文章编号 :100025404(2005) 0120005204 论著 几种反坦克武器对坦克内动物眼创伤的实验研究 周奇志1 ,刘少章1 ,刘江2 ,李兵仓3 ,刘大维3 (第三军医大学大坪医院野战外科研究所 :1 眼科 ,3 第六研究室 ,重庆 400042 ; 2 中国兵器实验中心白城第三十一试验训练基地 ,白城 137000) 提要:目的 探讨反坦克武器攻击坦克后 ,坦克舱室内动物眼创伤的伤情特点 ,为眼创伤的防治提供实验依据. 方法 将48 只绵羊随机分成 3 组分批布放于坦克舱内 ,分别用大( Ⅰ 组) 、 中( Ⅱ 组) 、 小( Ⅲ 组) 3 种不同口径的反坦克武器 射击坦克前甲板.武器爆炸后 ,测量舱室内有害气体、 温度和冲击波超压值 ,对舱室内动物的眼部进行组织病理学检查. 结果 各弹种击中目标后 ,舱室内一氧化碳、 氮氧化物和二氧化硫的含量增加 ,冲击波超压值不同程度的增高 ,温度无明 显变化 ;眼部出现了显著的葡萄膜和视网膜血管扩张、 血细胞淤积 ,以及视网膜水肿、 变性和超微结构改变 , Ⅰ、 Ⅱ、 Ⅲ 组动 物的眼部伤情依次减轻.结论 坦克内乘员的眼创伤包括结膜充血、 角膜穿通伤、 玻璃体出血、 视网膜脱离、 眶骨骨折、 眼 球破裂等.这些伤情与武器的类型、 致伤效应有关.闭合性眼外伤有外轻内重、 葡萄膜和视网膜血管反应明显的特点. 关键词 : 坦克 ;反坦克武器 ;眼创伤 ;绵羊 ;组织病理学 中图法分类号 : R2332 ; R828. 7 文献标识码 : A Experimental study on ocular trauma of animals inside the tank ZHOU Qi2zhi1 , LIU Shao2zhang1 , LIU Jiang2 , LI Bing2cang3 , LIU Da2wei3 ( 1 Department of Ophthalmology , 3 Department 6 , Institute of Surgery Research , Third Military Medical University , Chongqing 400042 ; 2 P. O. Box 108 , Baicheng 137000 , China) Abstract : Objective T o study the characteristics of ocular trauma inside of the tank after being bit by the an2 titank bombs to provide experimental evidences for defense2 and2treatment of ocular trauma. Methods A total of 48 health sheep were divided into 3 groups and put into a tank separately. The three different caliber antitank bombs were used to shot the tank forearmor : large high2energy bomb for Group I , intermediate armor2piercing explosive fire bomb for Group Ⅱ, small armor2piercing fire bomb for Group Ⅲ . After the hit , the harmful gases , temperature , blast overpressure within the cabin and the injury situations of eyes were checked. Results After fire , harmful gas2 es and blast overpressure were