爆炸生物傷?？喗?/h1>
2024-12-13 00:00:00
爆炸與沖擊 2024年12期
人體內肺、腦等組織和器官中含有較多空腔與氣、液，是爆炸沖擊波重要的致傷靶器官，可導致肺損傷和創(chuàng)傷性腦損傷（traumatic brain injury，TBI）。典型的爆炸沖擊波作用時間為2～10 ms，超壓峰值在10～500 kPa 之間，波的頻率分布范圍為10～1 000 Hz，其特點是頻段寬、作用時間短，壓力驟然升高，可造成周圍材料的劇烈破壞。爆炸沖擊波具有無孔不入的特點，即使穿戴頭盔，也會因頭盔不能有效抵御、減緩沖擊波，盔內出現(xiàn)沖擊波反射疊加，而導致士兵受到顱腦爆炸傷的威脅。
顱腦爆震傷已成為“現(xiàn)代戰(zhàn)爭的標簽損傷”。 根據(jù)美國TBI 中心（ TBICoE）的最新報告，從2000 年到2020 年，有超過43 萬的美國軍人被診斷為顱腦爆震傷，它是造成士兵死亡的重要原因之一。針對退伍軍人的流行病學研究顯示，顱腦爆震傷是導致創(chuàng)傷后應激障礙（post-traumatic stress disorders，PTSD）發(fā)生的主要原因，顯著影響幸存者的認知行為和身心健康，而其帶來的藥物濫用、暴力傷人、焦慮、失憶、暴躁、抑郁、帕金森、自殺等社會問題，已經(jīng)引起全球范圍的廣泛關注。此外，國內發(fā)生的重大爆炸事故也導致幸存者和消防人員患有PTSD 等典型的顱腦爆震傷后遺癥，嚴重威脅了民眾的生命健康安全。因此，研究顱腦爆震傷在軍事和民事領域都具有重要意義。
理論與實驗研究表明：對中、重度超壓沖擊波生物致傷以防為主。目前，對肺部爆炸沖擊傷機理和傷情評估研究得比較充分，從肺部出血點的面積建立定量的評分標準。然而，顱腦爆震傷是涉及跨空間和時間尺度的復雜科學問題：從空間尺度，涉及到爆炸場景的米量級、頭部和大腦的厘米量級、神經(jīng)細胞的微米量級和蛋白質分子等生物標記物的納米量級；從時間尺度，涉及到爆炸波產(chǎn)生的微秒量級和腦生物力學響應的毫秒量級，以及神經(jīng)元繼發(fā)性損傷和修復的分鐘/小時/日/周量級。同時，顱腦爆震傷還涉及腦細胞、軸突、軸索組織的極軟材料損傷斷裂行為，以及多層級顱骨衰減和耗散沖擊波的力學性能等。研究問題的瓶頸是沖擊波-裝備-人體作用規(guī)律復雜，缺少有效的評估方法和測試技術；超壓峰值低，現(xiàn)有防彈材料的耗能機制難以發(fā)揮作用；均質材料的裝備難以有效衰減和耗散寬波長沖擊波能量。因此，亟需開展沖擊動力學、軍事醫(yī)學和裝備防護學的多學科交叉研究，解決爆炸沖擊波顱腦致傷機制與防護的關鍵科學技術問題。
本期?？部d3 篇綜述和11 篇研究論文，內容涉及沖擊動力學理論和數(shù)值仿真模型、外場實爆動物致傷試驗、激波管模擬爆炸動物致傷試驗、模擬假人爆炸試驗、防護裝備驗證試驗、軍事醫(yī)學的相關生物試驗、病理學和行為學研究，以及臨床診治方案等，匯集了近5 年國內爆炸沖擊傷的部分研究成果。
清華大學 莊茁教授 空軍軍醫(yī)大學 費舟教授
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顱腦爆震傷已成為“現(xiàn)代戰(zhàn)爭的標簽損傷”。 根據(jù)美國TBI 中心（ TBICoE）的最新報告，從2000 年到2020 年，有超過43 萬的美國軍人被診斷為顱腦爆震傷，它是造成士兵死亡的重要原因之一。針對退伍軍人的流行病學研究顯示，顱腦爆震傷是導致創(chuàng)傷后應激障礙（post-traumatic stress disorders，PTSD）發(fā)生的主要原因，顯著影響幸存者的認知行為和身心健康，而其帶來的藥物濫用、暴力傷人、焦慮、失憶、暴躁、抑郁、帕金森、自殺等社會問題，已經(jīng)引起全球范圍的廣泛關注。此外，國內發(fā)生的重大爆炸事故也導致幸存者和消防人員患有PTSD 等典型的顱腦爆震傷后遺癥，嚴重威脅了民眾的生命健康安全。因此，研究顱腦爆震傷在軍事和民事領域都具有重要意義。
理論與實驗研究表明：對中、重度超壓沖擊波生物致傷以防為主。目前，對肺部爆炸沖擊傷機理和傷情評估研究得比較充分，從肺部出血點的面積建立定量的評分標準。然而，顱腦爆震傷是涉及跨空間和時間尺度的復雜科學問題：從空間尺度，涉及到爆炸場景的米量級、頭部和大腦的厘米量級、神經(jīng)細胞的微米量級和蛋白質分子等生物標記物的納米量級；從時間尺度，涉及到爆炸波產(chǎn)生的微秒量級和腦生物力學響應的毫秒量級，以及神經(jīng)元繼發(fā)性損傷和修復的分鐘/小時/日/周量級。同時，顱腦爆震傷還涉及腦細胞、軸突、軸索組織的極軟材料損傷斷裂行為，以及多層級顱骨衰減和耗散沖擊波的力學性能等。研究問題的瓶頸是沖擊波-裝備-人體作用規(guī)律復雜，缺少有效的評估方法和測試技術；超壓峰值低，現(xiàn)有防彈材料的耗能機制難以發(fā)揮作用；均質材料的裝備難以有效衰減和耗散寬波長沖擊波能量。因此，亟需開展沖擊動力學、軍事醫(yī)學和裝備防護學的多學科交叉研究，解決爆炸沖擊波顱腦致傷機制與防護的關鍵科學技術問題。
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清華大學 莊茁教授 空軍軍醫(yī)大學 費舟教授
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