李存治，王 鴻，范小琳，韓天一，盧 青，劉進(jìn)仁，孔慶博，高俊宏

1.兵器工業(yè)衛(wèi)生研究所，西安 710065; 2.西安近代化學(xué)研究所,西安 710072

爆炸性武器是現(xiàn)代戰(zhàn)爭的主要?dú)晕淦?，其主要通過爆炸瞬間產(chǎn)生的高能破片和沖擊波致傷，這也是戰(zhàn)斗部對目標(biāo)毀傷的重要形式[1-3]。爆炸沖擊傷傷情復(fù)雜，復(fù)合傷和多發(fā)傷傷情發(fā)生率高[4-6]。爆炸性武器裝備的設(shè)計(jì)、定型和改型等均需要生物殺傷效應(yīng)評估[7]。目前，我國武器裝備毀傷評估的相關(guān)研究主要集中在對典型堅(jiān)固目標(biāo)毀傷效應(yīng)等方面[8]，也取得了一定的研究成果，但總體水平仍處于針對具體研究對象的實(shí)驗(yàn)分析及工程估算層次，這些評估多是對各種目標(biāo)的毀傷等級判斷[9]，而對生物體的毀傷評估尚有不足[10-11]。為此，本研究以山羊?yàn)樯锬繕?biāo)物，利用戰(zhàn)斗部靜爆致傷動(dòng)物，對其進(jìn)行大體解剖觀察、病理檢測和毀傷等級評分，最終評估該戰(zhàn)斗部的生物毀傷效應(yīng)。

材料與方法

1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物和設(shè)備

根據(jù)武器殺傷生物效應(yīng)評估實(shí)驗(yàn)動(dòng)物選擇與布放規(guī)程，選用西北當(dāng)?shù)啬撩耧曫B(yǎng)經(jīng)檢疫合格的健康成年山羊20只，體重為(25±5)kg，雄性，布放前進(jìn)行動(dòng)物編號、稱重，狀態(tài)檢查。某型戰(zhàn)斗部總質(zhì)量為1 000kg，置于離地面一定高度的木制框架內(nèi)，電引信起爆。沖擊波超壓峰值測試采用傳感器測試距離爆心15～90m不同位置處的超壓沖擊波峰值。本實(shí)驗(yàn)通過兵器工業(yè)衛(wèi)生研究所實(shí)驗(yàn)動(dòng)物倫理委員會批準(zhǔn)(IACUC201804)。

2 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的布放

山羊圍繞爆心呈扇形隨機(jī)布放在162°測線上，距離爆心分別為15(2只)、20(2只)、23(2只)、25(2只)、27(2只)、30(2只)、35(2只)、40(2只)、50(2只)、70(1只)、90m(1只)，采用錯(cuò)位布設(shè)方式，山羊均采取自然站立姿勢。見圖1。

圖1 山羊布放實(shí)際效果圖

3 大體觀察與病理檢查

爆炸后觀察現(xiàn)場山羊存活情況，實(shí)驗(yàn)后所有山羊在6h內(nèi)進(jìn)行解剖觀察，死亡山羊直接解剖，存活山羊經(jīng)頸動(dòng)脈放血處死，重點(diǎn)解剖觀察組織器官損傷程度和范圍，組織器官用10%甲醛固定制備石蠟標(biāo)本、HE染色、光鏡觀察其組織病理學(xué)改變。

4 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物損傷嚴(yán)重度的醫(yī)學(xué)評估

通過爆炸傷病理學(xué)評分系統(tǒng)進(jìn)行損傷嚴(yán)重度醫(yī)學(xué)評估[12]。爆炸傷病理學(xué)評分系統(tǒng)是采用校正損傷嚴(yán)重度指數(shù)(adjusted injury of severity index,ASII)，定量地從11個(gè)方面評價(jià)爆炸傷中生物及各器官的損傷。ASII分值標(biāo)準(zhǔn)：0.0～0.2為陰性，0.2～0.3為輕微，0.3～1.0為輕度，1.0～1.9為中度，1.9～7.1為重度，>3.6為死亡(50%以上)[5]。

結(jié) 果

1 沖擊波超壓峰值

距離爆心15～90m不同位置處的超壓沖擊波峰值見圖2。

圖2 實(shí)驗(yàn)后不同位置處山羊傷亡情況及超壓峰值

2 山羊整體傷亡情況

起爆后15min進(jìn)入現(xiàn)場觀察，20只山羊死亡11只，存活9只，總體致死率為55%。其中15、20、23、25、27m處全部死亡，30m處死亡1只；35、40、50、70、90m處均存活，見圖2。山羊皮膚重度碳化或輕度燎毛10只(50%，<30m)；四肢和犄角處骨折 9只(45%，<30m)，共19處；破片傷11只(55.0 %，<35m)；眼損傷1只(5%，30m處)；口鼻出血11只(55%，均死亡)；多發(fā)傷11只(55%)，穿透傷7只(35%)，沖擊傷18只(90%)。