increased , but the temperature was not obviously changed. Each bomb explosion caused obvious reaction in blood vessel of uvea and retina , edema and degeneration as well as the changes of ultra2 structure in retina. Conclusion The ocular trauma inside of the tank are complex and serious and related to the weapon calibre , class , and wounding effect. Closed ocular trauma has the characteristics of slight wound outside and serious wound inside as well as obvious reaction in blood vessels of uvea and retina. Key words : tank ; antitank weapon ; ocular trauma ; sheep ; histopathology 现代战争虽然已演变成多兵种合成的大纵深、 多 层次、 全方位的立体化战争 ,但是坦克等装甲兵器在现 代陆地突击战中仍然具有重要的作用.另外 ,在高技 术局部战争中具有十分重要作用的舰船、 飞机和地下 工事等 ,也都具有与坦克相似的 "密闭空间" 结构特征 , 其人员的伤情特点在很大程度上具有共性.实战中 , 视力的丧失可立即引起战斗减员 ,使士兵失去作战能 力.因此 ,以坦克为代表的 "作战密闭舱室" 内人员的 伤亡与救治是当前野战外科的重要研究内容之一1 . 对以坦克为代表的 "作战密闭舱室" 内乘员眼创伤的研 作者简介 :周奇志 (1969 - ) ,女 ,重庆市人 ,硕士 ,副主任医师 ,主要从事眼外 伤方面的研究 ,现在成都爱尔眼科医院屈光科 ,发表论文 5 篇.电话:(028) 89029102 ,E 2mail : zhouqizhi6931 @sina. com 通讯作者 :刘少章 ,电话 : (023) 68757391 收稿日期 :2004206208 ;修回日期 :2004210229 究 ,国内外文献报道极少.为适应现代战争的需要 ,本 实验采用了可造成冲击波、 热效应、 破片和有害气体等 多种致伤因素的实弹高爆破性武器 ,以及战时最常用 的坦克模拟作战密闭舱建立实验模型 ,来研究实战中 舱室内人员的眼部伤情 ,为该类人员的眼部防护与救 治提供实验依据. 1 材料与方法 1. 1 实验材料 苏制 T 234 坦克 1 辆 ;某型大口径、 中口径火炮各 2 门 ;某型 高射机枪 1 挺.大口径破甲弹、 中口径穿甲爆破燃烧弹、 小口 径穿甲燃烧弹各 4 发. 1. 2 实验对象 健康绵羊 48 只(来自白城牧区的普通绵羊) ,雌雄不拘 ,体5第27 卷第 1 期2005 年1月第三军医大学学报ACTA ACADEMIAE MEDICINAE MILITARIS TERTIAE Vol. 27 , No. 1 Jan. 2005 质量(35 ± 5) kg.随机分成 Ⅰ、 Ⅱ、 Ⅲ3 组 ,每组 16 只. 1. 3 实验方法 将绵羊分批布放于坦克舱内 ,取坐位固定 ,其臀部距舱底 高30 mm.布放位置如下 :N1 为驾驶员位 ;N2 为驾驶员后方 ; N3 为驾驶员右侧 ;N4 为N3 后方.分别用大口径破甲弹 ( Ⅰ 组) 、 中口径穿甲爆破燃烧弹( Ⅱ 组) 、 小口径穿甲燃烧弹 ( Ⅲ 组) 3 种不同类型的反坦克武器射击坦克前甲板 ,其中 , Ⅰ、 Ⅱ 组射 距100 m , Ⅲ 组射距 60 m.