现代火器伤致伤机理及创伤弹道的特点Word格式.docx
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出了空腔形成的预见,但未得到证实.直至
l941年Black等首次用高速摄影的方法证
实了瞬时空腔的存在.并认为”爆炸”现象是
因为在介质内产生一个瞬时空腔所致.其后
各国学者对瞬时空腔进行了大量的研究.对
于形成过程.一般认为,高速飞行的投射物穿
入组织时具有很大的能量.以压力波形式压
缩伤道周屡组织.使其迅速移位.从而形成比
原发伤道或投射物直径大几倍,甚至几十倍
的空腔.它的聪胀作用.是由于环境压力与组
织内部压力间的压差造成的就活体组织和
模拟介质(肥皂,明胶)而言.因为周屡介质的
强度阻止丁空腔继续膨胀.继之在组织弹性
作用下.空腔收缩.如此的嘭胀与收缩在数十
毫秒钟内有7~8次.故也将其称为脉动性空
战刨伤参考资料1997年第26卷第1剐
腔.空腔的急剧膨胀与收缩使伤道周围组织
受到牵拉,撕裂与震荡.造成广泛不均匀的损
伤.
瞬时空腔的致伤效应,取决于投射物传
递给组织的能量及组织本身的生物,物理力
学特性.一般地说,投射物速度越快,穿透的
介质越厚(伤道长),它在组织内越不稳定(翻
滚,变形,破碎)传递给组织的能量越多,空腔
越大,持续的时间越长.脉动的次数也越多.
肝,脾,肾脏及骨骼不如肌肉富有弹性.肺脏
量也具有一定的弹性,但它是含气组织,密度
较小弹头在这些组织内产生的瞬时空腔及
其波及的范围均不如肌肉明显
由此可见,瞬时空腔的形成及其大小是
有一定的条件的.瞬时空腔的特征可以反映
伤道损伤程度与范围但空腔影像的影响固
素较多,瞬时空腔本身主要是对组织的牵拉.
震荡作用一在弹性较大的肌肉中表现最明显
不能不加以区别的将其推论到全身各个部
位.更不可将空腔理论简单地解释为投射物
的全部致伤原理.
(四)压力波的致伤作用
投射物以很高的速度穿入机体时.一部
份能量以压力被的形式传递给组织和器官.
它在组织内.1500m/s左右的速度传播.当
压力傲通过不同声阻抗(波速与介质密度的
乘积)介质的界面时.会产生反射和折射.波
的反射与叠加即可引起各种不同的损伤.
1.压力波对含气组织’啼脏)的作用;
由
于组织内气体压力变化遵循气体状态方程
(PIVI—P2V2),故压力波作用时,肺泡先被
压缩.其内部气压急剧增高.使肺泡内的气I奉
迅速膨胀.导致肺泡破裂.气体渗于肺畦表层
将肺膜顶起,形成肺大泡,并可使肺做小血管
破裂.引起肺出血.严重者可发生肺破裂.但
由于含气组织密度较,J,.瞬时空腔的嘭成及
其损伤作坩也较小.
2.压力波对含液组织(胃,肠,膀胱)的
致伤作用;
由于液体压缩性小.与气体相比压
力波传播速度,衰减慢.使组织内压力急剧
上升,同时压力波碰击组织界面时造成反射,
叠加.进一步增加了压力渡的强度.导致组织
更严重和广泛的损伤.实验发现.高速投射物
射击狗腹腔上部或下部,可见整个肠道广泛
性出血与破裂的间接伤
3.压力波对实质脏器(肝,脾,肾)的致
伤作用;
由于实质脏器密度高.脆性较大.当
压力渡的强度超过组织的拭拉强度时+组织
纤维带被拉断.从而产生不同程度的破裂
4.压力波对骨骼的致伤作用;
骨骼主要
是由骨细脆和骨问质组成.间质中台有丰富
的胶原纤维和羟磷灰石组成的复台材料.肄
有良好的力学性能.它既能避免硬材料的脆
性破坏,叉能避免软材料的过早屈服.压力波
作用骨骆时.骨骆质点被加速.发生弹性变
形.如果压力波较强.使骨骼变形应力超过其
断裂极限.则可导致骨折,
(五)决定伤情的主要因素
影响伤情的主要因素有二:
武器和人体
解剖结构.
