兔眼飞弹伤模型的建立及临床与组织病理学验证

作者                作者单位

吴燕    第三军医大学西南医院眼科，重庆 400038

王蕊    第三军医大学西南医院眼科，重庆 400038

应希    第三军医大学西南医院眼科，重庆 400038

刘勇    第三军医大学西南医院眼科，重庆 400038

任意明  第三军医大学西南医院眼科，重庆 400038

王一    第三军医大学西南医院眼科，重庆 400038

An animal model of ocular trauma caused by projectiles in rabbits' eyes

WU Yan,WANG Rui,YING Xi,et al.

(Ophthalmology Research Center，Southwest Hospital，Third Military Medical University，Chongqing 400038，China)

Abstract： Objective To look for a simple and practical method to make an animal model of ocular injury caused by projectiles in rabbits' eyes.Methods Eye injury model was established by nail gun, and different air pressures leading to varied traumatic condition were compared respectively.Results The clinical manifestations of the injured eyes got worse with the increase of the damaging air pressure.When the air pressure was 6kg/cm2,the projectile wound model could be produced.The histopathologic changes of the model were also close to clinic eye injuries.Conclusion A comparatively ideal model of ocular injury caused by projectiles could be established with the nail gun.The changing air pressure could lead to various injuries.The wound location could be definite.

Key words:intraocular foreign body;retinal injuries;projectile wound;histopathology;rabbits

球内异物合并视网膜损伤是战时和平时都常见的眼外伤，其致伤原因多是异物打击眼球引起，我们将此类眼外伤统称为眼球飞弹伤。眼球飞弹伤低视力的原因已成为目前研究的热点。飞弹伤的致伤原理包括直接致伤作用和压力波的致伤作用，而现有的球内异物伤的动物模型[1-3]，多采用从巩膜切口植入异物的方法，这与临床及战创伤相距甚远。所以有必要建立恰当的眼球飞弹伤模型进行系统研究。为此,笔者在实验中用气钉枪打击射钉进入眼球建立眼球飞弹伤模型,并观察了不同气体压力下的眼部伤情,为进一步研究眼球飞弹伤的发生发展机制奠定基础。

材料与方法

1 实验动物材料

健康家兔45只(西南医院烧伤科动物所提供)，体重(2.2±0.24)kg，雌雄不限。WST气钉枪(重庆弘愿机械有限公司生产)，将射钉从尾部截取4mm，作为实验中金属异物(体积1.2mm×1.2mm×4mm，质量0.025g)。

2 动物模型建立

2.1 健康家兔用速眠新(0.2ml/kg)肌肉注射麻醉后,将其取侧卧位置于实验台上,用眼科有齿镊钳夹上直肌止端固定眼球位置，将气钉枪枪口紧贴眼球壁，使枪口上缘与角膜缘平齐(枪口上缘距发射口2mm)，保证巩膜入射口在距角膜缘2～3mm位置，入射方向选择颞上方。伤后3小时内行清创缝合术，结膜下注射妥布霉素，并连续3天每天肌注青霉素1次/日(图1)。

图1 眼科有齿颞固定眼球，气钉枪口上缘与角巩膜缘平齐并紧贴眼球(略)

2.2 家兔15只(30眼),随机分配成5组，每组6眼，气钉枪发射的始动气体压力分别为4、5、6、7、8kg/cm2。伤后立即取双眼，大体解剖观察损伤部位。选取球内异物合并视网膜损伤组的始动气压为我们制作模型时的最佳气压。

2.3 家兔30只(60眼)，均利用最佳始动气压致伤双眼。其中50只眼做自然病程观察，主要观察伤后8周内视网膜脱离和眼内炎的发生情况。如期间观察眼出现视网膜脱离或眼内炎即终止观察，并行组织病理学检查;如期间有家兔死亡，将另补充家兔。另10眼将于伤后1、3天、1、2、4周各取2眼做组织病理学检查，伤后8周的组织病理学观察由50只观察中取2只进行。

