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舰船人员冲击损伤标准及耐受性研究
水下爆炸在极短的时间内产生强大的冲击加速度,引起人员严重损伤.在评估舰船的作业能力时,人员对冲击的耐受性足一个极其重要的因素.根据人体的冲击损伤特点,本文提出人体主要组织器官对舰船冲击运动的耐受程度和损伤阈值,为舰船冲击环境下人员的损伤评估、预测及防护等提供重要的参考依据.
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水下爆炸引致舰员冲击损伤的生物力学研究方法进展
水下爆炸瞬间产生强大的冲击加速度,不仅导致舰船结构及设备的破坏,而且对舰员造成严重损伤.本文在阐述舰员冲击损伤生物力学研究方法的基础上,经过比较分析提出人体志愿者、动物、假人、尸体试验和数学模型研究方法之间的适用条件和局限性,并由此提出了我国舰员抗冲击技术研究中存在的问题,从损伤机制、耐受限值、损伤标准、试验技术、防护措施等方面指出了研究重点和发展趋势.
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模拟舰船冲击对人体下肢骨骼轴向压缩损伤特性研究
目的非接触性水下爆炸在极短的时间内产生巨大的加速度,引起舰船装备的破坏和人员严重损伤,尤其是人员下肢骨骼极易受到冲击损伤,严重影响舰船战斗力.材料与方法为了研究舰船冲击运动对人体下肢主要骨骼的损伤,采用12具新鲜的下股骨骼(包括股骨、胫骨、距骨、腓骨、跟骨)人体尸体标本,模拟舰船冲击运动的特性,在冲击机上进行静态和动态压缩测试实验.结果获取人体下股骨骼在静态和动态载荷作用下的压缩特性,如破坏载荷、压缩变形等,并对数据进行分析计算,得到下肢骨骼过载加速度估算值、骨骼损伤特点、动荷系数等参数,提出现有的下肢骨骼的冲击损伤耐受性及标准.结论在人体下肢骨骼中,跟骨和股骨的破坏载荷应是低的,其动态抗压性能也较差,这与舰船冲击伤以跟骨及股骨损伤发生率较高的实际情况相符合.
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人体胸腰椎体几何学测量及生物力学特性实验研究
研究水下爆炸产生的舰船冲击载荷导致舰船人员脊柱损伤的生物力学特性.分别从10具健康成年男性尸体上截取完整的胸腰椎,然后剔除不需要的软组织,并从胸、腰椎上仔细分离出各个自由椎体,对每个椎体上下两个端面处理后进行静态和动态压缩试验研究.从胸椎T1至腰椎L5,随着椎体在脊柱位置上的下降,椎体的横截面积和体积逐渐增加,每个椎体所承受的动态和静态压缩破坏载荷也逐渐增加.计算动态应力强度与静态应力强度的比值,胸椎平均为1.51,腰椎平均为1.46.胸腰椎体面积和体积与其所本身所能承受的载荷变化趋势与人体承载能力的规律相一致,它反映了舰船冲击载荷造成船员胸腰椎损伤的机制及其损伤特性.
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舰员抗冲击鞋性能试验及评估方法研究
水下爆炸在极短的时间内产生巨大的冲击加速度,引起舰船结构设备破坏和人员损伤.在自下而上的垂向冲击加速度作用下,甲板上的立姿舰员下肢首先承受强大的冲击载荷,人体的跟骨和脚踝是易损伤的薄弱部位.研究舰员的抗冲击鞋,目的是通过缓冲脚底部载荷并降低到耐受限值以下.利用双波冲击机模拟3种典型冲击强度,采用国际标准假人代替真人作为试验载体,开展舰员抗冲击鞋的防护性能试验及评估方法研究.结果表明,舰员抗冲击鞋具有较强的冲击防护作用,可以衰减约60％的冲击载荷,从而达到有效避免或减轻舰员冲击损伤的作用.
