第1小時。有關火器—凍復合傷的實驗表明大白兔復合傷后的血液心肌酶譜指標顯著升高[19]，早期血流動力學紊亂程度更嚴重[20]。當機體遭受爆炸—凍復合傷時，在全身凝血功能異常基礎上，沖擊波效應導致肺泡破裂，全身低氧血癥及炎性滲出加重，此時機體處于低氧及酸中毒狀態，因而外周微血管血流量進一步降低，使爆炸傷所致的失血、組織壞死、血流動力及血栓形成效應重于常溫下爆炸傷。此時凍傷對于爆炸傷損傷起到了間接促進作用，而爆炸傷對凍傷所致外周微循環障礙、血液凝固性增強及血栓形成以及各種損傷效應會起到放大作用，所以機體損傷較單一爆炸傷或凍傷嚴重。

4 診斷與治療

4.1 爆炸傷診斷與治療 爆炸產生的巨大能量作用于患者后會出現穿透性傷和鈍性創傷，結合明確爆炸傷病史及開放性損傷，穿透傷較容易確診。但鈍性損傷的判斷應根據損傷后組織器官所表現出的癥狀、體征、相關檢驗檢查及損傷后出現的晚期效應來進行綜合診斷。鈍性損傷主要為機體內空腔臟器，沖擊波作用于機體后常導致患者出現鼓膜破裂、聽骨斷裂、肺泡出血、空氣栓塞及內臟破裂伴氣腹等臟器損傷，晚期可出現創傷性腦損傷、創傷后應激障礙(PTSD)、創傷后血流動力學紊亂及全身炎癥反應等晚期效應[21]。因此，可結合患者臨床表現，實驗室檢查包括電解質、動脈血氣分析，影像學檢查包括CT、超聲、耳鏡及腹部X線平片等方法協助對鈍性損傷的診斷。爆炸傷嚴重程度與爆炸物性質、爆炸物質量、爆炸距離等多種因素密切相關，因此，戰場環境下應首先對傷病員進行分揀分級。可結合傷病員的呼吸、脈搏、心率、血壓及血流動力學等簡單指標，將傷員快速分為輕傷、可延遲治療、需立即治療、死亡或期待療法四類[22]，并根據不同分類及不同受傷部位選擇對癥治療方案。對于Ⅱ、Ⅲ級爆炸傷導致的開放性或有穿透性傷口的傷病員，快速予以止血、抗休克、固定等急救處理，并積極轉移至醫院進一步治療。生命體征平穩后，應快速通過實驗室檢查及影像學檢查明確受傷范圍及程度，積極進行損害控制性復蘇和手術治療，以降低全身并發癥、提高患者存活率。

4.2 凍傷的診斷與治療 通過對患者受傷環境及典型的臨床表現，如凍傷部位出現青紫、水皰、組織壞死等，可做出初步診斷。但僅根據皮膚凍傷情況是無法反映深部組織損傷范圍，尚不能為后續治療方式提供依據，而影像學的進步為凍傷范圍的界定及程度的診斷提供了有力幫助。血管造影(DSA)可以通過顯示動脈充盈狀態和動脈分支數目來幫助評估凍傷的肢體是否需要截肢，是早期評估凍傷程度的重要方法；靜脈放射性核素99mTc掃描不僅能顯示凍傷病變組織，還可用于預測組織活性，對于深度凍傷患者選擇溶栓還是截肢治療具有指導作用[23]；核磁共振(MRI)及核磁共振血管成像(MRA)的優勢在于可以同時顯示閉塞血管和周圍組織的存活情況，并且可以清楚地顯示缺血組織的邊界，具有更廣泛的應用前景，目前認為該技術是一種可靠的凍傷診斷方法。凍傷實質是一種缺血性血管損傷，因此，現場救治的關鍵是迅速復溫、改善血液循環、防止全身并發癥發生。用37～42℃溫水進行復溫，能夠使體液中的冰晶溶解，改善局部血流，有利于細胞功能結構的恢復。使用低分子右旋糖酐及溫暖的液體不僅能改善微循環，還可降低血液黏度，使脫水患者在早期治療中獲益。對于危及生命的嚴重復合傷患者應按照ABC順序進行現場急救。轉移至醫院后，根據患者凍傷程度進行相對應治療。Ⅰ～Ⅱ度凍傷實質是滲出性炎，易合并感染，抗炎激素和抗菌藥物配合涂抹療效顯著，通常不會出現循環障礙及遠期功能障礙。Ⅲ～Ⅳ度凍傷屬重度凍傷，由于凍傷累及局部血管及深層組織，常伴有組織壞死及血管內皮受損，因此對于該凍傷程度患者應在解凍后積極行影像學及放射性核素檢查，了解血管堵塞情況及壞死組織范圍，根據結果進行溶栓治療或手術治療，并輔以藥物及高壓氧艙治療[24]。目前，對于凍傷治療的探究腳步仍未停止，最新研究表明中草藥提取物及基于納米技術的治療劑能顯著改善傷口愈合，減少血管并發癥[25]。

4.3 爆炸—凍復合傷的診斷與治療要點 目前國內外對于該復合傷的研究比較匱乏，尚無明確指南及診斷標準，但結合傷病員暴露環境及受傷病史可做出初步診斷。由于復合傷先后受到多種致傷因素，病情發展迅速，致死率較高，因此對于復合傷的治療原則應在戰場環境下立即進行急救措施，在保證生命支持的前提下進一步明確受傷程度，并給予個性化治療。其治療措施應包括現場緊急救治及院內個體化治療兩個方面。現場急救是將患者轉移現場環境并給予基礎生命支持到患者生命體征平穩的階段。對于爆炸—凍復合傷傷者，首先需要脫離爆炸現場，避免二次損傷，其次評估復合傷損傷程度，如損傷較輕，可立即實施止血、抗休克及復溫等緊急處理，生命體征平穩后及時送至醫院進一步治療。若損傷較重，應使傷者盡快脫離低溫環境并在黃金1h內予以復溫、補液、糾正酸堿平衡紊亂等對癥處理。在行液體復蘇時建議將液體加溫至37～40℃后輸注，可同時達到體內復溫和維持有效循環血量的目的[26]。在復溫的同時應密切關注傷者生命體征變化，預防因外周寒冷血液迅速回流引起中心體溫過快下降導致的復溫性休克。轉移至醫院后，需要進行手術、抗感染、抗休克及預防并發癥等治療。對于復合傷患者而言，手術要求迅速有效，首先搶救生命，其次是保護臟器功能，手術的順序應遵循緊急手術(心臟及大血管破裂)、急性手術(腹內臟器破裂、腹膜外血腫、開放骨折)和擇期手術(四肢閉合骨折)的順序；復合傷患者較單一損傷患者有效血容量降低，酸堿平衡紊亂更為嚴重，更易出現感染，因此應積極應用覆蓋革蘭陽性和陰性菌及厭氧菌的廣譜抗生素預防感染；后續治療還包括預防腦水腫及肺水腫的發生，通過早期應用脫水劑、氣管解痙藥、有創呼吸、氧療及相應藥物等方案進行治療。

綜上所述，盡管目前國內關于單一爆炸傷及凍傷的致傷機制、診治標準有著廣泛而深刻的研究，但關于復合傷對機體的損傷機制及診療方案的研究仍不全面。目前僅有部分學者研究了火器—凍復合傷、燒—沖復合傷相關機制。筆者相信，能夠在前人已成功建立復合傷模型的基礎上研究爆炸—凍復合傷的致傷特點，并能夠更深入闡述該復合傷的病理生理改變和致傷機制。