2. 400042 重庆, 陆军军医大学大坪医院野战外科研究所第六研究室, 创伤、烧伤、复合伤国家重点实验室
2. State Key Laboratory of Trauma, Burns and Combined Injuries, Department 6, Institute of Surgery Research, Daping Hospital, Army Medical University, Chongqing, 400042, China
地面坚固工事是一种具有防护功能的相对密闭作战环境, 在战斗中发挥着重要作用。由于打击武器的高毁伤性和工事密闭特性, 工事内作战人员的伤亡特点与开阔地作战有明显不同。了解地面坚固工事内作战人员的伤亡情况, 对战伤救治研究有十分重要的意义。
由于缺乏实战数据, 我军战伤分析等研究工作受到一定影响。本研究利用实验动物模拟作战人员, 按照战时人员战位情况进行布置, 运用单个或多个武器对其进行打击后, 观察动物生存情况和损伤特点。武器杀伤生物效应评估作为现阶段我军最贴近实战的研究手段和方法之一, 可在一定程度上弥补实战数据缺乏的缺憾, 为卫勤领域的大量研究提供新的思路。
1 材料与方法 1.1 研究资料本研究根据某武器杀伤生物效应评估中心的实验资料, 选择打击目标为地面坚固工事的现场实验, 提取地面坚固工事毁损状态、动物死亡时间、动物损伤情况记录等信息。这一系列现场实验中, 武器均为杀爆弹、破甲弹等高爆武器, 实验动物均为20~40 kg的实验地健康山羊(雌雄不拘)。所有山羊按照地面坚固工事内作战人员战位情况, 以立姿、站姿或卧姿分别布置于工事中的观察位、射击位、指挥位。剔除所有非武器打击造成的伤亡动物, 如麻醉意外等, 只纳入数据资料完整的实验动物, 最终共计160只伤亡山羊被纳入研究。
1.2 研究方法 1.2.1 工事毁损状态分析根据地面坚固工事在被武器打击后的毁损状态, 将其分为未击穿和击穿两类。
1.2.1.1 未击穿主要指攻击武器打击后, 工事虽被击中, 但工事外壁未被击穿。主要类型包括炮弹落于工事前方, 破裂弹片或其他碎片击中工事外壁, 但外壁未损伤; 炮弹直接打中工事, 工事外壁虽有损伤, 但整体结构完整, 且外壁未被完全打穿; 炮弹未直接击中工事, 但破片从工事射孔飞入, 未对工事外壁产生损伤; 炮弹直接从工事射孔射入, 并在工事内爆炸, 但工事外壁未破损。
1.2.1.2 击穿主要指攻击武器打击后, 工事被击中, 工事外壁被击穿, 且工事内部出现明显毁损。主要类型包括炮弹直接击中工事并造成工事毁损, 外壁出现明显破孔; 炮弹未直接击中工事, 但由于爆炸冲击波或破片造成工事破损, 且外壁出现破孔。
1.2.2 存活状态分析通过对参与相关实验的研究人员进行咨询, 初步判定在每次实验中, 各类武器打击目标单位后, 研究人员到达实验现场对实验动物进行观察处理的平均间隔时间为1 h。根据动物死亡时间和损伤情况记录将所有伤亡动物分为即刻死亡、受伤两类。
1.2.2.1 即刻死亡武器攻击后, 研究人员到达实验现场前, 动物已经死亡。
1.2.2.2 受伤由于武器攻击出现体表或脏器损伤, 但在研究人员到达时仍然存活。
1.2.3 损伤程度分析参考相关文献, 结合实验动物损伤记录情况特点和评估工具可获得性, 本研究选取简明损伤定级标准(abbreviated injury scale, AIS)(2005版)作为评估工具, 通过新的损伤严重程度评分(new injury severity score, NISS)对伤亡动物的损伤程度进行评估。由于AIS针对全身大面积损伤计为6分[1], 所有记录为“全身毁损, 未解剖, 动物即刻死亡”的实验动物NISS评分直接计为75。所有评估由两名评估人员独立完成, 意见不同的通过后期讨论进行确定, 所有评估结果由课题组邀请创伤医学专家进行最终审核。