致伤后 ,测量舱室内一氧化碳 (CO) 、 氮氧化物、 二氧化硫 (SO2) 、 温度和冲击波超压值 ,并立即行眼 部大体情况观察 ,于伤后 24 h 内活杀动物 ,摘取眼球行光镜、 电 镜观察.Ⅰ、 Ⅱ、 Ⅲ 组分别获得 30、 28、 32 眼( Ⅰ、 Ⅱ 组分别有 1、 2 只羊头颅缺失而未取得眼球) . 1. 4 统计学方法 采用 SPSS11. 0 统计软件包进行单因素方差分析. 2 结果 2. 1 各组的温度测试结果 武器爆炸前后的温度在 Ⅰ组和 Ⅱ组有统计学差异 ( P < 0105) , Ⅲ 组差异不显著( P > 0105) ,见表 1. 表1武器爆炸前后各组的温度测试结果 ( t/ ℃, x ±s) Tab 1 Temperatures before and after blasts in each group ( t/ ℃, x ±s) Group n Before blast After blast Ⅰ 4 6. 35 ± 0. 35 13. 36 ± 2. 91 33 Ⅱ 4 7. 49 ± 0. 60 12. 12 ± 2. 56 3 Ⅲ 4 0 1. 85 ± 0. 24 3 : P < 0. 05 , 33 : P < 0. 01 , vs temperature before blast 2. 2 武器爆炸后坦克舱室内有害气体的含量 各组武器爆炸后坦克舱室内有害气体的含量均增高 ,其中 以Ⅰ组增高最明显 , Ⅱ 组次之 , Ⅲ 组增多最少 ,见表 2. 表2各组武器爆炸后坦克舱室内有害气体的含量 Tab 2 Contents of harmful gases after blasts inside the tank in each group Content of test ( * 10 - 6) Group Carbon monoxide Nitrogen oxide Sulfur dioxide Ⅰ 465. 0 20. 000 15. 000 Ⅱ 65. 0 5. 500 4. 000 Ⅲ 2. 0 0. 150 2. 000 Normal value 3. 2 0. 024 0. 035 2. 3 武器爆炸后坦克舱室内的冲击波超压值和持续 时间 见表 3 ,武器爆炸后坦克舱室内的冲击波超压值和持续时 间以 Ⅰ 组最高 ,与Ⅲ组相比有显著差异( P < 0105) . 2. 4 各组不同布放位置动物全身损伤的受伤部位与 受伤点数 驾驶员位(N1 位) 的伤情最重 ,所有眼部损伤的改变在该 位置均有出现 ,驾驶员后位(N2 位) 、 驾驶员右位(N3 位) 及驾驶 员右后位(N4) 位的伤情相似 ,较N1 位的伤情明显轻.各弹种 致伤后坦克舱内不同布放位置动物 (羊) 全身损伤的受伤部位 与受伤点数见表 4. 表3武器爆炸后坦克舱室内的冲击波超压值和持续时间 ( x ±s) Tab 3 Blast overpressure and the lasting time ( x ±s) Group n Blast overpressure ( p/ kPa) Lasting time ( t/ ms) Ⅰ 3 62. 3 ± 8. 1 3. 9 ± 1. 3 Ⅱ 3 31. 5 ± 16. 1 33 3. 4 ± 0. 8 33 Ⅲ 3 3. 6 ± 0. 9 3 0. 4 ± 0. 1 3 3 : P < 0. 05 , 33 : P < 0. 01 , vs Ⅰ 表4各弹种致伤后坦克舱内不同布放位置动物( 羊) 全身损伤的 受伤部位与受伤点数 ( n = 48) Tab 4 Injured loci and points of sheep at the different positions in the tank ( n = 48) Ⅰ Ⅱ Ⅲ Injured loci in body N1 N2 N3 N4 N1 N2 N3 N4 N1 N2 N3 N4 Chest and abdomen 66 29 33 48 49 20 31 19 31 0 0 17 Limbs 20 13 4 4 8 10 7 4 2 1 0 2 Head and neck 2 3 1 1 6 2 0 1 1 0 0 0 2. 