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研究背景:当今世界局部冲突不断,恐怖事件及生活意外事件频发,无论是官兵还是普通民众都面临着爆炸冲击伤的威胁。肺脏作为冲击伤最易受损的靶器官之一,肺冲击伤发生率和病死率较高,且早期缺乏有效评估手段,引起了广泛关注。而超声检查因其可快速扫查胸部并鉴别呼吸困难的病因,在危重症领域逐渐得到广泛应用,为冲击伤伤情的现场评估提供了新的选择。同时由于肺冲击伤缺乏针对性治疗手段,前期的有效防护优于任何优良治疗措施;现役防弹衣主要侧重防破片性能,防冲击波性能较差;新型聚脲类材料因其优秀的力学性能,对冲击波具有较好的消散性能,在防护装具领域有着广泛的应用前景。材料与方法:1.采用BST-I型生物激波管,根据驱动压力不同将20只健康雌性山羊分为4.0MPa组（n=4）、4.5MPa组（n=12）和5.0MPa组（n=4）,建立肺冲击伤模型;分别于致伤前（0h）及致伤后（0.5h、3h、6h、9h、12h）进行呼吸、心率、血压、肺部超声（LUS,Lung ultrasound score）、氧合指数（PaO2/FiO2）与血管外肺水（EVLW,extravascular lung water）等指标检测,其中胸部超声采用掌式无线彩超（D236,武汉启佑）检查;并于致伤前（0h）及致伤后（12h）进行胸部CT检查,计算肺损伤体积比（出血体积/全肺体积*100%）。连续观察肺冲击伤伤情变化规律,分析LUS与PaO2/FiO2、EVLW、CT下肺损伤体积比的相关性,指标检测结束后处死解剖动物,观察肺大体伤情及组织病理学改变。2.采用BST-I型生物激波管,在5.0MPa-6.0MPa驱动压力下致伤,观察大鼠被覆聚脲类材料（分子结构改造、微米级玻璃颗粒夹杂）和无任何防护情况下的肺组织伤情变化。健康雄性SD大鼠71只,随机编号并分为无防护组C（n=38）和不同新型聚脲类材料防护组（PUR1:n=8;PUR2:n=3;PUR1/G10:n=3;PUR1/G30:n=3;PUR3A:n=2;PUR3B:n=3;PUR3C:n=3）,以及正常对照组（N:n=8）。防护材料根据动物体型采用小圆筒状包裹大鼠胸腹部,无防护组不穿戴任何材料,右侧朝向爆心。正常组不作任何处理。观察大鼠致伤后6h内死亡情况。6h后活杀解剖各组动物观察肺组织损伤情况,进行病理评分。于BST-I型生物激波管管口布置压力测试装置。首先检测4.0MPa、4.5MPa、5.0MPa驱动压力下测试激波管内冲击波超压峰值,将新型聚脲防护材料（PUR1、PUR2、PUR1/G30、PUR2/G30、PUR3）分别固定于测试面上,分别检测5.0MPa驱动压力下加装防护材料后的冲击波超压峰值,计算衰减率。3.采用7kg TNT炸药球,在旷场空爆条件下,观察距爆心3.8m和5.8m处被覆聚脲类材料（分子结构改造、微米级玻璃颗粒夹杂）的测压装置的冲击波超压峰值变化。实验分为超高分子量聚乙烯（UHWPE,简称PE）防护组和新型聚脲系列+PE防护组,其中新型聚脲系列材料按分子结构改造方法分3种:PUR1、PUR2、PUR3,其中2种（PUR1、PUR2）按夹杂玻璃颗粒的不同体积分数分3种:无玻璃微珠、G20、G30,共7种);进而在生物防护实验中选择衰减冲击波性能良好的聚脲品种,制备山羊胸部防冲击波模具。24只实验山羊随机分为无防护组、PE防护组、优选聚脲（PUR）防护组和优选聚脲（PUR）+PE防护组。依据7kg TNT空爆超压估值,重点观察距爆心3.6m、3.8m穿戴优选聚脲模具山羊在上述模拟实爆条件下,胸壁加速度、生命体征、空腔脏器伤情及其等级变化。结果:1.4.0MPa组、4.5MPa组和5.0MPa组山羊12h死亡率分别为0、41.67%和100%,4.0MPa组和4.5MPa组肺损伤比分别为17.10%±4.02%和34.15%±7.62%,肺大体出血面积分别是20.00%±13.14%和42.14%±15.33%,建立4.5MPa驱动压力下重度肺冲击伤模型。其伤情特点:伤后即刻较伤前呼吸、心率加快,LUS、EVLW明显升高,PaO2/FiO2明显降低,3h后逐渐恢复并趋于稳定。LUS与EVLW呈正相关（3h:r=0.597,6h:r=0.698,9h:r=0.729;P<0.05）,与PaO2/FiO2呈负相关（3h:r=-0.871,6h:r=-0.637,9h:r=-0.658;P<0.05）,与肺损伤体积比呈正相关（12h:r=0.884,P<0.01）,与呼吸、心率、血压无明显相关。2.5.0MPa-6.0MPa驱动压力下冲击伤肺损伤伤情主要集中在重度伤,而各聚脲类材料防护组基本为无伤和轻伤。伤后6h无防护组死亡率为47.37%,其他各防护组死亡率均为0。4.0MPa、4.5MPa、5.0MPa驱动压力下激波管内冲击波平均超压峰值分别为383.68±51.68kPa、418.21±51.37 kPa、503.28±55.52 kPa;5.0MPa驱动压力下PUR1、PUR2、PUR1/G30、PUR2/G30、PUR3的对于冲击波超压峰值的衰减率分别为23%、33%、44%、50%和52%。3.在距离爆心3.8m和5.8m处,新型聚脲组对冲击波衰减效能较PE组分别增加23%～35%和25%～50%。在距离爆心3.6m和3.8m处,优选聚脲+PE防护组动物胸壁加速度较无防护组分别降低55.56%和65.20%,肺脏伤情较PE防护组显著减轻,伤情等级减轻2级。结论1.利用BST-I型生物激波管4.5 MPa驱动压力下肺大体伤情评分均值分级为重度,12h死亡率达46.67%,符合重度肺冲击伤伤情标准;同时证实了体外胸部超声检查能够实现对肺冲击伤的伤情快速评估及动态监测。2.新型聚脲类材料在小动物激波管实验中可以将重度肺冲击显著减轻,同时大体评分显著降低。从评分和测压结果来看,PUR3系列防护效果优于PUR1、PUR2系列。3.模拟实爆条件下,新型聚脲类材料对于爆炸冲击波具有很好的衰减作用,并有良好的生物防护效应。