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乌司他丁干预水下爆炸致兔急性肺损伤NF-κB、TNF-α的表达
目的 探讨通过乌司他丁对水下爆炸致兔急性肺损伤干预下血清核转录因子(nuclear factor-kappa B,NF-κB)与肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor-alpha,TNF-α)的变化.方法 健康新西兰兔20只随机分为对照组与乌司他丁组,以水下爆炸致兔急性肺损伤,用免疫酶联法检测爆炸后0、4、12、24 h血清中NF-κB、TNF-α的浓度.以SPSS 17.0统计软件进行分析,P≤0.05视为差异具有统计学意义.结果 爆炸后4 h乌司他丁组NF-κB的表达(818.60±222.48 ng/L)低于对照组(1052.40±243.87 ng/L)(P<0.05);爆炸后12 h乌司他丁组(730.10±153.34 ng/L)和对照组(1000.90±407.87 ng/L)相比未见显著变化(P>0.05);但在爆炸后24 h乌司他丁组(656.70±214.02 ng/L)和对照组(1035.30±362.00 ng/L)相比表达量又显著降低(P<0.05).而TNF-α在爆炸后4 h乌司他丁组(386.90±109.22 ng/L)和对照组(538.20±201.43 ng/L)相比未见明显变化(P>0.05);爆炸后12 h乌司他丁组(400.60±78.98 ng/L)TNF-α表达量和对照组(573.80±178.24 ng/L)相比,差异显著(P<0.05);爆炸后24 h乌司他丁组(356.10±130.99 ng/L)TNF-α表达也显著低于对照组(552.30±169.64 ng/L)(P<0.01).结论 乌司他丁干预下实验兔在爆炸后24 h血清NF-κB、TNF-α明显降低.
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水下爆炸致兔急性肺损伤动脉血气的研究
目的 探讨水下爆炸致兔急性肺损伤的动脉血气变化.方法 以水下爆炸装置对兔造成急性肺损伤,检测爆炸后0h、4h、12h、24h的动脉血气变化.结果 爆炸后0h、4h损伤组呼吸频率明显高于正常组(P＜0.01),心率明显低于正常组(P＜0.01);爆炸后12 h、24 h损伤组呼吸频率和心率均恢复至正常水平.两组动脉血气指标PaO2、pH及PCO2在爆炸后0 h、4 h、12 h、24 h均未见差异(P>0.05).结论 水下爆炸致兔急性肺损伤时其动脉血气未见显著性改变.
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水面舰艇舰员水下爆炸冲击防护研究
目的 研究减小不同姿态水面舰艇员水下爆炸冲击响应的方法.方法 通过建立水面舰艇舰员水下爆炸冲击响应集中参数模型,研究水下爆炸作用下不同结构参数对立姿、坐姿、行走状态下水面舰艇舰员冲击响应的影响.结果 对于坐姿舰员,增大甲板与座椅之间的阻尼比和刚度比,骨盆的冲击响应减小;对于立姿舰员,增大甲板的阻尼系数,下肢的冲击响应减小;对于行走舰员,增大甲板的阻尼系数,下肢的冲击响应减小.结论 可通过在甲板上加装抗冲击座椅或敷设抗冲击材料,增大甲板与座椅之间的阻尼比和刚度比或甲板的阻尼系数,减小水面舰艇员的冲击响应.
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水下爆炸冲击舰船致动物损伤效应的试验研究
目的 观察不同距离水雷爆炸产生的舰船冲击运动对舰船上动物冲击损伤的情况.方法 在某扫雷舰水下爆炸试验中,以兔子作为实验动物进行冲击损伤效应试验研究,试验后检测动物内脏器官、骨骼系统和血液指标等.结果 冲击损伤主要表现为肺脏片状或条状出血,少数动物骨骼出现骨折.结论 试验结果表明,工况Ⅰ时动物处于中度至重度损伤,工况Ⅱ时动物处于重度损伤.
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模拟非接触水下爆炸时舰船人员冲击损伤的安全性评估及防护措施
目的评估水下非接触爆炸对舰船人员的冲击安全性.方法用计算机模拟1000 kg TNT当量炸药水下爆炸,设立两种爆炸工况,采用爆炸冲击理论计算及相关国家标准对舰船上主要作业位置的冲击环境进行评估.结果爆心位置距水面垂直距离均为50 m条件下,距船舷水平向距离100 m(即100 m外) 时对人员无损伤;但当距船舷水平向距离50 m时会对人员造成轻度冲击损伤.结论 1000 kg TNT当量爆炸物距水面垂直距离为50 m,距船舷水平向距离100 m 时(即100 m外),船上舱室和作业位置人员是安全的.计算数据显示,在两种爆炸工况下,人员会被抛离甲板并发生足部骨折及颅脑损伤等二次损伤,应采取防护措施.