1.武器因素
指投射物(弹头,破片)的速度,质量(重
量),形态结扮和稳定性等诸因素的影响.
(1)速度投射物之所以有致伤力.是困
其具有动能.而动能是速度赋予的.一般地,
说,速度越快,动能越大.损伤越重.在战场
上,碰击』,{本的速度低于50m/s的投射物.
不会穿遥皮肤.大于200m/s可形成各种类
型的损伤用0.7g钢球不同速度致伤狗双
后肢.低速(555m/s)和高速(1448m/s)的坏
死组织清除量相差{几倍.伤腔容积差几倍
(丧】).充分显示速度在致伤中的作用.60年
代越南战场上美国陵Hj高建小口径5.56mm
怆弹看.De—meatch曾夸张地将高速干1『低速
所致的损伤.比作50琢度烧伤和一枰开水
所致的烫份:
但近些年来美国Fachler等人
提出低速弹(-¨
4m/s)也可形成瞬时空腔的.
观点.说明速度并不很重要但他忽略了瞬时
空腔的特征(大小,形状,脉动的次数和持续
的时间长短)与速度有密切关系,而这些特征
显现的程度又与组织损伤的性质和范围紧密
相连.在相同条件下,5.56mmMI93弹头比
7.62mm弹头所致软组织伤口面积大几十
倍这主要是前者的速度快,质量轻,在组织
内的阻力大.易翻滚变形和破碎.因此,速度
是致伤的重要因素,不是唯一因素.速度的作
用是受与其相匹配的质量,形状,结构等因素
所制约,任何脱离相关因素和介质条件,而孤
立地谈速度,不可避免地要产生某种程度的
片面性.
表L0.7g钢球不同速度致伤狗后肢效应
碰击速度胡:
死组织清除量(g1伤道客积(cm)
(2)质量投射物的动能与投射物质量
成正比,与速度平方成正比,因此,投射物的
质量也是影响伤情的重要因素之一.当速度
相同时,质量大几倍,动能即大几倍质量越
大,在介质中克服阻力,保存速度的能力越
强,贯穿组织也越深,造成的损伤就更为严
重.当小质量破片穿入组织时.速度越高,减
速越快.能量释放也越快.如碰击速度为
1.
450m/s的小质量钢球,穿入组织初期的速
度衰减为4O.当这种小弹片在组织骤然减
速时,即有大量的能量释放在伤道入口较短
的距离上.因而造成浅而宽的伤道..
应该指出,能量固然是决定损伤程度的
重要因素.但碰击能量大,并不意味着向组织
传递能量就多.而能量传递(即组织吸收的能
量)的多少和能量传递率(碰击能量/组织吸
收能量)对损伤更具有重要意义.高速小弹片
不仅可以传递更多的能量.而且能量传递功
战剖伤参考资料1997年第26卷第l期
率也更大(即单位时问内传递的能量).在用
I.03g钢球致伤猪的后肢实验中,伤道长度
相近.速度由407m/s增大到I512m/s,速度
仅增加到原来的3.7倍,传递能量增大到
9.2倍,而能量传递功率却增大到37.6倍.
高速小弹片之所以致伤严重,就在于此.
(3)稳定性致伤弹在飞行中的稳定性
和它在穿1人介质时的性态,是影响组织损伤
程度的又一个重要因素.弹头在飞行中稳定
是靠枪膛内来福线的作用,使弹头高速旋转
曹进,称自旋,其自旋率200000转/分,依靠
自旋保持与调整弹头稳定朝前的位置飞行.
但自旋很难保持弹头在密度大于空气8OO倍
帕人体组织,水和肥皂等介质中的稳定性当
鼻头击中稠密组织后,其章动角(弹轴与速度
方向线的夹角)就会迅速增大,其增大值与初
l蚰章动角(弹头初始碰击目标的章动角)之值
威正比.
