试验研究使用猪从Caudocephalad影响胸腹的损伤

文摘

知道caudocephalad影响——(CCI)诱导损伤更清楚,21个成人minipigs,随机分为三组:对照组( ),组我 ),第二组( ),被用来执行CCI实验修改后的减速雪橇。配置影响速度是0 m / s在对照组,组我8 m / s,在II组11米/秒。受试者的运动学和力学响应记录和调查。功能改变考试进行了尸检,受伤的缩写损伤的评估量表(AIS)和损伤严重程度评分(ISS)。受试者在第二组我和组经历了caudocephalad加载盆腔加速度峰值的108.92±58.87 g和139.13 g±78.54 g,腹部压力峰值,41.24±16.89 kPa和63.61±65.83 kPa,分别。受伤的脾脏,肺,心脏,和脊柱经常被发现在测试科目。胸部损伤的最大AIS(但是)4在第二组我和5组中,虽然两组腹部损伤的但是我和二组5。国际空间站在第二组为52.71±6.13,组明显高于我,26.67±5.02 ( )。thoracoabdomen CCI损伤和机械响应解决目前可能有用针对军用或民用进行预防研究损伤。

1。介绍

caudocephalad影响引起的损伤(CCI)经常发生在军用车辆,例如,下腹部爆炸(UBB),这导致了大量的受伤和死亡(1- - - - - -3]。一些平民的事故,如直升机坠毁和瀑布4- - - - - -11),导致由于CCI也很多伤亡。例如,直升机正在全球广泛使用现在由于其出色的机动化,估计每100000小时的飞行时间(2.5直升机坠毁事件的发生率9],损伤参与直升机坠毁的死亡率是59%5]。下降导致每年大约3500万残疾调整生命年,表现出增加的趋势(11]。

Thoracoabdomen脆弱到CCI, CCI-induced经常胸腹的伤亡报告,与潜在灾难的结果(12- - - - - -16]。而thoracoabdomen损伤引起的水平影响,如前后或侧,显著差异存在于损伤机制,损伤特点,从受伤的CCI和伤害宽容。在过去的几十年中,研究报道关于CCI-related伤势通过回顾性分析参与军用或民用的受伤或死亡场景(12- - - - - -16)或执行的影响与一个虚拟实验或尸体17- - - - - -22]。结果在理解中扮演关键角色的损伤机制和评估损伤反应CCI的伤害,也就是说,脊柱骨折。然而,研究使用后期人类代理人(pmh)或有限元分析(FEA)几乎不产生成功的伤害胸腹的器官经常报道在军事或民用场景中,尤其是出血,因此,伤害由CCI仍不清楚。此外,还有一直缺乏实验数据的胸腹的CCI伤害直到现在,尤其是在动物。

为了更清楚地解决thoracoabdomen CCI-induced受伤,成人minipigs的胸腹的器官的解剖结构和生理变化的影响伤害在某种程度上类似于人体(23),被作为人体的代理模型在目前的研究。

2。材料和方法

本研究进行了严格遵循指南中建议的实验动物保健和使用美国国立卫生研究院。批准的协议是第三军医大学动物伦理委员会(许可证号码:20150402),并大力减少实验动物的痛苦,减少动物数量。

2.1。实验装置

修改后的减速雪橇被用来模拟CCI的动物。图1说明了实验仪器的原理图和照片。设置由一个水平导向座组装、固定在车厢设计幻灯片的雪橇。开始测试时,雪橇和马车加速同时配置的速度,然后停止了雪橇薄钢管作为能量吸收器,安装在雪橇前面(厚度为1.5毫米和80毫米×80毫米)的一部分。马车继续朝着刚性墙沿着两个rails的“C”形状和停止与刚性墙(图通过联系1)。一块硬橡胶,安装在墙上的额,可能避免破坏由于高加速度的影响运输和刚性墙。

