楊 策，蔣建新，王正國，莊 茁

1 肺沖擊傷的歷史和流行病學特點

肺爆炸沖擊傷古已有之。早在東晉或更早時期，中國煉丹家在用硝石、硫黃等物煉制丹藥時，不慎與炭火相遇而產(chǎn)生火焰甚至爆炸，由此意外發(fā)明了黑色火藥。葛洪《抱樸子.仙藥》中即記載有火藥。三國時期，人類用黑色火藥制成火球、火箭等進攻武器，到唐宋時期，又使用火藥箭、火炮、火球、火蒺藜等拋射或投射物爆炸殺傷敵軍［1］。據(jù)史料顯示：“爆炸后聲如雷霆，煙氣漫天，城壁皆塌”，形象描述了爆炸沖擊致傷時，高速行進的沖擊波及其復合因素的巨大殺傷效應。明朝時出現(xiàn)自動爆炸的地雷、水雷和定時炸彈爆炸。1864年美國南北戰(zhàn)爭時期，賓夕法尼亞官兵為攻破弗吉尼亞的彼得斯堡要塞，曾用黑色火藥炸死280名南邦聯(lián)士兵［2］。2年后，阿爾弗雷德·諾貝爾發(fā)明了炸藥，從此各類爆炸層出不窮，因此，肺爆炸沖擊傷最初是火藥和炸藥發(fā)明的副產(chǎn)物。從中國古代煉丹意外發(fā)明的低階火藥到西方諾貝爾基于硝化甘油、硝化纖維等發(fā)明的高階炸藥，爆炸事件沿絲綢之路不斷西行，在爆炸物種類、殺傷效應從量變到質(zhì)變，從和平利用到戰(zhàn)爭恐怖的交替更迭中，肺爆炸沖擊傷遷延不斷。

肺沖擊傷系統(tǒng)研究始于我國第一顆原子彈爆炸后［3］，特別是20世紀70年代以來，通過核試驗、現(xiàn)場（平原、水下、高原）實驗、激波管實驗［4］以及數(shù)學建模和計算機模擬［5，6］，結(jié)合西南邊防保衛(wèi)邊境作戰(zhàn)等戰(zhàn)傷調(diào)研，對肺沖擊傷的病理生理機制和生物力學機制獲得深刻認識。在當今和平時期，非戰(zhàn)爭性爆炸是發(fā)生肺沖擊傷的主要原因。特別是2015年天津8.12特大爆炸事故（173人死亡，住院傷員798例）和江蘇昆山重大爆炸事故（146人死亡，受傷 112 人）［7，8］，再次給國人敲響了警鐘。分析國家安監(jiān)局2000年至2017年數(shù)據(jù)，中國平均每3天發(fā)生1起爆炸事故，以工礦爆炸居多，死傷率高、救治難度大。通過流行病學調(diào)查發(fā)現(xiàn)，中國爆炸事故已波及全境，在工業(yè)發(fā)達地區(qū)偏多，而且，爆炸致傷因素復雜，涉及煤礦瓦斯、化學品、粉塵、燃氣等等。同時，戰(zhàn)爭遺留問題帶來的爆炸肺損傷亦時有發(fā)生。如2018年10月11日，南部戰(zhàn)區(qū)陸軍云南掃雷大隊一名中士，在老山西側(cè)掃雷時，高爆手榴彈爆炸時沖擊波穿透防護服導致肺爆炸沖擊傷。因此，從肺爆炸沖擊傷角度分析其流行病學特點，對于和平時期肺爆炸沖擊傷批量救治和高效防護具有重要價值。

流行病學調(diào)查證實，肺爆炸沖擊傷是第一級沖擊傷最常見的死傷原因，在爆炸沖擊傷死亡人員中，17%僅有肺損傷，39%與肺損傷有關。在爆炸沖擊傷傷員中，開放環(huán)境存活傷員肺爆炸沖擊傷發(fā)生率為 6.7%～14.0%［9，10］，封閉空間爆炸存活傷員肺沖擊傷發(fā)生率超過80%。死亡傷員中肺沖擊傷發(fā)生率可達到 80%［11］。據(jù)英國創(chuàng)傷登記中心2003年至2009年數(shù)據(jù)，肺沖擊傷發(fā)生率為6.7%，在天津8.12大爆炸中，武警后勤學院附屬醫(yī)院收治傷員數(shù)據(jù)顯示，肺沖擊傷發(fā)生率是9.3%。自2000年以來，全球封閉空間恐怖肺爆炸沖擊傷增加比率超過90%［12］，而且，在恐怖爆炸中大部分肺損傷傷員早期死亡。因此，采取有效救治和防護措施，對于減少肺爆炸沖擊傷傷員早期死亡、提升臨床救治成功率、加快后期康復進程、減少遠期并發(fā)癥具有現(xiàn)實意義。