当初始章动角分别为t/4和l度时.弹
要射入I20mm水中的章动茸约为2.5和l0
度.弹头章动角的这种变化,将导致弹头减速
鏖增加.如章动角为I6度时,减速度增加
盘5倍.章动角增大到64度时,减速度可增
触25倍.
用7.62mm弹头,以碰击速度为725m/s
射击狗双后肢,伤道出,入口面积之比为
I.4I,坏死组织清除量为48.5g,如在狗后肢
前面放置186mm厚的肥皂块.以同样弹头
稠相近的速度致伤.当弹头穿过肥皂后,碰击
狗后肢的速度只有57Om/s,但狗后肢出,入
嘧面积之比和坏死组织清除量分别增大LO
倍和3倍.这种扩大了的效应,显然是因弹头
射经肥皂减速后,增大了章动角.从而使弹头
不稳,以更大章动角射入狗后肢,造成严重的
倒伤.
由此可见?
.初始章动角越大.减速度越
太.减速度越增加.章动角也随之增大,甚至
太于9O度或180度.弹头发生翻滚,弹头翻
灌容易变形和破碎.实验证明.弹头翻滚与不
战剑伤参考资料1997年第26卷第l期
翻滚,破碎与完整,能量传递,出入口的比例,
伤腔容积都有明显差别(表2).因此.
5.56mmM193弹头之所以比7.62mn’1弹头
损伤严重.主要在于该弹头容易翻滚,变形与
破碎许多实验报遭.5.56mmM193弹头破
碎率多达50%~7o;
.
表2弹头在组织内的性态对损伤的影响
(4)投射物的种类:
枪弹:
主要分为两种.一是尖形弹,弹道
系数(BallisticCoefficient)较大(即克服空气
中阻力的能力),飞行中阻力较小,减速慢,射
程远.穿透力强,在稳定飞行弹头中传给周围
组织的能量较少,这种枪弹用得最广(步枪,
呻锋枪);
二是钝形&
lt;
圆形)弹,多为手枪弹.其
弹道系数较小,飞行中阻办大.减速快.穿透
力差.但传给同围组织的能量多因此,近距
离内致伤力较大.
弹片t炮弹,炸弹,手榴弹,地雷,破片的
形状不一.太小各异.其断面比重(投影面积/
授射物重量)较枪弹大.飞行中阻力大,减速
快因此.与重量相同的枪弹比.尽管其初速
大,有效杀伤距离远不如枪弹.
破片的形状不同.穿入肌肉形成的伤道
吾有差别.三角和方形破片,入口大.皮肤呈
不规则破裂.形成浅而宽的倒喇叭伤道.盲管
伤可达80以上;
球形破片入口一般为边缘
整齐的圆孔.其直径咯大于球径.如速度在
1O00m/s以上时.入口也较大(为出口的十几
倍)由于钢球表面光滑.在体内遇到不同密
度的组织.容易改变弹道方向,形成迂回曲折
的复杂伤道.造成多个脏器损伤:
圆柱形破片
俦遭介于球形和三角形之间.上述四种形状
破片.穿入殉腿的能量传递和速度的关系:
球
形和圆柱形破片呈平方关系.三角形和四方
形刚近立方.因此.形状对损伤的影响是不容
忽视的.
2.组织结构与部位
(1)组织解剖特点:
弹鼍或破片的致伤效
应,随人体组织密度的增加而增大.骨髂密度
最大.损伤最重.皮肤的密度捉次于骨髂.人
体皮肤具有丰富的弹性和韧性,故消耗弹头
的能量转多.文献报告,穿皮肤的临界速度
在50m/s以上.弹头穿透皮肤受到的阻力比
穿透同样密度肌肉的阻力大40%左右.实验
条件相同.弹头穿透皮肤时.碰击速度越太
皮肤吸收能量的效率愈低.如速度500m,%.
皮朕吸收能量为18i.速度增至1400m/s.
吸收能量仅为3.质量大,速度慢的投射
物,皮肤吸收能量多.入口较大,并在伤口固
围皮肤可见苍白缺血和红晕区
(2)受伤部位厚度.电就是伤道长短,对
损伤程度有煎要关系如击中大腿或肌肉较
丰满部位.弹头在组织内径路较长容易失稳.