5 眼部组织病理学检查 2. 5. 1 眼部大体伤情 所有眼球均出现了结膜充血. Ⅰ 组:角膜穿通伤 2 眼 ,眶骨骨折合并眼球破裂 1 眼.Ⅱ 组 :角膜 穿通伤 1 眼 ,眼球破裂伤合并眼内异物 2 眼. Ⅲ 组 :眼前节未 见明显伤情. 2. 5. 2 光镜 Ⅰ、 Ⅱ、 Ⅲ 组在光镜下均可见 :角膜上皮水肿 ; 葡萄膜和视网膜血管显著扩张、 血细胞淤积 ;球内出血 ;部份视 网膜神经纤维层水肿、 节细胞及内核层空泡样变、 视细胞外节 断裂结构紊乱(图1) .除上述改变外 , Ⅰ、 Ⅱ 组还有 : Ⅰ 组 :角膜 穿通伤 2 眼 ,其伤口均位于角巩膜缘的近角膜侧 ,伤道内有色 素膜、 晶状体皮质、 玻璃体等眼内组织嵌顿 ,玻璃体及脉络膜上 腔大量出血 ,玻璃体腔内可见卷曲的残留晶体囊膜、 碎裂和坏 死的视网膜(图2) .局限性渗出性视网膜脱离 1 眼 ,视网膜出 血1眼,脉络膜出血 1 眼.Ⅱ 组 :角膜穿通伤 1 眼 ,伤道内有色 素膜、 晶状体皮质、 玻璃体等眼内组织嵌顿 ,玻璃体及脉络膜上 腔大量出血 ,玻璃体腔内可见碎裂的视网膜及 012 mm * 012 mm 大小的金属异物.局限性渗出性视网膜脱离 1 眼. 图1内核层细胞疏松 ,空泡样变 ,视网膜血管扩张、 血细胞淤积 , 外节消失 ,渗出性视网膜脱离 (HE * 100) Fig 1 R arefaction and vacuolar degeneration in inner nuclear layer cell , vasodilatation of blood cell silting up and epimerite extinc2 tion in retina , exudative detachment of retina (HE * 100) 6 第三军医大学学报第27 卷图2玻璃体大量出血 ,玻璃体腔内可见卷曲的残留晶全囊膜、 碎 裂和坏死的视网膜 (HE * 40) Fig 2 Vitreous hemorrhage , convoluting lens membrane , fragmenta2 tion and necrosis of retina in vitreous (HE * 40) 2. 5. 3 电镜 视网膜内界膜断裂;神经纤维层轴浆肿胀;视细 胞线粒体肿胀;节细胞胞质空化 ,髓鞘样结构形成 ,出现核溶解. 3 讨论 3. 1 各种致伤因素对眼创伤的影响 3. 1. 1 温度的影响 尽管实验结果显示 ,大、 中口 径武器爆炸前后坦克舱内温度的变化有统计学意义 , 但所测到的爆炸后坦克舱内的温度并不足以引起眼部 烧伤 ,眼部检查也无烧伤的表现.推测 ,反坦克武器击 中坦克后 ,如不引爆其他物品 ,烧伤对战斗人员眼部的 威胁不大.另外 ,此次测试时室外温度在 0 ℃ 以下 ,环 境温度是否会对反坦克武器引起的热效应有影响还有 待研究. 3. 1. 2 有害气体的影响 Muramatsu 等2 认为空气 中CO 含量达 (215~113) * 10 - 6 就可引起眼部刺激症 状 ,提出许可的 CO 含量应在 (115~210) *10 - 6 范围 内.Schwartzman 等3 的研究表明 ,CO 可抑制角膜上皮 细胞的 Na + , K+ 2ATPase 的合成 ,从而导致角膜水肿. 最近的研究认为4 ~6 ,氮氧化物尤其是一氧化氮在脉 络膜、 视网膜和视神经的血液循环中扮演着十分重要 的角色 ,它能调节组胺、 P 物质、 乙酰胆碱等舒血管物 质的释放 ,从而引起脉络膜和视网膜血管平滑肌松弛 , 血管舒张.国外报道 ,SO2 可引起眼红、 流泪等刺激症 状 ,以及结膜充血的体征7 ,8 . 尽管本实验中 ,武器爆炸后 ,所测得的舱内的 CO、 氮氧化物、 SO2 值为瞬时值 ,但它们均超过正常值.