(一)冲击伤概述

冲击伤(blast injury)是冲击波(又称激波)直接或间接作用于机体造成的损伤。在战时，核武器以及常规的炸弹、航弹、导弹爆炸时的主要杀伤因素是冲击波，平时由于矿井瓦斯、锅炉爆炸也常造成批量冲击伤伤员。

冲击波在空间运行时，形成双层球形的两个区域，外层为压缩区，为空气受到压缩，超过正常大气压的那部分压力为超压，空气流动产生冲击压力为动压。稀疏区内空气稀薄，低于正常大气压的压力为负压。冲击波的超压和负压是造成充气以及空腔脏器原发性损伤的主要物理因素。冲击波动压可引起机体的抛掷和位移，常造成实质脏器以及骨骼、脊柱的损伤。冲击伤的实验研究是对现场以及临床研究的重要补充，主要是通过造成动物冲击伤实验模型，研究其致伤机制、病理生理变化、诊断和防治。

(二)猪在冲击伤研究中的应用

1．颅脑冲击伤  冲击波可经颅骨传入颅内，引起颅内压改变；还可以使躯干血液从颈静脉、椎静脉涌向脑部。主要病理改变是脑和软脑膜的充血、点状出血和水肿。合并肺冲击伤时，能发生脑血管气栓。合并机械性损伤时，可能有颅骨骨折、颅内血肿、脑挫伤等。

当前对于冲击性脑损伤的研究越来越多，但是对其引起的神经性损伤机制还不清楚，大多对冲击性神经损伤的研究还是通过计算机模拟进行的，为了得到模拟所需的对活体冲击的生物学效应。Shridharani等通过激波管(74～110kp，1.3～6.9毫秒)作用于穿有防护背心的猪，接近一半的猪出现脑出血和呼吸暂停，从而制作了颅脑冲击损伤模型。

为了研究猪颅脑在激波管作用下产生的生物学效应，zhu等应用50kg的Yorkshire猪制作颅脑冲击模型，研究证实冲击波在颅骨处造成压力增强，这主要是由于冲击波反射效应在不同组织内的波动阻抗不同而造成的；脑组织具有缓解冲击力的作用，大部分冲击力主要集中于额部与枕骨区，颅部损伤主要集中于靠近大脑的枕骨大孔，这提示在脑干处的细胞与血管会造成损伤。

为了研究在冲击波作用下对呼吸、循环与脑活性的作用，Axelsson等将7头猪用于冲击实验，3头猪用作对照。实验结果证实心率、心排量、动脉氧分压、二氧化碳分压与血液pH等差异不显著，实验组猪出现肠损伤，但是未见肺损伤，脑电图显示部分实验猪出现瞬间脑活性抑制。

大脑飘浮在脑脊髓液中，当颅骨受到冲撞时，外力可以通过脑脊髓液分散，使大脑不受影响。当头的运动方向和速度突然改变时，不致因为惯性作用使大脑碰到颅骨内壁，因脑脊髓液将两者隔开了。脑脊髓液(CSF)中的生物标记性蛋白随时间的改变可以作为疾病病理进程的诊断依据。Ahmed等用猪制作了冲击性脑损伤动物模型，在猪进行冲击后的6小时、24小时、72小时和2周，应用反向蛋白微阵列对CSF中的神经元特异性烯醇酶、脑特异性肌酸激酶、胶质纤维酸性蛋白、β钙离子结合蛋白、血管内皮生长因子和血管假性血友病因子等进行检测。实验结果证实生物标记性蛋白的变化对冲击伤病理进程具有诊断价值。

2．感染性冲击伤  战争中多发感染冲击伤，由于缺乏理想的动物模型(特别是大动物模型)从而阻碍了对冲击伤的研究，Li等将雷管作用于家猪从而制作了软组织冲击伤动物模型。30％～80％的软组织冲击伤随着病情的发展都会发生感染，这种现象使伤、病员的发病率与死亡率明显升高。负压创伤治疗(RNPT)在美国对伊拉克的军事行动中已经应用。大部分的感染性软组织冲击伤都是应用纱布敷料或者RNPT进行-5kp到-35kp的负压治疗，Li等应用猪建立感染性冲击伤模型通过对创伤愈合进程、细胞增值、肉芽组织内血管上皮细胞数量、炎症反应以及感染细菌种类与数量进行评价，实验结果证实在感染性软组织冲击伤治疗中RNPT法要比纱布敷料有着明显的优势。

3．其他冲击伤  冲击波中巨大的超压和动压可使肝脾等实质脏器或肠系膜血管发生破裂出血。如何有效地对诸如肝脏等实质器官损伤进行有效地救治是冲击伤研究中的一个重点。为了评价可吸收性包扎绷带在治疗冲击性肝损伤中的可行性与效率性。Lu等应用16头小型猪制作冲击性肝损伤动物模型，小型猪分为两组进行处理，一组应用吸收性包扎绷带处理受伤肝叶，另一组进行肝叶切除手术。术后通过检测总胆红素、丙氨酸氨基转移酶、天冬氨酸转移酶以及出血量等进行疗效评价，结果证实可吸收性包扎绷带用于治疗冲击性肝损伤是可行和有效的。

冲击波致肾损伤机制的研究对于临床上保护肾脏，减少体外冲击波碎石(extracorporeal shock wave lithotripsy，ESWL)并发症具有重要意义。冲击波对肾脏的损害肉眼观察主要表现为包膜下瘀斑、血肿和肾内出血。在设定其他参数不变的情况下，出血的范围和程度取决于脉冲能量和脉冲峰压的大小。为了探讨体外冲击波能量大小与肾脏损伤的关系，周惜财等将36头体重28～35kg的猪，设定不同的冲击电压(决定了脉冲能量和脉冲峰压的大小)进行分组比较肾损伤情况。结果证实当冲击电压13kV时，冲击波所引起的损伤在1～3周内基本可以恢复，而一旦超过13kV，则会造成肾脏不可逆性病理改变。

高原冲击伤是发生于特定地域的冲击伤，其伤情受冲击波致伤参数和高原低压缺氧环境的影响。波的传播速度受传导介质的影响，冲击波也如此。空气密度的变化可改变冲击波的传播速度，传播速度的改变使冲击波通过生物体的压力上升时间和正压作用时间可能会发生变化；冲击波的致伤本质是一种能量交换过程，不同介质中的能量交换过程及程度是不相同的，不同介质中生物体吸收冲击波的能量将会出现差异，这些可能改变冲击波的致伤效果。为了比较高原与平原上冲击伤造成机体生理指标变化与冲击波的生物学效应的不同，Li等将25头猪分为平原与高原两组，应用TNT进行爆炸冲击试验，实验结果证实在高原环境下的冲击波有自身的特点，其冲击力较平原下强，冲击持续时间较长，而冲击波的传播速度与平原环境下无明显的差别。