能量消耗大.损伤重,侮道复杂;
若射击手掌
或脚掌.组织很薄.街道短.投射物一穿而过,
仪显示简单的凡,出口,损lf}j较轻.
二,现代火器伤创伤弹道特点
(一)伤口,伤道类型
1.贯通伤既有入口,也有出口.入,出
口大小一般有三种情况.
出口大,入口小:
多见于枪弹伤.当前小
口径枪弹的出口可比入口大几十倍,呈喇叭
状伤道.
入口大,出口小:
发生在弹片伤.由于弹
片的阻力太,减速快,其大部分的能量被入口
附近的组织吸收,破坏力强,故入口大于出
口高速小质量弹片常致成浅至宽的伤道,容
易致残.弹头于近距离(5m以内)致伤,由于
其冲击力大,皮肤撕裂不整,并可见皮肤厨围
火药痕迹.也可呈入口大于出口.
入,出口均小:
弹头朝前正位穿过皮肤,
不破坏入,出口处皮肤的收缩力.常造成同等
大小的入,出口.但要特别指出:
当组织较厚,
伤道较长,弹头的能量大部分消耗在伤道内
时,其入,出口虽小,而深部组织的破坏则很
严重.临床特点是,无活动性出血,而伤口总
有少量鲜血流出,无骨折,怛软骨组织肿胀明
显,遇此情况,切勿被入,出口的假象所迷惑,
应提高警惕.
2.盲管伤有入口无出El,多见于弹片
伤和较远距离的枪弹伤.组织损伤程度视组
织吸收能量多少而定.如果具有很大能量的
弹头突然停留在组织内,弹头全部能量都消
耗在组织内,它的破坏非常大.所以在回一条
件下.盲管伤比贯通伤还严重.
3.反跳伤入口和出口集中于一点的
浅表伤口.多是动能较小投射物击中人体后
被弹回所形成的伤,称反跳伤.如遇动能量大
的投射物撞击硬目标后,反射致胸部浅颅时
的反跳伤,往往会使它的下位组织和器官出
现明显的损伤.
4.切线伤投射物沿体表切线方向穿
过,形成拽表沟槽状伤道通常是能量较小.
损伤不重.但近距离致伤弹头能量较大时,也
可使深部组织和脏器严重损伤.例如背部软
组织切线伤.有时可致数根肋骨骨折,台并肺
战剖伤参考资料[997年第26卷第l期
出血及血气胸.因此,切线伤的伤道并不复
杂.但可致重要组织和脏器产生损伤,救插时
需特别注意.
(二)伤道的病理形态
火器伤不同于其它创伤.在于它有特殊
豹病理分区,即原发伤区,挫伤区和震荡区.
(三)伤道的感染
所有火器伤的伤道都是污染的,其原因:
:
1.伤口周围污物的沾染.如伤员的皮
肤,衣服碎屑,同围环境的泥土,砂砾等.
2.投射物穿凡组织时,可将污物带入伤
道内.
3.致伤时瞬时空腔内产生的负压可将
污物从出口吸入至伤道内.以56式7.62和
5.56mmM193两种弹头射击30era厚的肥皂
块的实验中发现,放置在弹头出口处的收集
箱内的木屑及棉花,可倒吸入肥皂腔内,深
达15~20cm;
用同样枪弹射击l,狗的双后肢
时,其入,出口部涂抹特异的牯质沙雷氏标志
菌,伤的即刻和伤后6小时检查,均发现这种
标志菌从伤口两端进入伤腔,这表明,火器伤
的污染与致伤时瞬时空腔的负压作用有密切
关系.
4.投射物本身沾有细菌带入组织内.以
前有人提出,弹头出枪口时它的温度很高,可
以达到无菌.但实验证明,用事先污染细菌的
弹头射入营养明胶块后,其弹道内仍可见该
种细菌生长.因此,弹头高温可以灭菌的说法
是不能成立的.
伤道污染的形成及发展.与伤道损伤的
性质,范围,伤道污染程度以及对刨伤处理是
否及时,正确,适当有重要关系.