2.2。动物的准备

共有21个健康成人minipigs贵州从江,25 - 30公斤,无论男性还是女性,都来自dap的实验动物中心医院,第三军医大学、重庆,中国。动物们被安置在通风的房间里,可以适应周围环境/ 4天前测试,和良好的身体条件是所有的动物。所有的动物都系但免费的水8 h前测试。动物被随机分成3组:对照组( ),组我 ),第二组( )。

术前用药法后的肌内注射氯胺酮(30毫克/公斤)和阿托品(0.1毫克/公斤),麻醉诱导了甲苯噻嗪盐酸盐(2毫克/公斤,肌内注射)和由戊巴比妥(10 mg / kg / h,通过耳静脉注射)。气管切开术的动物被tracheotomised插管,呼吸速率调整获得动脉PCO₂35 - 45毫米汞柱。体温是37°C和39°C之间保持一条毯子。Cardiocirculatory不断监测和呼吸参数。在影响之前,所有的动物都收到了静脉注射2毫克/公斤carprofen防止疼痛。稳定的麻醉后,人工通风是整个购物的过程。

两个传感器被用来记录在测试期间体内的力学响应。一个是一个加速度传感器(美国Endevco 7287-1-300;加速度范围:0 - 2000 g),另一个是压力传感器(Dechen CYG41000,中国;压力范围0 - 500 kpa)。一个金属块与几个螺丝,安装在骨盆和加速度传感器是粘在块测量加速度沿着caudocephalad方向。压力传感器是插入一个气球充满液体和置于肝脏测量腹部的压力。传感器的安装图所示2。

2.3。实验过程

麻醉的猪被固定在座位上四点硬度避免扔在经历的影响,在主体的臀部联系了刚性座位前测试,和四肢松散固定框架,模仿一个“坐”的姿势(图1),以便装运可能行动主体的臀部沿caudocephalad方向。雪橇的冲击速度是配置为8 m / s组我和11 m / s组II,分别。对照组的动物经历了相同的测试过程中影响速度定义为0 m / s。实验开始时,雪橇加快从起始位置,沿着铁路长度约80.0米,和停在薄壁管道和刚性壁之间的接触。雪橇的冲击速度确定与客户速度剂量计。CCI的全过程是由高速摄像机记录(幻影V4.3中,视觉研究),在1000帧每秒。

2.4。损伤一般检查

心率(HR)、呼吸速率(RR)、血压(BP)和动脉血气分析(ABGA,便携式血液气体分析仪:i-STAT,普林斯顿的新泽西州,美国)记录的所有受试者在6 h postinjury中间间隔1 h,在这一阶段0 h指的是直接记录在测试之后。

2.5。损伤病理检查

全身CT扫描进行随机两个猪在我组和组II和受伤后检测损伤骨骼。动物牺牲6 h受伤后,然后巨大的尸体解剖。组织在受伤的位置得到和显微观察,准备和组织病理学交替变化记录。尸体解剖后立即被完成的动物死亡。受试者的损伤评估根据缩写伤害规模2005 (ais - 2005) [24),而每个解剖区域的最大AIS(但是)被用来计算损伤严重度评分(ISS)。

2.6。统计分析

ABGA和空间站被描述成平均数±标准差并使用SPSS®19.0软件进行了分析。获得不同的组织病理学交替测试动物测试用单向方差分析(方差分析)。进行比较的AIS组I和II使用卡方检验,以及国际空间站对比组I和II是使用完成的以及。的值 被认为是具有统计学意义。

3所示。结果

组I和II的决定影响的速度是8.21±0.13 m / s, 10.69±0.41 m / s。雪橇的加速度峰值分别为21.27±1.70 g组我和34.07±13.56 g组II。图3显示了运动学的受试者在崩溃的一系列图片来源于高速相机,的最大高度(MH)被用来估计胸腰椎脊柱的弯曲,如图3 (c)。MH组II组显著高于我(15.01±0.98厘米和11.27±1.67厘米, )。