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水下爆炸损伤生物效应研究现状及展望
各种水中武器的广泛的运用已成为现代海战的主要特点之一,由此带来的水下爆炸损伤给水面舰船及水中作业人员造成严重的威胁.由于水下爆炸的致伤机制、致伤特点与陆上爆炸明显不同,因而对水下爆炸损伤效应的研究逐渐成为世界军事医学关注的热点与难点.本文通过系统地回顾相关文献,总结分析了水下爆炸损伤生物效应的研究现状,并对其未来的发展方向进行展望,旨在进一步加深对水下爆炸损伤生物效应的认识,并促进其深入研究.
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水中冲击伤动物伤情特点与脏器组织病理学的变化
目的研究动物受水中冲击波作用后机体组织病理学变化的特点.方法家兔 64只,小猪 15只,清醒状态,置于水下 2 m或 6 m处,由水面供给压缩空气,距爆心 6～ 26.3 m,经用 50 g和 500 g TNT两种不同当量球型炸药爆炸后观察动物组织病理学的变化.结果水中冲击波作用后,可引起动物肺脏出血、肺水肿、肺大泡形成和肺撕裂伤,肝脏出血与肝破裂,胃肠道出血及穿孔,大脑蛛网膜下腔出血和血肿,心肌出血、水肿等.研究证实,在相同实验条件下,不同爆炸物的当量与冲击波致机体损伤的程度有很大差别.这些变化与动物在水中承受的爆炸冲量和能流密度大小与所处水深有关.结论水中冲击波可造成水下动物肺、肝、胃肠道、大脑、心脏、肾脏等脏器的损伤,其致伤程度与动物接受的爆炸冲量、能流密度和所处水深有关.
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血必净对水下爆炸实验兔心肺损伤的治疗作用
目的 研究血必净对水下爆炸实验兔心肺损伤的治疗作用. 方法 实验对象新西兰大白兔随机分为3组,正常对照组、爆炸损伤组和血必净治疗组,每组10只.采用中国科技大学研制的可控爆炸装置对后2组实验兔心肺部位实施爆炸,血必净治疗组于爆炸后立即以50mL/kg血必净进行滴注治疗,正常对照组及爆炸损伤组则以50mL/kg等渗盐水滴注,24h后采集各组标本分别检测动脉血气、心肺组织病理学改变、湿/干重比和MMP-9mRNA的表达情况. 结果 爆炸损伤组动脉血pH为(7.02±1.15),低于正常对照组(7.38±1.04)和血必净治疗组(7.21±1.09),差异有统计学意义(P<0.05);血氧分压为(76.91±5.86)mmHg,低于正常对照组(97.92±15.11)mmHg和血必净治疗组(86.65±8.73)mmHg,差异有统计学意义(P<0.05);二氧化碳分压为(44.81±5.99)mmHg,高于正常对照组(32.20±3.38)mmHg和血必净治疗组(37.54±3.75)mmHg,差异有统计学意义(P<0.05).心组织MMP-9mRNA表达相对含量为(29.24±1.87),高于正常对照组(1.00±0.15)和血必净治疗组(12.53±0.49),差异有统计学意义(P<0.05);肺组织MMP-9mRNA表达相对含量为(13.14±0.77),高于正常对照组(1.14±0.17)和血必净治疗组(6.24±0.51),差异有统计学意义(P<0.05).肺病理损伤明显,可见明显水肿和出血,血必净治疗组病理损伤有所改善;肺组织湿/干重比为(6.16±2.34),高于正常对照组(4.38±0.75)和血必净治疗组(4.62±1.13),差异有统计学意义(P<0.05). 结论 水下爆炸冲击波可对实验兔心肺造成严重损伤,血必净可改善其损伤程度.
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乌司他丁对水下爆炸所致兔急性肺损伤的保护作用
目的观察乌司他丁对水下爆炸所致兔急性肺损伤(ALI)的保护作用,并探讨其作用机制.方法将健康清洁新西兰兔40只按随机数字表法分为正常对照组(N)、模型组(A)、低剂量治疗组(B)、高剂量治疗组(C),每组10只.采用水下爆炸制造兔ALI模型,其中B、C组分别注射2.5、10×104U/kg乌司他丁注射液.于爆炸前(0h)、爆炸致伤后4、12、24h分别采集静脉血,24h采集支气管肺泡灌洗液(BALF)和部分肺组织标本.ELISA法测定静脉血清及BALF中NF-KB、TNF-α、IL-6的水平.实验结束时测定肺湿干重比(W/D),光镜下观察肺组织病理学改变.结果水下爆炸致兔急性肺损伤,4h A、B、C组血清NF-κB、TNF-α、IL-6表达较N组升高,差异均有统计学意义(均P＜0.05).经乌司他丁治疗后,B、C组12h时血清NF-κB、TNF-α、IL-6均较A组下降, 且B、C组比较,均有统计学差异(均P＜0.05).24h时BALF液NF-κB、TNF-α、IL-6及W/D值,A、B、C组水平均较N组升高(均P＜0.05);B、C组均较A组降低,且B、C组比较,均有统计学差异(均P＜0.05).病理检查可见B、C组肺组织出血、水肿及炎细胞浸润较轻,C组效果更好.结论乌司他丁能减轻水下爆炸所致兔急性肺损伤的肺水肿,其机制为抑制炎症因子NF-κB、TNF-α、IL-6的分泌.