(四)现代火器伤的基本特点
1.损伤广泛现代弹头,破片的弹道特
点主要是初速快,能量高.致伤时.由它所致
的瞬时空腔内的压力很大实验证明,在伤道
附近可这11OkPa/em.而在距伤道1Ohl2cm
处,尚有近20kPa/cm.因此,伤道损伤相当
广泛.不仅伤道周围组织损伤严重,而且还可
波及离伤道较远的部位.
四肢火器伤软组织是呈大块缺损性破
坏,损伤范围广,筋膜阿酸的分离.筋膜下出
血,血肿,肌束坏死荨霉瑶及整段肢体,并常
见剑腔内由俩冲力所囊鳃问接性骨折.小质
量枪弹和小质量破片伤及肠壁时,伤道原发
性坏死区宽度为2cm+震荡区宽度可达4cro;
颅脑损伤时.原发损伤坏死区宽度1.0~1.
5cm,而分子震荡区可波及整个大脑.这种广
泛性损伤.有人称之为挫伤综合征,这是现
代火器,特别是高速小质量枪弹和破片致伤
的突出特点之一.
值得提出的是,在高速小质量球形破片
致伤中.常造成浅而宽的软组织损伤.Crne
报道,以直径6.35ram,速度750m/s和直径
3.18mm,速度1940--~SSOOm./s的锕球射击
2O%明破的研究中发现,应用更小钒球直径
(3.18代替6.35ram)时r尽管碰击能量相近
或更大,但伤道都表现为浅而宽+同时钢琏穿
入深度也有所降低这反应了较小的钢球比
大而速度较低的钢球,在较短距离内能释放
出同样能量笔者在以0.13,0.44,O.7和
1.O3克的四种质量不同,碰击速度在457~
15OOm/s之间的钢球,对狗双后肢敬组织(约
12cm)的实验中也证明,所有的入口面积比
出口面积大2~9倍.入,出口面积比倒随速
度的加快而增大.速度在10o0~1500ms时,
多呈浅而宽的损伤实验结果表明,当高速投
射物穿入机体时,由于遇到阻力较大的肌组
织而减速..在急剧减速时,投射物呈横向运
动,预造成较浅而广泛的损伤.这类损伤容易
造成残废因此,在六,七十年代越南战争中
所描述的铜球弹伤特点之一.是伤口小的论
点直得重新认识.这种伤口小.很可能太多
在较远距离上钢球能量已较低.钢球表面光
滑.穿入后.皮肤收缩,故伤口很小,但尚不能
笼统认为伤口小是所有钢球弹伤的特征.实
验证明,凡能量在78焦耳(8kg?
m)以上的.
即使是直径3.175mm小钢球,都能造成比
钢球截面积大1.5~2.5倍的伤口.因此.弹
头,破片的研制有向高速,小质量方向发展的
趋势.
2.伤道复杂由于小口径枪弹和小质
量破片损伤范围广,可同时伤及多种组织和
器官+其解剖结构多被破坏.钢球是一光滑的
球体,特别是其质量较轻,速度较慢时射入体
内遇到阻力容易改变方旬伤遘弯曲,很不
规则若射人体腔,可使多种脏器损伤.如有
伤倒,由左腰部射入+伤及左肾,结肠,脾脏,
胃底,继而穿透横膈及肺,发生血气胸,给诊
断和治疗带来很大困难这是一般火器伤所
罕见的
3.多处损伤当前,步,机枪及榴弹的
杀伤密度和杀伤面积都明显增大.所致多处
伤也大为增多.一个伤员身上可多达140余
处伤口,海湾战争中每一伤员平均伤处为9
处,比6O年代越南战争时期增加6~7倍.这
种类型的损伤.常见于破片的杀伤榴弹所致
弹片伤.尽管在外科处理上尚无特殊之处.但
几个并不严重的单一伤台并在一起,会造成
较大的缺损.且往往需进行截肢,因而残废率
增高.如果多处内脏损伤(或称之为多发伤).