主题上的峰值加速度记录骨盆在第二组为139.13±78.54 g,显著高于组我,108.92±58.87 g ( ),而腹部的峰值压力在第二组中,63.61±65.83 kPa,显著高于组我,41.24±16.89 kPa ( )。图4显示了走廊caudocephalad加速度曲线和腹部内部压力。

所有的动物组我幸存了下来,而在第二组中,5死于出血2 h测验后的质量,和1死后立即的影响。在所有的学科,人力资源和RR加速后立即的影响和持续了几分钟。随后,人力资源和RR在我组恢复到正常水平,与对照组相比,人力资源和RR在第二组中保持在较高水平。BP组后我迅速下降的影响,然后保持稳定在正常水平的40%,在英国石油公司在第二组降至10 - 20%的正常水平。氧化参数没有变化。PCO₂,阿宝₂、pH值和HCO₃₋我显示一个下降的趋势,组与对照组相比。在第二组中,ABGA显示恶化的值在1 h,相比对照组,但没有达到呼吸衰竭(图的标准5)。

共同thoracoabdomen伤害从尸体解剖包括骨折、挫伤、撕裂、出血和出血。受伤的胸腹的器官,脾,肺,心脏,肾脏,观察一般;然而,subendocardial出血组(医师)我(4/9)更高,比第二组(1/9)。此外,肋骨骨折和肝脏损伤从未被发现的猪进行测试。图6显示了典型thoracoabdomen器官受伤,图7展现了在胸腰椎脊柱和骨盆骨折,和图8说明了生产总值(gdp)心脏损伤和显微观察。

胸部损伤的但是是4在第二组我和5组,在组我和9组8 II经验但是5腹部受伤。之间有显著差异分布,但是两组( ),如表所示1。国际空间站的第二组,52.71±6.13,显著高于组我,26.67±5.02 ( )。

4所示。讨论

为CCI-induced thoracoabdomen受伤,特别是在高加载速率,这经常发生在军事或民用场景,作者推测,可能有两种方式传递垂直载荷:一个是骨头,和其他软组织,也就是说,thoracoabdomen肌肉和器官,和能量传输可能会导致伤害到躯干。之前报道的文献中,大多数研究都是基于执行的一个虚拟实验或尸体16,17,20.- - - - - -22],脊柱骨折已发表的研究,同时传输的响应在软组织很少被报道。在目前的研究中,CCI实验使用成人minipigs执行速度的不同影响,通过这个thoracoabdomen CCI所造成的伤害和响应进行了研究。

脊柱中扮演着重要角色在支持躯干和沿垂直方向运输装运。胸腰椎脊柱曲率的变化从脊柱后凸的脊柱前凸的(25),而胸腰椎交界处尤其容易受到显著的生物力学应力下的断裂是由于相对刚性的清晰度胸段,通过它连接到胸腔和胸骨,更多的移动腰椎地区(26]。例如,据报道,在航空事故,很少骨折发生在颅和尾水平,例如,在颈椎骨折的2%,78%的胸椎骨折,腰骶脊柱骨折的19% (27]。在实验中,所有受试者持续胸腰椎骨折,速度和增加的影响,脊柱骨折变得更糟的是,影响脊柱的稳定性。它可以得出结论,CCI-induced脊柱受伤(图7)与不仅压缩弯曲(图3)。

贝利的审查等。28)建议,在实验研究骨盆和开始下肢损伤使用完整的尸体,坐板的军用车辆的速度受到UBB可能高达12米/秒,而对于秋天的测试直升机的规定,测试速度配置8 m / s和12米/秒。在这项研究中,我们发现thoracoabdomen器官严重受伤由于荷载垂直传播,而严重和临界损伤可以复制的CCI影响8 m / s的速度和11米/秒。损伤分布中受伤,一些令人注目的特点和模式受伤thoracoabdomen器官被代表。在这项实验中,thoracoabdomen器官的伤害,也就是说,脾,肺,心脏,肾,被检测到,和损伤模式包括挫伤、撕裂、出血。损伤研究中观察到的重合与受害者的尸体解剖后参与报道一些事故29日,30.]。然而,一些thoracoabdomen受伤,肋骨骨折,主动脉流泪,心脏破裂,肝挫伤,报道在航空事故和瀑布(29日,30.),没有复制在当前实验。作者建议,在受害者的尸体解剖,损伤不仅引起垂直而且水平。作者的观点,因此,建立有价值的法医工作者描绘受伤原因和区分损伤引起的垂直,额,或横向的影响。

