枪弹射击致防弹衣后长白猪远达脑组织损伤特点及其机制

目的观察防弹衣后远达脑组织的损伤特点及探讨损伤的生物力学机制。方法 18只雄性长白猪分成假致伤组(n=4),子弹速度910 m/s组(n=6),740 m/s组(n=4)和590 m/s组(n=4)。致伤模型为麻醉后长白猪右侧卧位,胸前包裹外层为防护等级NIJⅢ级陶瓷硬式防弹衣,内层为警用Ⅱ级超高分子聚乙烯软式防弹衣,小口径弹道枪以25 m射距、3种不同弹速瞄准左锁骨中线4、5肋间(心脏窗)射击,假致伤组行空爆弹射击。持续监测致伤前后脑电图、心电图、有创动脉血压、心率、呼吸变化。取伤前,伤后1、2、3 h血浆进行脑损伤标志物检测,伤前及伤后3 h脑脊液进行特异性脑损伤蛋白检测。伤后3 h深麻醉后放血处死动物,取脑组织进行病理检查。另取4只雄性长白猪行生物力学测试,在上述模型基础上于弹着点心前区皮下、心包腔、左侧胸腔、左侧颈总动脉及颅内布放压力传感器,心前区锁骨中线第6肋骨布放加速度传感器及力传感器,测试命中时各部位生物力学参数及持续时间,进行分析。结果 3种不同速度组致伤后2 min内脑电图低频Delta、Theta波定量分析频谱强度幅值与致伤前比较明显降低(P<0.05),降幅约10%,伤后5 min后回升恢复到伤前水平,3种速度组间无显著差异(P>0.05)。伤后3 h光镜下尼氏染色海马存在急性损伤改变,910 m/s组海马神经元胞体萎缩,细胞核大小不等;740 m/s组神经元胞体萎缩,细胞核偏位;590 m/s组神经元轻度肿胀,损伤分级910 m/s组>740 m/s组>590 m/s组>假致伤组。3种速度子弹击中心前区防弹衣时心包腔、胸腔、颈内动脉及颅内压力瞬间急速上升,590 m/s组(23.32±4.41)kPa,740 m/s组(45.52±27.38)kPa,910 m/s组(88.27±8.81)kPa,两两比较3组压力有显著差异(P<0.01)。在外层NIJⅢ内层为警用Ⅱ级防护下,随着子弹速度的增加,长白猪出现中枢神经脑电抑制,在海马区出现中枢神经元变性、脱髓鞘改变,可能产生早期症状及中晚期效应。生物力学检测提示在硬质防弹衣防护下,子弹高速打击长白猪心前区防弹板,使动物产生了较小的位移,瞬间子弹动能由极高降为0。结论子弹制动所释放出的能量通过防弹衣的变形传递给生物体,通过对空腔脏器(肺脏、心脏)冲击及通过骨性传递可以到达远端中枢神经,可能是产生远达损伤的原因。