1.2.4 伤情分类纳入研究的实验均使用高爆武器, 其对生物体造成的损伤均可归类为爆炸伤。参考相关资料[2-3], 本研究参照以下评判标准对所有伤亡动物的损伤类型进行相应划分。
1.2.4.1 Ⅰ型爆炸伤冲击波作用于机体表面组织和空腔器官导致的损伤, 包括鼓膜破裂, 胃肠道出血、穿孔, 肺爆震伤等。
1.2.4.2 Ⅱ型爆炸伤爆炸物自身碎片和爆炸风掀起的沙石、玻璃等击中受害者造成的损伤, 主要为穿透伤。
1.2.4.3 Ⅲ型爆炸伤由爆炸风导致的生物体位移或建筑物垮塌所致的损伤, 包括撞击伤、挤压伤等。
1.2.4.4 Ⅳ型爆炸伤其他损伤类型, 包括烧伤、吸入性损伤等。
1.2.5 受伤动物各部位损伤特点分析根据实验动物解剖记录和实验动物特点, 对所有受伤动物的损伤部位和器官进行统计分析, 损伤部位包括脑、胸部、腹部, 损伤器官包括面部感觉器官、胸腔器官和腹腔器官。其中, 面部感觉器官包括眼、耳; 胸腔器官包括心、肺; 腹腔器官包括胃、肠道、肝、脾、肾和其他腹腔脏器, 其中, 肠道包括小肠、结肠、盲肠, 其他腹腔脏器包括子宫、大网膜等。
1.3 统计学方法利用Excel 2010对伤亡动物的存活状态、损伤程度、损伤类型、损伤部位和器官进行描述性统计分析, 其中, NISS评分以x ± s或M(P 25, P75)形式表示。利用SPSS 23.0统计软件, 采用χ2检验, 分析不同毁损状态的地面坚固工事内实验动物的存活状态与目标毁损状态间的关系, 检验水准α=0.05;采用非参数检验, 分析地面坚固工事毁损状态、实验动物存活状态与实验动物NISS评分间的相关性, 检验水准α=0.05。
2 结果 2.1 实验动物存活状态不同毁损状态地面坚固工事内实验动物存活状态情况详见表 1。经统计分析:未击穿地面坚固工事内伤亡动物存活状态分布与击穿工事有显著统计学差异(χ2 =9.415, P < 0.05)。
| 目标打击结果 | n | 即刻死亡 | 受伤 |
| 未击穿 | 66 | 19(28.79) | 47(71.21) |
| 击穿 | 94 | 50(53.19) | 44(46.81) |
| 合计 | 160 | 69(43.12) | 91(56.88) |
| χ2 =9.415, P < 0.05 | |||
2.2 伤亡动物损伤程度
伤亡动物NISS平均为(31.40±25.42)分, 中位数为26(10, 49.5)分, 按照工事毁损状态和实验动物存活状态对其损伤程度进行统计分析, 结果见表 2。
| 目标打击结果 | 即刻死亡 | 受伤 |
| 未击穿 | 47.00±25.19, 41(19, 75) | 12.06±10.88a, 10(2, 19) |
| 击穿 | 53.68±21.43, 53.5(34, 75) | 20.00±15.76ab, 17.5(9, 29) |
| a:P < 0.05, 与即刻死亡比较; b:P < 0.05, 与未击穿比较 | ||
不同存活状态实验动物NISS评分及不同毁损状态工事内伤亡动物NISS评分的非参数检验结果显示, 在未击穿工事内, 即刻死亡动物与受伤动物NISS评分具有显著的统计学差异(Z=-5.145, P < 0.05);在击穿工事内, 两者NISS评分也具有显著的统计学差异(Z=-6.488, P < 0.05);未击穿工事内与击穿工事内受伤动物NISS评分也具有显著的统计学差异(Z=-2.568, P < 0.05);但两种类型工事内即刻死亡动物的NISS评分统计学差异不显著(Z=-1.072, P>0.05)。
2.3 伤亡动物伤情分类伤亡动物损伤均由爆炸导致, 其中, 部分动物同时出现两种或两种以上类型的爆炸伤。对不同毁损状态工事内实验动物和不同存活状态实验动物的爆炸伤类型进行统计, 结果详见表 3。