3 眼部伤情观察

实验家兔均在同一条件下进行眼部伤情观察,检查结膜、角膜、前房、瞳孔、晶状体、玻璃体和视网膜。眼底检查：美多丽散瞳剂充分散瞳后用直接检眼镜对包括周边部在内的眼底结构进行细致的检查。

4 视网膜组织病理检查

兔耳缘静脉空气注射处死后摘除眼球,去前节，立即放入4%的甲醛溶液中,固定7天后充分水洗,梯度脱水，二甲苯透明,石蜡包埋。病理切片(厚4μm)常规HE染色、封片,在光镜下观察并摄片。

结果

1 不同始动气压下兔眼伤情分布

始动气压为4kg/cm2时，射钉均未打入眼球，有3眼射钉损伤结膜，位于结膜下，另3眼嵌顿在巩膜壁;5kg/cm2时，射钉有2只嵌顿在巩膜壁，有4眼位于玻璃体腔内但均未损伤后极部视网膜;6kg/cm2时，6眼射钉均在玻璃体腔内，有5眼均不同程度损伤视网膜;7kg/cm2时，6眼中有3眼贯通伤;8kg/cm2时，5眼造成贯通伤。由此可见,不同始动气压致伤时,眼部伤情随着气源压力的增加而加重。其中当始动气压为6kg/cm2时所造成的眼球飞弹伤，其后极部视网膜损伤率高达83.3%，与临床常见的飞弹伤类似，符合实验要求，因此，选其为后续实验的始动气压。

2 伤后伤情变化

伤后即刻结膜充血、水肿、结膜下气肿。角膜靠近巩膜入口方向局部轻度水肿。部分眼有前房出血，多局限在巩膜入口方向房角，出血量少。瞳孔缩小,部分眼出现晶体浑浊，以局部浑浊为主，少数眼玻璃体有弥散的血性浑浊。大部分伤眼眼底可见视网膜损伤处与异物之间有玻璃体纤维牵拉。视网膜出血多为局限性，不弥散，网膜损伤处有浅脱离。伤后3天，眼结膜组织轻微充血，角膜透明，玻璃体积血明显吸收，视网膜损伤处有明显炎性渗出物覆盖，异物周围也有渗出物覆盖(图2)。伤后2周，未发生眼视网膜脱离，视网膜伤口灰白色瘢痕组织愈合，周围色素沉着，可见灰白色纤维增生组织从伤口延伸到玻璃体腔，异物均被纤维增生组织包裹(图3)。伤后4周，未发生眼视网膜脱离，视网膜伤口周围色素增加，玻璃体腔内的增殖更明显，伤口与异物之间有桥样纤维组织连接，呈灰白色(图4)。

3 6kg/cm2始动气压致伤后各时间点眼部伤情变化观察

在50只伤眼中，31眼(62%)只有1处视网膜损伤，19眼(38%)伴有视网膜多处损伤。伤后1周开始出现视网膜脱离，伤后8周内共有11眼(22%)出现视网膜脱离，主要集中在伤后2周和4周。有3眼(6%)出现眼内炎，均在伤后1周内出现(表1)。

4 组织病理学改变

6kg/cm2始动气压下损伤后1、3天，玻璃体内较多红细胞和炎性细胞，视网膜和脉络膜都有不同程度水肿，部分眼有视网膜下出血;伤后1周，玻璃体内开始有条索状纤维组织增生，视网膜前膜开始出现，视网膜损伤处视网膜与脉络膜纤维黏连，结构不清，脉络膜变薄，部分血管闭塞;伤后2周，大量纤维组织增生，有视网膜前膜形成;伤后4周，视网膜前膜增厚收缩，视网膜牵拉皱褶，有较多视网膜下膜形成，损伤处视网膜、视网膜色素上皮层和脉络膜结构均紊乱，瘢痕黏连，可见较多色素团块(见图5、6)。

表1 实验眼视网膜脱离和眼内炎发生情况(n=50眼)(略)