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血必净对水下爆炸致兔急性闭合性肝损伤早期干预的效果研究
目的:探讨血必净对水下爆炸致兔急性闭合性肝损伤早期干预的效果研究.方法:健康新西兰兔15只,随机分为对照组、损伤组和用药组(给予血必净),以水下爆炸致兔急性闭合性肝损伤,用酶联免疫法检测爆炸后0、4、12、24 h血清中丙氨酸氨基转移酶(ALT)、白细胞介素(IL)-6、基质金属蛋白酶(MMP)-9的浓度.结果:爆炸后4 h各组间ALT差异有统计学意义(P<0.05),损伤组水平高于对照组(P<0.05);爆炸后12 h各组间IL-6水平差异有统计学意义(P<0.01),损伤组水平高于对照组和用药组(P<0.05～P<0.01);爆炸后24 h MMP-9水平各组间差异有统计学意义(P<0.05),损伤组水平高于对照组和用药组(P<0.05);损伤组爆炸后4 h与爆炸后12 h和24 h MMP-9间水平差异有统计学意义(P<0.05),用药组爆炸后4 h与爆炸后12 h MMP-9间水平差异有统计学意义(P<0.05).结论:血必净对水下爆炸致兔急性闭合性肝损伤有保护作用.
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兔水下爆炸试验留置动静脉插管方法研究
目的:比较2种兔动静脉插管实验方法的应用及效果.方法:采用对照组和实验组,分别对兔插管所用时间和不良事件发生率进行比较.结果:操作时间对照组(18.56±0.65)min,实验组(14.94±0.34)min;颈动脉堵塞率对照组20%,实验组5%;导管脱落率对照组25%,实验组7.5%.2组操作时间、颈总动脉堵塞、颈总动脉留置针脱落发生率比较,差异均有统计学意义(P<0.05).结论:改良颈动静脉插管方法,能明显减少不良反应发生率.
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乌司他丁干预对水下爆炸致兔急性肺损伤TNF-α表达的影响
目的 探讨乌司他丁干预对水下爆炸致兔急性肺损伤时肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor-alpha,TNF-α)的影响.方法 健康新西兰兔随机分为爆炸损伤组与乌司他丁治疗组,以水下爆炸致兔急性肺损伤,用免疫酶联法检测爆炸后4,12和24 h血清中TNF-α浓度.以SPSS17.0统计软件进行分析,P＜0.05为差异具有统计学意义.结果 爆炸后4h乌司他丁组TNF-α浓度为386.90±109.22 ng/L,爆炸损伤组TNF-α浓度为538.20±201.43 ng/L,二者相比无变化(t=2.088,P=0.051);爆炸后12 h乌司他丁组TNF-α浓度为400.60±78.98 ng/L,爆炸损伤组TNF-α浓度为573.80±178.24 ng/L,二者相比差异有统计学意义(t=2.809,P=0.012);24 h乌司他丁组TNF-α浓度为356.10±130.99 ng/L,爆炸损伤组为552.30±169.64 ng/L,二者相比差异也有统计学意义(t=2.895,P=0.010).结论 鸟司他丁干预下实验兔在爆炸12 h后血清TNF-α降低.