2 肺沖擊傷的精準診治

爆炸事故發(fā)生后，早期識別、精準診治，進而基于傷情判別和危險因素辨析，采用有效防護措施，是恢復傷員受損肺臟生理功能，促進損傷肺臟結(jié)構與功能修復，乃至基于早期預警實現(xiàn)有效防護的關鍵。

在精準診斷方面，需要臨床救治的肺爆炸沖擊傷常表現(xiàn)為急性呼吸困難、心動過緩和低血壓。沖擊波的超壓、動壓以及負壓發(fā)揮了主要致傷作用［13］。對于肺臟，其核心癥狀是沖擊致傷過程中肺泡及其毛細血管等破裂引起肺臟血流、氣體病理性滲漏、彌散所致。診斷篩查時，爆心較近距離傷員無肺損傷，并不意味較遠距離的其他傷員無肺損傷。在相同距離有未發(fā)生肺損傷傷員，也并不能判定相鄰人員無肺沖擊傷發(fā)生。而且，為獲得確切診斷，傷員主訴或陪同人員主訴的采集須力求客觀準確，盡早處置威脅生命的急癥。對于體格檢查（呼吸頻率、氧飽和度、影像資料和氣體栓塞指征等），必要時進行動態(tài)觀察，謹防漏診、誤診，特別是重視對滯后表征的精準把握。

目前認為，肺爆炸沖擊傷的精準診斷需關注以下六點，第一，盡可能了解爆炸物威力與距離爆心距離。通常3.5 m、1 TNT當量，7.5 m、10 TNT當量，37.5 m、100 TNT當量爆炸，就應該懷疑有肺沖擊傷發(fā)生；在實驗條件下，可能發(fā)生肺沖擊傷的最小沖擊波超壓是30～40 Psi，在超壓達到70 Psi時，半數(shù)傷員可發(fā)生肺損傷；第二，爆炸環(huán)境與障礙物或掩體的判別，通常密閉空間爆炸，由于沖擊波的入射波疊加和反射波增強等原因較自由場爆炸肺傷情更為嚴重。而且，在爆炸物和傷員之間有無障礙物阻隔，在肺沖擊致傷中亦需作為獨立變量予以考量。環(huán)境介質(zhì)（空氣、液體）是決定肺沖擊傷傷情的重要因素，相同致傷條件下，水下和高原肺爆炸沖擊傷傷情較平原更為嚴重［14，15］；第三，肺爆炸沖擊傷出現(xiàn)時間，對于第一級沖擊傷幸存者，爆炸即刻至6 h、24 h～48 h屬高峰時間窗。既往也有觀點將第一級肺沖擊傷發(fā)生時間定義為沖擊暴露后12 h獲得相關臨床證據(jù)的不同看法，對于部分肺沖擊傷可能會發(fā)生漏診。臨床救治經(jīng)驗證實，有的傷員在爆炸沖擊暴露后，初期生命體征平穩(wěn)，甚至還能夠參與對其他傷員搶救工作，但隨后病情急劇惡化，出現(xiàn)嚴重肺出血、呼吸功能障礙等急癥，因此，警惕兩個常見時間窗在一定程度上可避免錯失治療時機；第四，從臨床癥狀和體征看，主要是最初干咳、胸痛，隨后咳紅色泡沫痰、咯血，呼吸困難，血氧飽和度下降。對于發(fā)生失血性休克的傷員，肺部癥狀可能會被部分掩蓋。體格檢查可見呼吸音減弱、捻發(fā)音以及異常呼吸音等定性表征；第五，影像學分析對批量肺爆炸沖擊傷傷員分揀和急救尤為重要。胸平片和CT分析發(fā)現(xiàn)，肺爆炸沖擊傷早期即可有典型的蝴蝶影像，或者肺表面挫傷出血。肺臟浸潤影像最早在沖擊暴露后90 min即呈現(xiàn)。雖然既往認為胸片異常者檢出率為 52.0%～91.7%［16］，但由于肺沖擊傷傷情復雜性，條件允許時優(yōu)先選擇CT檢查手段［17］，傷后早期即使胸部平片未見異常也須留觀6h～8h［18］。動態(tài)評判影像學變化有助于實施個體化治療措施以避免漏診或不良預后。而且，傷員CT成像結(jié)合三維重建分析肺臟密度變化有助于獲得量化的肺沖擊傷傷情［19，20］。典型的沖擊傷肺臟解剖可見與肋間神經(jīng)平行的出血條帶。筆者實驗室既往證實，該條帶屬于肋間壓痕（interspace markings）而非肋骨壓痕（rib markings）。部分肺沖擊傷傷員出現(xiàn)氣胸和肺臟萎縮。有時不僅可見氣胸，還有縱隔積氣。對于大范圍氣胸傷員，應該避免采用仰臥位拍攝胸部平片造成的漏診情況。部分肺沖擊傷由于肺臟炎性和非炎性滲出，肺臟出現(xiàn)實變、腫大，甚至出現(xiàn)后期機化，嚴重影響傷員肺臟功能。偶爾，爆炸瞬間沖擊波裹挾破片可造成肺穿透傷，出現(xiàn)血胸或血氣胸［21］。對于肺部重癥超聲檢測，因其肺沖擊傷診斷中良好的特異性、靈敏度、安全性和便攜性逐步得到應用；第六，既往有觀點認為沖擊傷后鼓膜破裂可以作為肺損傷的指征［22］，但后來發(fā)現(xiàn)，有50%的肺沖擊傷傷員沒有鼓膜破裂，而且，筆者發(fā)現(xiàn)，部分鼓膜破裂傷員并無肺損傷。因此，兩者并無必然聯(lián)系。