因此,分析本实验中观察到的眼部伤情也可能与武器爆 炸后密闭舱内有害气体的升高有一定关系. 3. 1. 3 冲击波的影响 冲击波是高爆武器致伤因 素之一.根据国防科工委军标 G JB2A291 (常规武器发 射或爆炸时脉冲噪声和冲击波对人体作用的安全限 值) 9 和GJB1158291(炮口冲击波对人员非听觉器官损 伤的安全限值) 10 规定 ,超过 4112 kPa 可造成听觉系 统的严重损伤和内脏的损伤 ,本实验中 ,尽管只有 Ⅰ 组 的冲击波超压值明显超过该安全限值 ,但3组动物的 眼部均出现了明显的葡萄膜和视网膜血管反应及组织 水肿、 渗出、 出血等与以往眼冲击伤模型相似的组织病 理学改变.为何这种较低水平的冲击波超压值仍能造 成眼损伤 ? 分析与反坦克武器击中坦克后使舱室内部 压力增高 ,以及密闭环境产生反射聚焦效应有关. 3. 1. 4 破片的影响 除冲击波外 ,破片也是爆炸性 武器常见的致伤因素.尽管眼表面积仅占体表面积的 0127 % ,被破片击中的机会较胸、 腹及四肢小得多 ,但Ⅱ组仍有 3 眼为眼内异物伤 ,表明破片也是爆炸性武 器引起密闭舱室内乘员眼损伤的常见致伤因素之一. 312 作战密闭舱室内乘员眼创伤的特点 3. 2. 1 伤情复杂、 严重 可见结膜充血、 角膜穿通 伤、 玻璃体出血、 视网膜脱离、 眶骨骨折、 眼球破裂等. 3. 2. 2 基本的组织病理学改变 角膜水肿 ,显著的 葡萄膜和视网膜血管反应 ,不同程度的视网膜水肿、 变性,视细胞外节断裂、 结构紊乱. 3. 2. 3 眼创伤与武器的口径和类型有关 大口径 破甲弹弹丸飞行速度高达 1 200 m/ s ,撞击装甲后产生 很高的动能 ,加上装药的 "聚能效应" ,其相互作用的结 果是瞬时产生极高的温度 ,使弹丸和弹孔周围部分金 属融化 ,并形成高速、 高能的金属射流、 金属滴和气溶 胶 ,从而导致舱室内乘员的损伤11 .本实验中 ,该弹 种导致了舱室内绵羊严重的眼创伤 ,如 :角膜穿通伤 , 眶骨骨折和眼球破裂. 中口径穿甲爆破燃烧弹穿甲后在舱室内爆炸 ,其 特点是既有穿甲弹的杀伤威力 ,又有爆破燃烧弹的杀 伤威力 ,还可引起室内物品燃烧爆炸.舱室内人员可 被该武器穿甲后形成的金属射流、 爆炸产生的破片及 二者产生的冲击波超压致伤12 .本实验中 ,所有的球 内异物伤均出现在该弹种致伤组 ,说明该弹种产生的 破片是眼外伤的重要致伤因素之一. 小口径穿甲燃烧弹是反坦克武器的基本弹种.它 产生动能穿甲 ,主要作用是引燃坦克内的易爆易燃物 品 ,对攻击目标产生二次杀伤13 .本实验中 ,此类武 器的眼创伤最轻 ,一方面可能是其口径较小 ,产生的弹 片密度较低 ;另一方面可能与实验的坦克内未放置弹 药类易燃、 易爆物品有关. 3. 2. 4 不同类型眼创伤的伤情特点 开放性眼外 伤 :眼穿通伤的位置多位于 Ⅰ 区和 Ⅱ 区( Ⅰ 区 :角膜、 角 巩膜缘 ; Ⅱ 区 :角巩膜缘向后 5 mm 以内) .破裂伤涉 及Ⅰ、 Ⅱ、 Ⅲ区(Ⅲ区 :角巩膜缘向后 5 mm 以外) .眼 内异物均为金属破片 ,且位于眼后节. 闭合性眼外伤 :外轻内重 ,葡萄膜和视网膜血管反 应明显. 3. 2. 5 动物在舱室内位置与弹着点的关系 实验 7 第1期周奇志 ,等. 几种反坦克武器对坦克内动物眼创伤的实验研究 结果表明 ,布放在驾驶员位的动物的全身和眼部伤情 均最重 ,可能与弹着点为驾驶员正前方 (坦左前方) 的 钢板有关. 3. 3 临床意义 眼部伤情复杂、 严重 ,全身复合伤多 ,提示在抢救 中应兼顾全身 ,突出重点.眼部伤情是冲击波、 有害气 体和破片等多种致伤因素综合作用的结果.因此 ,建 议对作战密闭舱室内的乘员采取相应的防护措施 ,如 佩带护目镜、 护耳器具及防爆背心等 ,并提高通风设备 的效率 ,使有害气体尽快消减.另外 ,舱室内设施应采 用阻燃低毒的环保材料. 闭合性眼外伤有外轻内重、 葡萄膜和视网膜血管 反应明显的特点.