根据这项研究,得出垂直加载引起的伤害的臀部,腹部伤势更严重比胸部受伤。我们的研究表明,质量由于脾裂伤出血死亡归因于很快没有及时治疗,这意味着CCI受伤,受伤出血的管理控制是必要的减少死亡。Kwon et al。31日]表明,创伤性骨盆骨折病人预后需要改进通过早期诊断和及时积极治疗基础上腹部器官损伤的快速识别。但是,先前的骨盆创伤出血控制研究主要集中在肝脏脾脏,而是受伤,大量的动物模型是使用猪[32- - - - - -39]。

在腹部损伤从水平影响,肝损伤经常被发现。刘和Viano40)认为有两个地区钝肝脏损伤的生物力学响应速度的影响> 12 m / s或≤12米/秒。一些研究认为,腹部的压力可能是一个理想的肝损伤预测从水平加载41- - - - - -44]。从目前的实验中,影响速度的10.69±0.41 m / s,腹部内部压力是63.61±65.83 kPa,虽然受试者在我组和组二没有肝损伤的经验。可能从目前的研究得出结论,脾是更加脆弱CCI与肝脏,因此,预防脾损伤也是一个伟大的关注CCI。

在道路交通事故引起的肺损伤被认为是传统与速度和胸部压缩偏转的影响,而在目前的研究中,没有任何直接的影响到胸部,肺损伤经常发生,所以作者认为减速(45)和压力变化对胸部(46快速膈运动引发的)在高垂直加载可能导致扩散肺损伤(图6)。我们的研究结果显示,肺损伤可能会迅速引起呼吸功能的恶化重伤。

CCI可能导致心脏损伤,也就是说,医师,医师的高速率被发现在组我(4/9,44%),而不是在第二组(1/9,11%)。结果表明,CCI贡献不仅对初级医师CCI-induced受伤也可能导致二次医师。一些先前的研究得出结论,不仅对相关的医师可能暴露在高加速度(47)而且脑外伤(48和出血性休克49]。Charaschaisri et al。50)认为,即使是很小的医师可能会影响心脏功能和可能涉及死亡的机制。因此,除了伤害预防与心脏损伤,损伤维持CCI,心脏功能也应该在受伤的管理监控。

4.1。限制

尽管thoracoabdomen损伤诱导的CCI的特点是解决在当前的研究中,一些限制仍然存在。首先,CCI模仿垂直影响本研究可能忽略重力的影响。其次,猪的解剖结构在thoracoabdomen不同于人类在某种程度上,尤其是对脊柱的弯曲。第三,minipigs的病理变化观察急性期,虽然一些研究者关注二次损伤,如热损伤。因此,应该进行更详细的研究对于垂直的影响。

5。结论

虽然caudocephalad影响(CCI)导致大量的受伤和死亡,人们知之甚少的CCI-induced thoracoabdomen受伤。共有21个成人minipigs被用来执行CCI实验研究thoracoabdomen受伤,用修改后的减速雪橇设备配置的速度。在目前的研究中,动物的运动学和力学响应测试在不同冲击速度进行了分析。生命体征和动脉血气分析(ABGA)的动物被检查。胸腹的器官,如脾、肺、心、和脊柱,经常受伤,但没有发现肝损伤,和常见的损伤包括骨折、挫伤、撕裂、出血和出血。这里给出的结果可能是有用的在法医科学、应急管理、伤害预防。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

作者的贡献

Sishu关、Zhikang廖了同样工作。

确认

支持的工作是物流研究项目计划(BWS13L019 BWS12J033),部分是由中国国家自然科学基金(没有。31470913)。

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