在精準救治方面，以創(chuàng)傷救治 “黃金1小時”“鉑金10分鐘”推薦救治時機為基礎，首先需要厘清主要損傷和次要損傷、主要矛盾和次要矛盾的關系，依據(jù)先救命和先重后輕原則［23］，除過爆炸現(xiàn)場實施戰(zhàn)傷5大急救技術（通氣、止血、包扎、固定、轉(zhuǎn)運）以外，需要納入急救范疇的肺沖擊傷傷員主要是空氣栓塞、肺持續(xù)性出血以及嚴重氣胸或血氣胸三類威脅生命的傷類。傷員救治建議遵守四個基本原則，即科學改善低氧（高碳酸血癥時高頻通氣；限制呼氣末壓力峰值以防氣栓或氣胸）、建立快速輸液通路（在監(jiān)測血流動力學指標下合理補液；盡量用晶體液；肺出血時謹慎使用重組因子VIIa治療［24］；維持平均動脈壓在60 mmHg以上）、持續(xù)動態(tài)監(jiān)測（預防肺水腫及合并氣胸；一旦出現(xiàn)并加重則穿刺減壓或閉式引流）和并發(fā)癥處理（氣道梗阻無法有效解除時酌情行氣管切開術和（或）解除支氣管痙攣，異物刺入身體時妥善截短包扎；肋骨骨折甚至連枷胸等手術治療、外科探查；合并創(chuàng)傷性腦損傷時高碳酸血癥和顱內(nèi)高壓防治；肺部感染的病原學和對癥診治）。在此過程中，需要警惕醫(yī)源性氣胸、氣體栓塞和補液不當造成的肺水腫。目前認為，為避免氣壓性肺損傷傷情加重、醫(yī)源性氣胸和呼吸機相關肺炎，僅對重度肺沖擊傷考慮使用有創(chuàng)通氣，保護性肺通氣策略包括小潮氣量、最佳呼氣末正壓通氣（positive end expiratory pressure，PEEP）及允許性高碳酸血癥等方法［25］。其中，對于需要機械通氣的肺沖擊傷傷員（約占80%），通過對外周氧飽和度的半定量，建議實施量化的PEEP；而且可以借鑒急性呼吸窘迫綜合征 （acute respiratory distress synd-rome，ARDS）條件下，吸入氧濃度指標調(diào)整PEEP的參數(shù)?？傊?，通過確認肺爆炸沖擊傷的治療性診斷指標，也有助于提升肺爆炸沖擊傷的精準診斷水平。此外，當以上無創(chuàng)和有創(chuàng)通氣措施均不奏效時，建議選擇體外模式氧合治療。對于傷情嚴重或救治不力的肺沖擊傷傷員，極易并發(fā)感染和ADRS，并可能出現(xiàn)序貫性器官功能損傷，一旦發(fā)生多臟器功能障礙綜合征，預后多數(shù)不良。

