新型大鼠颅脑爆炸性弥散性轴索损伤模型研究

论文摘要

研究背景：爆炸性武器正逐步成为现代高科技局部战争中的主要杀伤武器，被称为战争中"特色损伤"[1]的颅脑爆炸伤（Blast-related traumatic brain injury,bTBI）也随之为人们所认识及重视。颅脑爆炸伤是核武器、常规武器战争、矿山开采及恐怖袭击中最常见的一种损伤，具有多发伤、多部位损伤、复合伤的特点[2-4]。以海湾战争为标记的高科技局部战争爆发之后，爆炸性武器已逐步成为现代战争中的主要杀伤武器，其杀伤威力大，头部在爆炸致伤的部位中所占比例尤其高，而爆炸伤也是头部损伤的主要伤类，海湾战争中颅脑爆炸伤占所有颅脑损伤的70-90%[5-6]。因此研究颅脑爆炸伤是现代军事医学的重要研究方向，同时也是和平时期急救医学和创伤医学的重要研究课题。颅脑爆炸伤是一种十分复杂的混合性损伤，包括原发性损伤（爆炸冲击波致伤）、继发性损伤（高速弹片、破片致伤）、三级损伤（爆炸气浪抛跌、旋转扭曲或物体挤压碰撞致伤）、四级损伤（其他非高速致伤因素损害，如有害气体、高温、强光等），这些致伤因素往往同时存在，且不单只损伤头部，而是全身性损伤，全身其他部位的损伤，又可影响颅脑损伤的演变过程，导致颅脑爆炸伤的研究内容纷繁复杂，困难重重[7]。目前尚无成熟、稳定的颅脑爆炸冲击伤动物模型[8]，致伤机理主要为液压致伤、激波管致伤、重物打击致伤几类。我们前期设计了应用真实爆炸物、躯干肢体保护的单纯头部爆炸致伤模型，并公开发表得到认可，为本研究奠定了可靠基础。弥漫性轴索损伤（Diffuse axonal injury,DAI）是导致颅脑外伤患者重度伤残、植物状态和死亡的常见原因，其病情重、治疗难、预后差、死亡率高。目前对DA I产生机制的认识趋于一致,即由于外力使头部产生线或角加速度,在脑组织内产生剪切力,导致神经轴索受损甚至断裂、毛细血管撕裂。而DAI与各种颅脑损伤类型的关系仍不甚明了，其在bTBI中的发生情况尚无文献报道。为研究DAI，学者们制作了多种动物模型，主要包括：①Gennarelli（1982年）等[9]瞬间旋转损伤模型；②Dixon等[10]液压冲击损伤模型；③Mamarou等[11]打击负荷损伤模型；④Hong-Cai Wang[12]等旋转打击复合损伤模型；⑤Gennarelli等[13]牵拉损伤模型；⑥加速或减速损伤模型。目前国内外未见使用真实爆炸物致伤DAI动物模型报道。目的本研究以DAI发生机制为基础，采用自行设计颅脑爆炸伤模型装置，利用真实爆炸物致伤，引起大鼠头部瞬间高速摆动，产生线或角加速度,在脑组织内产生剪切力,导致神经轴索受损甚至断裂、毛细血管撕裂，进而建立稳定爆炸性DAI动物模型，为bTBI伴发DAI情况研究提供一个便捷实验平台，也为DAI动物模型的建立开辟一个新的方向。方法1.新型建模装置设计：以前期自行设计大鼠颅脑爆炸伤模型为基础，针对装置设计、应用中存在的问题及不足进行改进，研究设计大鼠头部固定方案，有机结合爆炸源、压力测试系统、爆炸保护舱三部分为一整体，充分考虑模型准确性、可重复性及便携性。2.SD成年大鼠26只，雌雄各半，质量150±10g，随机分为实验组（n=16）和对照组（n=10），采用新型大鼠颅脑爆炸冲击伤装置，实验组暴露额顶枕部，对照组无暴露，400mgTNT当量纸质电雷管起爆，爆炸冲击波超压致伤，高速摄像测定头部矢状位摆动生物力学参数，伤后2、12、24、48h行4次头颅核磁共振成像（Magneticresonance imaging,MRI）T2序列扫描，48h检查完毕即刻断头处死，脑干病理学检查。结果1、设计并制作新型大鼠颅脑爆炸性弥散性轴索损伤模型装置；2、实验组头部在矢状平面呈弧形摆动，摆动轴心大致位于颈胸椎交界处，最大角速度约为248rad/sec，最大角加速度约为212krad/sec2；实验组头颅MRI见14例脑干上端背外侧信号混杂，其中6例伴有额顶叶皮层及小脑顶部腹外侧挫伤；对照组1例出现顶叶皮层挫伤；实验组MRI脑干信号混杂14例光镜下检出回缩球（Retraction ball,RB），弥散分布于脑干；对照组脑干形态正常。实验组大鼠14例（87.5%）符合爆炸性DAI诊断，对照组无DAI大鼠，两组差异明显（P＜0.05）。结论新型大鼠颅脑爆炸性弥散性轴索损伤模型装置应用弹簧牙钩相对固定头部，减轻致伤时头部与躯干相对位移，模拟真实爆炸场景中可能存在的情况，经致伤强度研究及伤情结果分析认为，可建立较稳定大鼠颅脑爆炸性DAI模型。

论文目录

• 英文缩写一览表
• Abstract
• 摘要
• 前言
• 第一部分 新型建模装置设计及讨论
• 第二部分 新型大鼠颅脑爆炸性弥散性轴索损伤模型建模情况分析
• 第一节 爆炸冲击波测定及头部摆动生物力学参数分析
• 材料与方法
• 实验结果
• 讨论
• 第二节 伤后临床表现观察
• 材料与方法
• 实验结果
• 讨论
• 第三节 头颅核磁共振成像（MRI）T2 序列扫描
• 材料与方法
• 实验结果
• 讨论
• 第四节 组织病理学
• 材料与方法
• 实验结果
• 讨论
• 全文结论
• 致谢
• 照片
• 参考文献
• 文献综述 弥漫性轴索损伤模型研究进展
• 参考文献
• 在读期间发表的文章
• 在读期间申请的专利
• 在读期间参加的会议