黃 一，吳秋平，余祖濱，閔家新

(1.中國人民解放軍第三二四醫(yī)院胸外科，重慶 400020；2.第三軍醫(yī)大學(xué)新橋醫(yī)院胸外科，重慶 400037)

交通事故所導(dǎo)致的胸部創(chuàng)傷達35%～40%，是僅次于顱腦外傷的第2位死亡原因，其中又以撞擊傷為最常見的類型。胸部撞擊傷常以肋骨骨折、肺挫傷為主要臨床表現(xiàn)，而心肌挫傷等心臟損傷常常被更嚴重的肺損傷所掩蓋，且臨床缺乏可靠的診斷指標，易被忽略。以往的大量動物模型均限于對肺或心臟獨立進行撞擊致傷，不能完全達到模擬傷情的目的。為此,作者設(shè)計了大鼠胸部撞擊傷致心肺聯(lián)合損傷動物模型，以利于更好地對撞擊所致的心、肺損傷進行研究。

1 材料與方法

1.1實驗動物分組及模型制備 成年健康SD大鼠70只(第三軍醫(yī)大學(xué)大坪醫(yī)院實驗動物中心提供)，雌雄不限，體質(zhì)量230～260 g。按撞擊部位的不同，將動物按胸部正位撞擊組(A組)，胸部側(cè)位撞擊組(B組)進行分類。再隨機將實驗動物按致傷驅(qū)動壓力170、220、270 kPa分為A1、A2、A3組及B1、B2、B3組，每組動物10只；另取10只大鼠作為健康對照組(S組)。大鼠致傷前12 h禁食、自由飲水，經(jīng)肌肉注射速眠新0.2 mg/kg麻醉后，應(yīng)用BIM-Ⅲ小型多功能生物撞擊機驅(qū)動金屬撞擊頭對大鼠胸部進行撞擊致傷。A組動物將鼠板立位放置，以大鼠前胸部正對撞擊口，應(yīng)用激光定位裝置定位撞擊點于劍突左側(cè)0.5 cm心尖搏動最強點。B組采用鼠板水平放置，以動物左側(cè)腋前線正對撞擊口，撞擊點固定在左腋前線第五肋間。撞擊頭直徑1.1 cm，質(zhì)量22 g，撞擊距離18 cm，撞擊后立即予以行胸部按壓以恢復(fù)呼吸。健康對照組麻醉后不致傷，與撞擊組在相同時間點采集數(shù)據(jù)。

1.2方法

1.2.1一般狀況及損傷分級 詳細記錄動物死亡率及死亡原因。致傷后存活的實驗組動物進行活殺驗傷取材，詳細檢查并記錄肺、胸壁及心臟損傷的類型、嚴重程度以及有無合并腹腔臟器損傷。因目前暫無大鼠胸部撞擊傷心、肺組織傷情判定依據(jù)，考慮到大鼠肉眼可見心臟損傷不多，簡明損傷定級(AIS)評分主要以肺損傷程度為判定依據(jù)，按AIS 2005鈍性傷的傷情評定方法進行量化，以下列標準對大鼠胸部撞擊傷所致的心肺損傷分別進行判定(表1、2)，未造成損傷者不納入計分范圍。

表1 大鼠心臟損傷程度判定

表2 大鼠肺損傷程度判定

1.2.2心功能檢測 動物撞擊致傷后行右頸總動脈左心室置管術(shù)，置管連接power lab系統(tǒng)測定傷后大鼠左心室波形，應(yīng)用軟件計算分析心室率(HR)、左心室收縮期末壓(LVESP)、左心室舒張期末壓(LVEDP)、左心室內(nèi)壓最大上升和下降速率(±dp/dt max)，見圖1、圖2。

圖1 動脈壓力波形

圖2 左心室壓力波形

1.2.3病理學(xué)觀察 所有動物均行大體解剖，各組隨機選取2只動物進行病理學(xué)觀察，于肉眼病理特征的臟器受損部位取材，以10%甲醛固定，石蠟包埋，5 μm切片，HE染色，光學(xué)顯微鏡下觀察其組織形態(tài)學(xué)變化。