| 动物类型 | n | Ⅰ型爆炸伤 | Ⅱ型爆炸伤 | Ⅲ型爆炸伤 | Ⅳ型爆炸伤 | 多型爆炸伤 |
| 未击穿工事内即刻死亡动物 | 19 | 6(31.58) | 18(94.74) | 1(5.26) | 1(5.26) | 6(31.58) |
| 未击穿工事内受伤动物 | 47 | 42(89.36) | 14(29.79) | 2(4.26) | 0 | 10(21.28) |
| 击穿工事内即刻死亡动物 | 50 | 25(50.00) | 46(92.00) | 9(18.00) | 8(16.00) | 30(60.00) |
| 击穿工事内受伤动物 | 44 | 37(84.09) | 23(52.27) | 3(6.82) | 3(6.82) | 21(47.23) |
| 合计 | 160 | 110(68.75) | 101(63.13) | 15(9.38) | 12(10.91) | 67(41.88) |
2.4 受伤动物损伤部位及器官
地面坚固工事内91只受伤动物出现颅脑损伤、胸部损伤、腹部损伤以及各部位开放性损伤和闭合性损伤的分布情况详见表 4。其中, 有63只受伤动物出现面部感觉器官损伤, 出现眼、耳损伤的动物分别有27、54只; 有55只出现胸腔器官损伤, 出现心、肺损伤的动物分别有15、54只; 有27只出现腹腔器官损伤, 出现胃、肠道、肝、脾、肾损伤的动物分别有11、6、8、3、8只; 有1只未出现腹腔器官损伤, 但腹部出现深及腹腔的创口。
3 讨论 3.1 工事毁损与存活状态分析
研究结果显示, 在未击穿的地面坚固工事内伤亡动物中, 出现即刻死亡的频率显著低于击穿工事, 这提示在未来战争中, 工事一旦被击穿, 即刻死亡比例会大幅增高。但值得注意的是, 未被击穿的地面坚固工事内仍有伤亡发生, 且即刻死亡动物比例达到伤亡总数的28.79%。通过对出现在未击穿工事内伤亡动物的分析, 研究组发现伤亡动物, 尤其是即刻死亡动物的致死伤原因主要包括3种:①从工事射孔内进入的弹片、砂石对射孔旁模拟射击和观察人员的立姿动物造成伤害; ②一些武器打击工事后产生的应力波作用于工事, 对靠近工事壁的动物造成损伤, 如肺出血等; ③在非常罕见的情况下, 一些炮弹直接从较宽的射孔射入, 虽未对工事造成严重损害, 但工事内部的动物出现了明显伤亡。因而, 在未来战场救护中, 如果工事未被击穿, 卫勤救护人员也应考虑以上情况的出现, 避免造成先期准备的医疗资源远远不能满足实际救治的需要。
3.2 损伤程度分析目前, 全球已有50多种评分方法用于创伤严重度的评估[4]。其中, 应用范围最广, 公认度最高的是以人体解剖学为基础的AIS及其衍生出的用于评价多发伤的损伤严重程度评分(injury severity score, ISS)和NISS。虽然这些评分系统均用于人体评估, 但美军构建战伤严重程度评分系统的研究显示, 以人体解剖学为基础的损伤严重度评分系统也可转移到动物模型上使用, 且已有部分研究将AIS评分系列运用于动物损伤严重度的评价[5-6]。由于计算方法的局限, ISS评分往往会低估损伤严重程度, 且研究也证实NISS比ISS更能有效预测生存情况[7]。因此, 本研究利用NISS评分可更加精确地判断实验动物的大体损伤程度。
外军伤亡分析研究显示[8], 爆炸伤伤员损伤程度(ISS中位数为20.54分)比枪弹伤伤员更重(ISS中位数为9.23)。本研究中, 所有实验动物NISS中位数为26(10, 49.5分), 这提示地面坚固工事内伤亡动物损伤程度与战伤中爆炸伤伤员损伤程度相似, 且普遍较重。