故 ,应重视对眼后节的检查 ,并及时 应用糖皮质激素以减轻血管反应 ,改善微循环. 参考文献 : 1 李兵仓. 对坦克内乘员的受伤特点和早期救治进行研究的意义途 径J . 解放军医学杂志 , 2003 , 28(1) : 1 - 3. 2 Muramatsu T , Weber A , Muramatsu S , et al. 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(编辑 薛国文) (上接 4 页) 表2交叉试验的结果 ( %, x ±s) Rh123 + PI- 细胞的百分比 组别 n NB4 细胞 H L60 细胞 用As2O3 处理 的NB4 细胞 用Ara2c 处理 的HL60 细胞 A 3 97. 2 ± 2. 6 97. 5 ± 1. 8 34. 7 ± 3. 5 48. 7 ± 5. 5 B 3 96. 8 ± 2. 5 97. 0 ± 2. 5 35. 9 ± 3. 8 45. 9 ± 5. 8 C 3 94. 8 ± 2. 3 95. 3 ± 3. 5 32. 5 ± 3. 8 42. 5 ± 4. 8 D 3 94. 4 ± 2. 5 95. 9 ± 4. 4 33. 7 ± 3. 4 43. 7 ± 4. 4 E 3 92. 6 ± 3. 5 93. 8 ± 5. 5 36. 9 ± 2. 6 46. 9 ± 4. 6 F 3 92. 5 ± 3. 5 93. 9 ± 4. 5 35. 4 ± 2. 5 45. 4 ± 3. 5 G 3 72. 7 ± 9. 1 3 51. 7 ± 8. 7 33 28. 9 ± 3. 3 3 24. 9 ± 4. 3 33 H 3 71. 7 ± 9. 9 3 51. 9 ± 8. 8 33 25. 6 ± 4. 4 3 28. 6 ± 4. 8 33 与A组比较 , 3 : P < 0. 05 , 33 : P < 0. 01 3 讨论 使用 Rh123 和PI 双染色测定Δ Ψm ,多使用的浓度为 10. 0 μ g/ ml3 ,但有Δ Ψm 正常和胞膜破损的细胞存在 ,这是异常分 布 ,因为 PI 阳性显示细胞膜已破裂 ,而未加线粒体保护剂 , Δ Ψm 不可能正常.同时 Rh123 染料对线粒体有极高的亲和力 , 215μ g/ ml Rh123 染色细胞也可获得较高的荧光强度2 .因此 认为是两种染料浓度较高 ,不能除去染料的残留所致. 而使用 1010μ g/ ml Rh123 和1010μ g/ ml PI 时 ,在两次染色 时均增加了洗涤各两次 ,虽可取得较好的效果 ,但试验的结果仍 不稳定 ;由于洗涤次数增加损失细胞过多 ,给工作造成诸多不 便.有报道 As2O3 和Ara2c 处理后的 NB4 和HL60 细胞Δ Ψm 消失3 ,4 .我们采用了不同浓度的 Rh123 和PI 交叉优化方案 ,洗涤 的次数不增加 ,甚至 PI 染色后 ,只洗涤 1 次 ,即上机检测.检测 的结果显示经或未经药物处理的细胞 ,Rh123 和PI 双染色检测 Δ Ψm 的浓度分别为 1125 和210μ g/ ml 时 ,检测获得的 Rh123+ PI- 细胞百分率与其相应较高的浓度组合相比无差异 ,但都比其相 应较低的浓度组合相比则有增加 ,同时结果与文献 3 ,4 报道的 使用高浓度 Rh123 和PI 染色结果一致.证实 Rh123 和PI 分别为 1125 和210μ g/ ml 双染色检测Δ Ψm 为最佳浓度组合.同时可以 减少洗涤次数 ,增加试验结果的稳定性和重复性. 关键词 : 线粒体跨膜电位 ;罗丹明 123 ;碘化丙啶 中图法分类号 : R329233 文献标识码 : B 参考文献 : 1 Halestrap A P , Doran E , G illespie J P , et al. 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