2 結(jié) 果

2.1動物傷后一般情況 各組大鼠均在致傷后表現(xiàn)為短暫的呼吸抑制，持續(xù)20～120 s，大部分通過胸外按壓后恢復(fù)呼吸；隨后出現(xiàn)呼吸急促、口唇發(fā)紺、毛發(fā)豎立、精神萎靡、活動減少等表現(xiàn)；部分傷勢較重者出現(xiàn)寒戰(zhàn)、口鼻血性分泌物以及嘆氣樣呼吸；傷后早期可觸及心前區(qū)較強的心室搏動，頻率較慢。動物死亡率隨撞擊驅(qū)動壓的增加而升高，早期死亡原因多為不可逆性的呼吸停止、心肺大血管破裂所致的失血性休克、肺內(nèi)出血窒息以及張力性氣胸等。其中，A組隨驅(qū)動壓增高死亡率平穩(wěn)上升，各驅(qū)動壓下死亡率分別為10%、20%、40%；B組在較高驅(qū)動壓下死亡率劇增，分別為0%、30%、70%。

2.2動物大體解剖及AIS評分 所有致傷動物肺損傷發(fā)生率100%(60/60)，以多發(fā)肋骨骨折、中-重度肺挫傷為主要表現(xiàn)(封3圖3)。各組動物傷后解剖均有部分肉眼可見心臟損傷，其中A1組2例(20%)、A2組6例(60%)、A3組8例(80%)、B1組1例(10%)、B2組3例(30%)、B3組9例(90%)，以A3組心臟損傷最為明顯，表現(xiàn)為心肌挫傷及心肌全層出血(封3圖4)。各組隨著驅(qū)動壓力的增加，AIS評分逐漸升高，A2組(220 kPa正面致傷)肺損傷AIS評分為(4.4±0.843)分，心臟損傷AIS評分為(3.33±0.516)分，符合中-重度胸部撞擊傷情，致傷情況穩(wěn)定，死亡率低。B組肺損傷明顯，但由于體位關(guān)系，各驅(qū)動壓下心臟損傷AIS評分均較A組低，且當驅(qū)動壓升至270 kPa時，動物死亡率極高。各組大鼠傷后肺、心臟AIS評分，見圖5、6。

2.3心功能變化情況 與健康對照組比較，各組在撞擊后心功能均有不同程度的下降，主要表現(xiàn)為傷后早期心率減慢，LVESP、LVEDP、±dp/dt max均降低。隨著撞擊驅(qū)動壓加大，心功能下降明顯，提示傷后左心功能受損，且隨著驅(qū)動壓的增加，左心功能受損情況加重。A、B兩組各驅(qū)動壓力下的心功能指標相比，B1組-dp/dt max大于A1組，B3組-dp/dt max小于A3組(P<0.05)；B2組與A2組各項心功能指標比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，見表3。

表3 各組動物傷后死亡率及心功能變化情況

圖5 各組動物傷后肺AIS評分

圖6 各組動物傷后心臟AIS評分

2.4病理學(xué)觀察 正常大鼠肺組織未見病變；A、B兩組肺組織損傷均以左肺下葉為主，部分累及左肺上葉及右肺，表現(xiàn)為局限性血腫、肺挫裂傷、肺門血管破裂等。顯微鏡下可見廣泛的肺出血及水腫，肺泡實質(zhì)及間質(zhì)內(nèi)大量淋巴細胞、中性粒細胞浸潤，細支氣管內(nèi)部分纖維蛋白滲出。心臟損傷病理改變?yōu)轱@微鏡下可見心肌不同程度紅細胞浸潤和出血，受傷心肌橫紋不清或消失，肌纖維斷裂、結(jié)構(gòu)扭曲，排列紊亂；心肌細胞內(nèi)可見少量淋巴細胞、中性粒細胞浸潤，見封3圖7～10。

3 討 論

隨著城市化進程及道路交通運輸業(yè)的迅速發(fā)展，交通事故的發(fā)生率越來越高。在一項對3 542例交通事故患者的調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，在胸部創(chuàng)傷中，有60%是閉合性的心、肺聯(lián)合損傷，其中有16%～76%的患者均伴有不同程度的心臟挫傷，有約6%的患者因嚴重心臟損傷而危及生命[1]。胸部撞擊傷除了引起嚴重的肺損傷外，還可引起心肌挫傷并導(dǎo)致心功能障礙，甚者可導(dǎo)致血流動力學(xué)改變[2-4]。其致傷因素可能有以下3個方面：(1)外力對心臟造成的直接性損傷，或胸廓因外力撞擊導(dǎo)致壓縮變形，胸內(nèi)壓急劇增高，導(dǎo)致血管內(nèi)壓升高，大量血流瞬間涌入心肺所致的灌注傷；(2)創(chuàng)傷后引起的呼吸困難和血流動學(xué)紊亂，使機體處于缺血、缺氧狀態(tài)下的繼發(fā)性損傷；(3)創(chuàng)傷后炎癥反應(yīng)過度激活，各種炎性因子大量釋放，血管收縮加劇，進一步加重心肺的缺血、缺氧狀態(tài)和機體各器官的損傷，直至誘發(fā)MODS[5-6]。