在肺爆炸沖擊傷預后評估中，需要進一步建立定量評分方法，作為肺沖擊傷評估標準和臨床救治原則的組成部分，涉及參數(shù)包括氧合指數(shù)［26］、影像數(shù)據(jù)和支氣管胸膜瘺［18］，可為不同嚴重程度的肺沖擊傷傷員預后精準評估奠定基礎。目前，三方面的量化評估指標與肺沖擊傷傷員預后關聯(lián)已獲得臨床證據(jù)支持。

基于此筆者認為達到精準水平尚有以下瓶頸問題。首先，肺沖擊傷復合因素對傷員個體量化評估應該占有一定權重。通過天津大爆炸一組數(shù)據(jù)，破片致肺損傷和燒傷/吸入［27］、化學性肺損傷常常與氣壓性肺損傷合并存在協(xié)同效應［28］，特別是面對多系統(tǒng)、多臟器損傷，需要進一步量化評估；其次，傷員遺傳信息（易感基因）、生物標志物（鐵-運鐵蛋白復合物［24］、中性粒細胞凝膠酶相關脂鈣素［26］）可能預警肺沖擊傷傷情和并發(fā)癥發(fā)生風險，有待更多臨床證據(jù)證實，并以此為基礎建立肺沖擊傷并發(fā)癥發(fā)生預警公式，對于爆炸致肺沖擊傷傷員前瞻性診治具有重要理論價值；此外，傷員非遺傳信息不一，在傷情診治和轉(zhuǎn)歸判別上，無統(tǒng)一標準可循，需納入爆炸沖擊傷評分方法。特別是在非戰(zhàn)爭條件下，傷員的年齡、性別、健康狀況都會影響傷情和預后。尤其是老人和兒童遭受肺沖擊傷后［29］，由于機體內(nèi)環(huán)境與青壯年不同，肺臟對沖擊致傷的反應性存在差異。筆者研究還發(fā)現(xiàn)，雌性大鼠對肺沖擊傷暴露耐受性優(yōu)于雄性。妊娠對肺沖擊傷其傷情和預后也有重要影響。

3 肺沖擊傷的高效防護

迄今為止，由于針對爆炸沖擊波防護的天然高效防護材料品種有限或缺乏，防護材料結(jié)構一體化設計思路不夠完善，肺臟沖擊波防護研究落后于對彈片、彈丸和彈珠的防護研究。既往以發(fā)泡鎳-鋁合金-海綿為主體構成的復合材料、聚氨酯對動物肺沖擊傷取得一定防護效果［30，31］。近年報道警用軟質(zhì)（芳綸纖維材料）和硬質(zhì)（芳綸纖維復合陶瓷材料）防護服對沖擊波有防護效能［32］，但基于芳綸纖維的Kevlar防彈衣對肺沖擊傷防護效果仍存在爭議。由于層疊間隙的存在，在大當量爆炸沖擊致傷條件下，該防彈衣甚至可能加重肺損傷。為此，防沖擊波的胸帶和防護背心需要新材料提供支撐。目前，高效防護的核心就是設法阻止爆炸沖擊時應力波在肺臟的傳遞（如緩沖板、三明治板［33］）。 事實上，同樣在50%生存條件下，肺部損傷比頭部損傷承受更低的沖擊波峰值壓力，而且良好的肺臟防護，不僅能保護肺功能，而且對于顱腦沖擊波防護也有作用。早年南斯拉夫?qū)W者采用聚甲基丙烯酸酯模具防護小動物肺沖擊傷，對腦損傷也有防護效果［34］，進一步證實了上述觀點。為此，筆者的防護策略希望能夠做到預警、智能、安全、高效、舒適。因此，肺爆炸沖擊傷防護在不降低防彈片、破片性能基礎上，需要吸納一些強度高、彈性低的新型復合材料以耗散沖擊能量，胸廓下緣是重點防護部位。同時應該關注沖擊波在胸腹部的應力傳導問題。為此，筆者前期合作研發(fā)了新型多尺度夾雜型聚脲復合材料，通過調(diào)整材料分子結(jié)構軟段和硬段比例、微相分離度，夾雜小尺度玻璃微珠，能夠?qū)崿F(xiàn)對沖擊波良好的吸收、導引和耗散效應。

4 肺沖擊傷防護的潛在挑戰(zhàn)