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血必净干预对水下爆炸致兔急性肺损伤血清和支气管肺泡灌洗液NE,TNF-α表达的影响
目的 探讨血必净干预对水下爆炸致兔急性肺损伤肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor-alpha,TNF-α)、中性粒细胞弹性蛋白酶(neutrophil elastase,NE)在血清和支气管肺泡灌洗液(broncho alveoloar lavage fluid,BALF)中表达的影响.方法 将20只实验兔随机分为爆炸损伤组和血必净治疗组,以水下爆炸装置对实验兔造成急性肺损伤,爆炸后24 h测定血清和BALF中的TNF-α和NE含量.结果 血必净治疗组血清(353.30±166.86 ng/L) TNF-α浓度与爆炸损伤组(552.30±169.64 ng/L)相比显著下降(t=2.645,P=0.016).血必净治疗组NE在血清中的表达(63.40士36.09 ng/ml)显著低于爆炸损伤组(97.60±36.20 ng/ml;t=2.116,P=0.049);在BALF的表达(102.10±9.50 ng/ml)也低于爆炸损伤组(136.70±13.60 ng/ml;t=6.593,P=0.000).结论 血必净干预治疗能够显著降低水下爆炸致兔急性肺损伤血清TNF-α水平以及NE在血清和BALF中的浓度.
关键词： 水下爆炸 急性肺损伤 血必净 肿瘤坏死因子 中性粒细胞弹性蛋白酶 -
水下爆炸致兔急性肺损伤的实验研究
目的 构建水下爆炸致急性肺损伤动物模型,研究致伤机制,分析早期死亡原因,为临床诊治水下急性肺损伤提供实验数据.方法 选择新西兰兔30只,雌雄不限,质量(2.04±0.35)kg;随机分为实验组、对照组两组,每组15只.实验组爆炸源与致伤动物的距离为1.8m,对照组不做爆炸.伤后0、4、12、24h采集血液,24h放血处死,采集支气管肺泡灌洗液(BALF)及肺组织标本,测定肺湿干重比(W/D),测量伤后0、4、12、24h呼吸频率,并行血气分析,酶联免疫吸附测定(ELISA)方法测定血液、BALF中白细胞介素8(IL-8)、肿瘤坏死因子α(TNF-α),光镜下观察肺HE染色切片病理学变化.结果 实验组伤后0、4h呼吸频率较对照组增快(P<0.05),伤后24h PaO2低于对照组(P<0.05);实验组血液及BALF中IL-8、TNF-α均较对照组升高(P<0.05),实验组W/D也明显高于对照组(P<0.05);光镜下见肺泡结构破坏,肺间质及肺泡腔水肿、出血,粒细胞浸润.结论 实验组能较好地模拟水下爆炸肺损伤特点,结果重复性好,能作为水下爆炸肺损伤的动物模型.
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乌司他丁对水下爆炸继发性急性肺损伤兔基质金属蛋白酶-9等的影响
目的 探讨乌司他丁对水下爆炸继发性急性肺损伤(ALI)兔基质金属蛋白酶-9(MMP-9)等细胞因子水平影响,探讨其治疗作用及机制.方法 选择新西兰兔30只,随机数字表法分为3组:对照组(N组)、爆炸组(I组)和乌司他丁组(B组),每组10只,建立新西兰兔ALI动物模型后,B组经右颈外静脉滴注乌司他丁注射液(10万单位/kg),N组、I组注射等量生理盐水.12h采集血液,24h采集支气管肺泡灌洗液(BALF)、血液及肺组织标本,测定肺湿干重比(W/D),行12、24h血气分析,ELISA法测定BALF中性粒细胞弹性蛋白酶(NE)、血清中MMP-9、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、Western blot法和反转录PCR法测定肺组织MMP-9蛋白和mRNA的表达水平,光镜下观察肺HE切片病理学变化.结果 I组W/D、12h TNF-α、24h TNF-α、12h MMP-9、24h MMP-9均较N组升高[(5.79±1.60 vs.4.38±0.75)、(573.80±178.24 vs.348.12±172.13)ng/L、(552.30±169.64 vs.382.56±147.52)ng/L、(38.30±14.43 vs.23.67±5.28)ng/L、(42.10±15.24 vs.25.72±7.16)ng/L,P<0.05],B组的W/D、12h TNF-α、24h TNF-α、24h NE、12h MMP-9、24h MMP-9较I组降低[(4.63±1.21 vs.5.79±1.60)、(356.40±181.23 vs.573.80±178.24)ng/L、(356.10±130.99 vs.552.30±169.64)ng/L、(111.90±10.81 vs.136.70±13.61)ng/L、(28.20±7.38 vs.38.30±14.43)ng/L、(30.50±8.07 vs.42.10±15.24)ng/L,P<0.05];肺病理切片显示B组肺水肿、炎症反应等较I组减轻.结论 乌司他丁可抑制NMMP-9等细胞因子的表达,改善肺毛细血管通透性、减少渗出,减轻水下爆炸致家兔ALI的程度,可有效治疗ALI.