通过统计分析, 本研究中地面坚固工事内的即刻死亡动物NISS评分均显著高于受伤动物。在分析工事毁损状态对动物损伤程度的影响中, 击穿工事内受伤动物的NISS评分显著高于未击穿工事内的受伤动物, 提示工事一旦被击穿, 其内生物体损伤程度会明显加重; 而击穿工事内即刻死亡动物的NISS评分与未击穿工事内即刻死亡动物并无显著差异, 这提示即刻死亡动物NISS评分相对较高, 其损伤程度与工事是否击穿无显著关系。
3.3 损伤类型分析现代爆炸装置的发展使爆炸伤在战伤中的比例越来越高。本研究中伤亡动物均可归类为爆炸伤, 其中, Ⅰ型爆炸伤和Ⅱ型爆炸伤所占比例远高于Ⅲ型爆炸伤和Ⅳ型爆炸伤。即刻死亡动物的主要损伤类型为Ⅱ型爆炸伤, 受伤动物的主要损伤类型为Ⅰ型爆炸伤。
本研究中, 所有伤亡动物Ⅰ型爆炸伤出现频率高达68.75%, 高于美军战伤统计研究(12.2%)[3]。但另一项研究报道[9]显示, Ⅰ型爆炸伤在开阔地区出现的比例为34%, 在密闭的公交车上出现的比例则高达78%, 提示相对密闭空间中Ⅰ型爆炸伤出现频率会显著增高。此外, 未击穿工事内较高的Ⅰ型爆炸伤出现频率则主要与工事结构有关, 由于工事并非完全封闭, 且部分开口较大, 冲击波容易对观察位或射击位的动物造成损伤。Ⅲ型爆炸伤主要造成钝性损伤, 本研究中Ⅲ型爆炸伤出现频率达到9.38%, 而美军一项统计显示[10], 步兵、装甲兵战伤中钝性损伤的比例为2%~ 5%, 提示地面坚固工事内伤亡动物出现Ⅲ型爆炸伤而造成钝性损伤出现的频率高于一般情况。此外, 本研究结果显示多型爆炸伤所占比例达到41.88%, 意味着大量动物同时存在两种或两种以上损伤类型, 损伤类型复杂性的大幅增加将导致救治难度的增大。
3.4 受伤动物各部位损伤特点分析本研究中, 闭合性脑损伤与开放性脑损伤分别出现32只和1只, 闭合性损伤出现频率高于其他研究(闭合性脑损伤占所有脑损伤的88%)[11]。此外, 本研究中, 出现胸部和腹部损伤的受伤动物中, 闭合性损伤比例也远高于开放性损伤。在开放环境中, 大部分伤员损伤类型为Ⅱ型爆炸伤, 而在相对密闭环境中, Ⅰ型爆炸伤为主要损伤类型[12]。根据上述结果, Ⅰ型爆炸伤为地面坚固工事内受伤动物的主要损伤类型, 而Ⅰ型爆炸伤造成损伤主要为闭合性损伤, 因此地面坚固工事内受伤动物出现闭合性损伤频率较高。另一方面, 本研究对所有伤亡动物进行了解剖病理观察, 可以有效发现隐匿的闭合性损伤, 而在战场救护中, 面对短时间出现的大批量伤员, 所有医疗资源主要集中在处理威胁生命的损伤中, 轻中度闭合性损伤一定程度上被忽视, 因而针对闭合性损伤的统计结果往往低于真实值。因此, 本研究中地面坚固工事内闭合性损伤的发生频率高于战场一般统计结果。
在地面坚固工事内受伤动物的损伤器官分布中, 耳、肺损伤出现频数最高, 眼、胃肠道损伤频数也相对较高, 符合一般爆炸伤特点。但一些在普通爆炸伤员中出现损伤频率较低的器官[13], 如心脏、腹腔实质器官, 在地面坚固工事内受伤动物中均有发生, 且频率较高。这可能是由于爆炸产生冲击波在地面坚固工事内来回反射, 加重损伤效应, 因此相关器官损伤更易出现, 但结论的可靠性和其具体原因仍需进一步研究确认。
与普通战伤对比, 地面坚固工事内动物伤亡特点具有一定的独特性。工事被击穿后, 动物即刻死亡比例增高, 受伤个体损伤程度加重, 而未被击穿的工事内也仍有伤亡发生。Ⅰ型爆炸伤和Ⅱ型爆炸伤为工事内伤亡动物的主要损伤类型, 即刻死亡动物主要损伤类型为Ⅱ型爆炸伤, 受伤动物主要损伤类型为Ⅰ型爆炸伤。在地面坚固工事内受伤动物中, 闭合性损伤的发生频率高于开放性损伤, 耳、肺为其主要损伤器官。本研究分析数据源于动物实验, 为更准确地反映真实作战特点, 可进一步开发计算机模拟仿真系统, 将动物数据进行转换, 得出作战环境中的地面坚固工事内人员伤亡特点。
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