则严重性大大增加,死亡率也增高.参处损伤
不仅在处理上难度大.费时多.而且消耗的物
资也多,一般要比枪弹伤多3倍.因此,多处
伤是影响外科处理的特点之一’
4.感染严重现代火器伤的伤口污染
多较重+已如上述.小口径枪弹和小质量破片
致伤时,由于形成的瞬时空腔的负压作用.促
使周国环境的细菌异物等,更深,更多的向伤
腔内侵入.加之伤道组织广泛而严重的组织
损伤.更适于细菌繁殖.因此.可设想.现代
火器伤的初期感染常比以往战争更为严重
这种严重的感染.在多处伤时更为突出实验
发现+多发伤的局部组织对葡萄球菌的耐受
性.俺为相同部位单一伤的l/3~1/6.临床
资料也证明+多处伤时.化脓和脓毒症的发生
率增高到33,”-’45.
——一一
(五)各部位损伤特点
1.肌肉(骨骼肌)损伤肌肉损伤情况
与其受伤时功能状态有很大关系松弛肌肉
受伤时,多形成狭窄的裂缝状伤道;
紧张状态
下受伤时,常造成大面积破坏.这是与肌肉的
坚实度的改变有关.在高速投射物穿过肌组
织时,由于瞬时空腔的脉动造成广泛性损伤;
另外,在瞬时空腔膨胀时,使介质粒子缒内层
移动,和位于弹头前面及与弹头接触的那部
分粒子”松脱”后,分子层的涡流运动可使破
裂和断裂的组织变成碎屑.故高速枪弹致伤
的伤口,呈缺损性损伤.以5.56mm弹头致
伤狗腿时,见有较多肌肉小碎块从伤腔中弛
出6~7m远.伤道成一个很大的腔洞,能够
切除的组织反而不多.肌膜下广泛出血和大
小不等的血肿可累及整块肌肉,伤道内组织
损伤呈不坶匀的分布,正常与坏死组织区有
参差交错,难以区分界线,给清刨术带来很大
困难,也是战伤处理上,禁止初期缝合的重要
依据之一
上述病理变化,是否与肌肉的肌膜包裹,
并形成肌间隔,组织密度和弹性不同的解剖
特点,使伤道内压力波分布不均,增加了组织
间的切变效应所致机械性损伤有关,有待深
入研究.
2.血管神经损伤血管弹性较大,不易
撕裂.其损伤程度,同样与弹头的速度和能量
有密切关系.Amato等对犬的离体动脉实验
发现.低速投射物穿过血管前,将血管轻轻向
前推动并拉紧或推向一旁,不形成空腔;
高速
投射物射击时,可整齐地切断血管.并形成瞬
时空腔.此空腔可压挫动脉断端.笔者曾用
5.56mmMl93弹头射击新鲜人尸大腿软组
织,经高速x线摄影机拍照发现,随瞬时空
腔扩张股动脉向入口侧牵拉星弓形.同样弹
头射击犬腿时,也发现伤前用腆代苯造影的
坐骨神经明显被牵拉向入口俩移位.肉眼观
察可见神经鞘膜下广泛出血.镜检可见纤维
断裂,柬膜内出血,轴索变性.髓鞘与轴索膜
战创伤参考资料1997年第26卷第1期
分离等变化Eepkytob等在致犬枪弹伤封,
于出口也见到动脉明显变曲.引起动脉内膜
撕裂,中层出血,晚期发生壁层血栓.同时在
微循环血管床和神经鞘内,发生明显改变.上
述变性的神经组织柬支配损伤区,显然要加
重损伤.
3.骨组织损伤骨组织为密度大,竖实
性强,粒性和弹性小的组织.火器伤骨折的临
界速度约为6O.9m/s.弹头在近或中距离击
中骨骼时.呈粉碎性骨折,并沿骨纵轴劈裂可
长达10cm.骨粉碎的程度视投射物的能量大
小和骨质的坚实度而有所不同.如弹头的能
量大时骨碎片数量多,其体积小,这些碎骨片
可接受部分能量形成继发性致伤物,沿弹道
飞溅很远.这种骨碎片对骨周围组织可导致
严重的附加损伤.致伤弹头的动能较小,骨折
片所获的能量也少,又固骨膜和骨周围的肌
肉,肌膜等保护作用,大的骨片可不移位.如
远距离击中骨骼的动能小,可不发生骨折,而
使
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