既往防護材料在有效性、安全性、舒適性方面尚有較大提升空間。采用新型生物、化工材料，滿足輕便、柔順、阻燃、耐熱基礎上的嘗試，對于肺沖擊傷進行有效消減，從沖擊波超壓或負壓峰值、壓力作用時間以及壓力上升時間三方面可以發(fā)揮有效防護作用。而且，從沖擊波致傷靶器官對沖擊傷易感性上分析，顱腦傷常占有重要地位，通過胸部沖擊波應力傳導，引起顱腦功能或器質(zhì)性損傷（創(chuàng)傷性腦損傷和創(chuàng)傷后應激障礙），也是肺沖擊傷精準診治的重點考慮內(nèi)容。

在肺沖擊傷個體防護中，作業(yè)人員在實現(xiàn)自身有效防護基礎上，對于作業(yè)面潛在爆炸物（粉塵、燃氣、油料、手機等）的環(huán)境防護，有減輕沖擊波作用于人的強度和時程，同樣至關重要。這需要防護材料的量產(chǎn)規(guī)模以及經(jīng)濟成本可控。從爆炸沖擊傷防護經(jīng)驗看，沖擊波通常伴隨破片或投射物致傷，因此，在獲得有效抵御沖擊波基礎上，防破片效能不能降低，這就決定防護材料傾向于采用復合型，兼具防彈/破片性能。此外，為獲得沖擊波暴露時的頻次、壓力參數(shù)，量化評估傷情，需要研發(fā)智能化預警裝置。同時，防護裝置須配置傷員基本生命體征信息（血型、體重、身高、聯(lián)系方式等）的存儲信息或者個性化標志，以便于爆炸傷員急救。

隨著時間推移，爆炸物類別必然更加多樣，致傷形式可能日趨復雜，這就決定爆炸沖擊傷防護材料和裝備需要按照因“矛”設“盾”，鑄盾為先的思路，迭代升級。特別是面對現(xiàn)今精確制導式大當量、深鉆地爆炸武器打擊，只有采取多層設防、層層耗散的綜合防護措施，才可能達到最佳防沖抗爆效果。而且，隨著材料科學和電子技術的迅猛發(fā)展，智能防護、預警為先的防護理念將會成為沖擊傷防護材料和裝備研究的必然趨勢。

5 愿景和展望

在肺爆炸沖擊傷診治和防護研究中，基于半個多世紀以來對沖擊波物理學構成、肺沖擊傷損傷閾值、生物損傷效應的深刻了解［35］，要實現(xiàn)精準診治需要處理好基因決定和環(huán)境因素的關系、辨證施治和個體化診治的關系以及干預因素的平衡與協(xié)同的關系。傷情診治的初衷在于救治原發(fā)損傷，防治并發(fā)癥，恢復傷員身心完整性。而防護策略則是臨床診治的前伸與拓展。肺沖擊傷轉(zhuǎn)化研究的瓶頸決定其救治的復雜性。防護材料高效性、復合型、適宜性拓展因材料學、生物力學以及醫(yī)學源頭創(chuàng)新的制約尚有相當難度，而且預警診斷、評估和救治中會出現(xiàn)大量數(shù)據(jù)，評估指標亟待優(yōu)化。要實現(xiàn)這些目標，需要堅持實踐-理論-再實踐的科學認識論，借力學科交叉融合和相關領域新技術支撐，這不僅需要肺沖擊傷傷員首診醫(yī)師的準確定性評估，還需要集成統(tǒng)計學和生物信息學數(shù)據(jù)，以及傷情從定性到定量的切換。另外，加強肺沖擊傷評估生物標志物的發(fā)掘和驗證、沖擊傷致傷預警參數(shù)的捕獲以及有效監(jiān)控性救治措施的研發(fā)，對于肺沖擊傷精準診治和高效防護范式具有推動效應。

綜合以上認識，在加強源頭管控基礎上，堅持以肺沖擊傷精準救治方向、推動肺沖擊傷個體化診治進程、加強肺沖擊傷精準診治人才培養(yǎng)、促進肺沖擊傷診治模式轉(zhuǎn)型為導向，不斷研發(fā)新型防護裝備并反饋式迭代升級，以應對未來非戰(zhàn)爭爆炸事故、恐怖襲擊風險和軍事沖突中沖擊波致傷因素權重的增加，力求在肺爆炸沖擊傷診治與防護上良性互動，防診共進?？梢灶A見，在追求肺爆炸沖擊傷精準診治與防護道路上，挑戰(zhàn)巨大，但空間廣闊，面對海量數(shù)據(jù)，需要深度發(fā)掘，唯有堅持實踐為先，理論跟進，最終實現(xiàn)傷員受益，國家安全。

志謝 陸軍特色醫(yī)學中心張良同志為本文提供部分資料和建議，謹致謝忱。