3 大體解剖觀察

現(xiàn)場死亡山羊立即大體解剖，存活山羊于實(shí)驗(yàn)后6h內(nèi)經(jīng)頸動(dòng)脈放血處死，觀察臟器損傷情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，死亡山羊大腦均有不同程度的充血水腫，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)右側(cè)聽器損傷較左側(cè)嚴(yán)重；胸部解剖發(fā)現(xiàn)死亡山羊肺臟均有大面積出血和淤斑，呈彌漫性肝樣變，部分山羊心內(nèi)膜下有出血；腹部解剖發(fā)現(xiàn)死亡山羊肝臟、脾臟、腎臟及胃腸有不同程度的破裂或充血水腫。存活山羊傷情也主要集中在胸腹部，多表現(xiàn)為肺黏膜下出血和淤斑。見表1。

表1 山羊重要臟器部位受損表

肺臟作為爆炸沖擊傷的最敏感靶器官之一，在沖擊傷發(fā)展過程中最具有代表性[13]。由于肺是含有大量氣囊或氣泡的組織，與周圍鄰近組織相比密度較低，即肺承受的超壓值在內(nèi)臟中最低[14]，所以在內(nèi)臟中肺最易發(fā)生損傷。對于距離爆心不同位置處山羊的肺臟解剖進(jìn)行比較后發(fā)現(xiàn)，肺臟的損傷程度與山羊的分布距離密切相關(guān)，距離爆心越近，肺臟損傷程度越嚴(yán)重。見圖3。

圖3 實(shí)驗(yàn)后不同位置處山羊肺臟損傷情況。a.15m；b.27m；c.30m；d.35m；e.50m；f.90m

4 病理學(xué)觀察

對存活山羊的部分臟器進(jìn)行病理觀察，距離爆心30m處山羊肺臟重度出血、肺泡擴(kuò)張、肺間質(zhì)血管充血和肺泡腔內(nèi)水腫，脾臟中度出血，肝臟可見出血、破裂、炎性細(xì)胞浸潤及空泡樣變，心肌輕度出血；距離爆心35m處山羊肺臟重度出血、肺泡擴(kuò)張、肺間質(zhì)血管充血和肺泡腔內(nèi)水腫，其余臟器病理檢查未見異常；距離爆心40m處山羊肺臟中度出血、肺泡擴(kuò)張，心肌輕度出血，其余臟器病理檢查未見異常；距離爆心50m處山羊肺臟中度出血、肺泡擴(kuò)張和炎細(xì)胞浸潤，其余臟器病理檢查未見異常；>50m處山羊臟器病理檢查未見異常。見圖4。

圖4 存活山羊部分臟器病理圖(HE×200)。a.30m處肺臟；b.30m處脾臟；c.30m處肝臟；d.30m處心臟；e.35m處肺臟；f.40m處肺臟；g.40m處心臟；h.50m處肺臟；i.50m處脾臟；j.50m處肝臟；k.50m處心臟；l.50m處腎臟

5 生物毀傷評估[12]

依據(jù)《爆炸傷病理學(xué)評分系統(tǒng)》進(jìn)行損傷嚴(yán)重度的醫(yī)學(xué)評估，結(jié)果發(fā)現(xiàn)重度傷為12只(60%)，中度傷為2只(10%)，輕微至輕度傷為4只(20%)，未損傷為2只(10%)。見表2。

表2 山羊毀傷等級評分結(jié)果

山羊編號規(guī)則為數(shù)字代表距離爆心位置，L為站在爆心面向162°測線左側(cè)，R為右側(cè)，M為測線上

討 論

本次實(shí)驗(yàn)中，從動(dòng)物解剖發(fā)現(xiàn)所有死亡山羊的致死原因主要來自爆炸瞬間產(chǎn)生的超壓性沖擊波。肺臟既是沖擊波的主要靶器官，也是判斷人體沖擊傷程度的主要器官[15-16]，爆炸后死亡山羊均不同程度地發(fā)生了肺沖擊傷，且30m內(nèi)山羊的主要致死因素為肺嚴(yán)重沖擊傷，具體表現(xiàn)為嚴(yán)重的肺出血和肺水腫，雙側(cè)肺塌陷或彌漫性表面出血或肝實(shí)質(zhì)樣變和胸腔大量積血及血凝塊，有的同時(shí)伴有肺破裂；聽器、胃腸道對沖擊波致傷也較為敏感；在爆炸近區(qū)，山羊可因高溫引起不同程度燒傷，表現(xiàn)為皮膚重度碳化至輕度燎毛；肝、脾等腹部實(shí)質(zhì)性臟器破裂和包膜內(nèi)血腫。對于遠(yuǎn)場爆炸，生物目標(biāo)基本不受爆轟產(chǎn)物作用，主要損傷為肺泡和氣管等受損，這也跟本次實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致(30～50m處山羊主要傷情集中在肺臟)。該戰(zhàn)斗部對山羊的致死半徑為30m，致傷半徑為50m，>50m處的沖擊波未能造成山羊肺沖擊傷。