近年來，隨著對創(chuàng)傷后肺保護的逐漸重視，已有多種比較成熟的實驗動物模型能夠有效模擬撞擊后中-重度的肺損傷，但其多以撞擊后肺損傷為研究目的，且撞擊方式也分垂直撞擊、水平撞擊等多種模式，致傷情況也各不相同。而對于心臟損傷的研究仍局限于開胸后對心臟直接撞擊方式[7-8]或采用大中型動物胸部撞擊兩種方式，前者受限于心臟單一損傷，不能完全達到傷情模擬的目的；后者則需要大量的實驗人員及資金，不利于大樣本重復(fù)實驗。

本實驗參考了廖克龍和朱佩芳[9]建立大鼠胸部撞擊傷致肺損傷動物模型的經(jīng)驗并作適當調(diào)整，采取水平撞擊模式，以胸部正位及側(cè)位撞擊分別模擬機動車駕駛員受正面及側(cè)面撞擊的情況，通過加裝在發(fā)射管上的激光定位系統(tǒng)對致傷點進行精確定位(±2 mm)，致傷距離及撞擊強度可靈活調(diào)整，撞擊面積可根據(jù)實驗動物大小和實驗要求對彈頭進行選定和更換。實驗發(fā)現(xiàn)，對胸部的正面撞擊常直接導(dǎo)致大鼠心臟及大血管破裂死亡，而側(cè)位撞擊時，由于肋骨的柔韌性和活動性起到緩沖作用，可耐受較大的撞擊力度，心臟損傷不明顯[10]。將胸部正位撞擊組的撞擊點調(diào)整至劍突左側(cè)0.5 cm，近心尖搏動最強處，既可對心臟造成直接損傷，又遠離了心肺大血管，有效降低了致傷后動物的死亡率。通過對不同體位、不同撞擊力度的實驗比較，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：(1)以較大撞擊力度對大鼠側(cè)胸壁進行致傷，死亡率極高；而降低撞擊力度后，由于側(cè)胸壁的緩沖及縱隔擺動等因素，心臟損傷不明顯，總體致傷控制不穩(wěn)定；(2)正位撞擊組中，動物傷后早期死亡率與撞擊力度成線性關(guān)系。其中220 kPa驅(qū)動壓下，肉眼可見心臟損傷達60%，死亡率為20%，肺損傷AIS評分為(4.4±0.843)分，心臟損傷AIS評分為(3.33±0.516)分，且可觀察到傷后2 h左心室功能明顯下降，LVESP、LVEDP均明顯低于健康對照組，特別是評價左室收縮能力的±dp/dt max下降明顯，這與臨床中-重度胸部撞擊傷較為一致，此模型可作為可靠的大鼠胸部撞擊傷致心肺聯(lián)合損傷動物模型。

在交通事故傷中，因胸部撞擊傷所致的心臟損傷往往因傷情隱匿、臨床表現(xiàn)不明顯而被嚴重的肺損傷及肋骨骨折等所掩蓋[11-12]。本實驗所建立的撞擊傷致心肺聯(lián)合損傷模型具備以下優(yōu)點：(1)適用于中-小型動物，撞擊設(shè)備操作簡便，物理參數(shù)可精確調(diào)整，撞擊部位準確，可重復(fù)性好；(2)符合交通事故的致傷特點，心、肺損傷的病理表現(xiàn)、類型及傷情與臨床較為接近；(3)能在致傷模型上完成血流動力學(xué)及分子生物學(xué)等多項實驗指標的檢測；(4)為臨床研究胸部撞擊傷后心肺聯(lián)合損傷的各種病理生理變化提供了理想的模型基礎(chǔ)，對后期深入研究其發(fā)生機制，并探討有效的預(yù)防措施具有重要的臨床和社會意義。

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