除肺臟外，耳朵也是爆炸傷最敏感的器官之一[17-18]。本次實(shí)驗(yàn)中，距離爆心≤35m處的山羊兩側(cè)鼓膜全部破裂，破損率為100%;40～50m山羊右側(cè)鼓膜全部破裂，左側(cè)鼓膜充血；70m處山羊右側(cè)鼓膜充血，左側(cè)正常；90m處山羊兩側(cè)鼓膜都正常，說明此次實(shí)驗(yàn)會造成山羊嚴(yán)重的聽器損傷，且朝向爆心一側(cè)損傷更為嚴(yán)重。盡管聽器損傷說明山羊受到了爆炸傷，但即使受到永久性聽力喪失，生物的戰(zhàn)斗力基本不受影響，因此在國外對爆炸傷的傷情評估中通常不考慮聽力損傷。

目前應(yīng)用在武器殺傷效應(yīng)評估中的主要?jiǎng)?chuàng)傷評分系統(tǒng)有簡明損傷定級標(biāo)準(zhǔn)(abbreviated injury scale,AIS)[19]，放沖復(fù)合傷診斷標(biāo)準(zhǔn)[20]、傳統(tǒng)的沖擊傷傷情病理判斷方法[21-22]和校正損傷嚴(yán)重度指數(shù)(ASII)等?？到ㄒ愕萚6]進(jìn)行了不同創(chuàng)傷評分系統(tǒng)在武器殺傷生物效應(yīng)評估中的比較，結(jié)果顯示AIS評分系統(tǒng)不能反映爆炸傷中的多物理因素、復(fù)合傷、多部位的特點(diǎn)，而且對肺損傷評估偏輕。放沖復(fù)合傷指人體同時(shí)或相繼發(fā)生以放射損傷為主的一類復(fù)合傷，適用于核事故或者核武器戰(zhàn)爭條件下的放沖復(fù)合傷傷員的診斷和治療以及對放沖沖擊的傷情評估，對于爆炸傷只是參考作用，而且這種評估方法比較零散，缺乏完整性和系統(tǒng)性以及對大當(dāng)量爆炸實(shí)驗(yàn)的毀傷評價(jià)。傳統(tǒng)的沖擊傷傷情病理判定標(biāo)準(zhǔn)只能定性地評估損傷嚴(yán)重程度，不能評估繼發(fā)性損傷造成的多發(fā)傷，并不適合于爆炸傷的精準(zhǔn)評估。本次實(shí)驗(yàn)的生物損傷嚴(yán)重度的醫(yī)學(xué)評估依據(jù)爆炸傷病理學(xué)評分系統(tǒng)進(jìn)行，校正損傷嚴(yán)重度指數(shù)ASII評分隨著距離的增加變化明顯，辨識度最高，因此能較為有效地反映爆炸傷的傷情與損傷程度，更適合于武器殺傷生物效應(yīng)爆炸傷傷情評估，但其缺點(diǎn)在于沒有考慮顱腦損傷，損傷程度與分值并不是一一對應(yīng)關(guān)系，計(jì)算方法比較繁瑣，對致命器官的評估較低。所以在后續(xù)生物毀傷實(shí)驗(yàn)中需要根據(jù)實(shí)驗(yàn)類型選擇相應(yīng)的評估方法或?qū)追N評估方法結(jié)合起來進(jìn)行毀傷結(jié)果的判定。

從本研究的總體生物效應(yīng)來看，該型戰(zhàn)斗部在近場區(qū)域的毀傷元主要為爆炸性沖擊波，沖擊傷發(fā)生率可達(dá)到90%。在遠(yuǎn)場區(qū)域，毀傷因素也主要為沖擊波，由于以往報(bào)道的常規(guī)殺爆戰(zhàn)斗部主要依靠炸藥爆炸時(shí)產(chǎn)生爆轟波壓力和高速飛散的金屬破片的沖擊作用來進(jìn)行殺傷，各種炸彈、炮彈、導(dǎo)彈和地雷等爆炸性武器，其主要?dú)蛩匾矠閹в胁煌芰康钠破?，因此，該型?zhàn)斗部在提高爆炸沖擊威力方面具有廣闊的應(yīng)用前景。