图2 伤后3天，视网膜损伤处出血较局(略)

图3 伤后2周，视网膜损伤处积血局限，损伤周围色素沉着，损伤处与异物间有灰白色纤维组织桥样连接(略)

图4 与图2同眼，伤后4周视网膜前膜形成并收缩,视网膜牵拉变形(略)

图5 伤后2周，有明显的视网膜前膜形成(HE ×40)(箭头所示)(略)

图6 伤后4周，视网膜前膜收缩牵拉视网膜皱褶(长箭头所示)，有明显视网膜下膜形成(HE ×40)(短箭头所示)(略)

讨论

飞弹伤的致伤原理[4]包括投射物的直接致伤作用和压力波的致伤作用。直接致伤作用是指投射物在穿透组织的过程中，克服组织阻力沿弹道直接挤压、撕裂和穿透组织的机械破坏作用。这个损伤过程与用穿刺刀直接在巩膜上做切口的损伤类似，仅使组织局部挤压破裂。压力波致伤是指投射物以高速穿透肌体时，一部分能量以波的形式传给周围组织、器官，是波的传播(超压、质点加速和位移)、瞬时空腔脉动、冲击振动及血流扰动的综合作用结果。尤其在含液组织中，由于液体可压缩性很小，与气体相比压力波传播速度快，衰减慢，因此压力波作用时，肌体内压力急剧上升，而且压力波碰击组织界面时，还会造成反射叠加，产生增强的压力波，从而可能导致组织较大的破坏。对于眼球这个富含水的器官，投射物压力波的致伤作用尤应重视。既往球内异物伤模型在巩膜壁作切口植入异物就主要是直接致伤作用的结果，而没有压力波的作用，与飞弹伤的致伤原理差别很大。因此，不适合作为飞弹伤实验模型进行研究。我们利用气钉枪打击射钉进入眼球所建立的眼球飞弹伤模型就与临床所见飞行异物打击眼球所导致的眼球飞弹伤致伤原理相似，即有机械性的直接致伤，又有压力波的损伤。

球内异物伤合并视网膜损伤时视力预后很差，主要原因是外伤后增殖性玻璃体视网膜病变(PVR)所引起的牵拉性视网膜脱离。ElAsrar与Wickham等[5，6]报道的球内异物伤合并后节损伤时视网膜脱离发生率分别是26%和25%。而且视网膜损伤的部位越多，发生PVR和牵拉性视网膜脱离的可能性越大。Mester等[7]研究发现球内异物伤合并至少1处视网膜损伤的约71%，>2处视网膜损伤的占21%。我们利用始动气压为6kg/cm2所建立的飞弹伤模型不同程度地损伤后极部视网膜，至少1处视网膜损伤的约83.3%，>2处视网膜损伤的占38%，与临床上球内异物伤合并视网膜损伤的伤情相近。本模型伤后1周玻璃体中细胞浸润和增殖开始出现，伤后1～2周增殖明显，伤后2周可见明显的增殖膜形成，最后增殖膜中的细胞收缩，牵拉性视网膜脱离也相继出现，伤后8周视网膜脱离发生率为22.0%。该模型玻璃体视网膜的增殖病理变化过程与Winthrop等[8]观察的人眼穿通伤后玻璃体视网膜病理变化过程相似。

外伤性眼内炎的发生也是导致视力丧失的一个重要原因。据统计在所有感染性眼内炎中，外伤引起的占25%。Lounsbury等[9]报道穿通性眼外伤所致眼内炎的发生率为2%～7%，Wickham等[6]研究其发生率为9%。后节损伤较前节损伤更易引起眼内炎。引起外伤性眼内炎的易发因素包括延迟关闭伤口、易感染的球内异物、晶体破裂等。为模拟战时野外条件下受伤的情况，我们在建立模型之前将射钉埋在从野外采集的泥土中2天。伤后早期清创缝合，预防感染治疗同临床。但仍有3眼(6%)发生眼内炎，均在伤后1周内出现。在我们实验中选取的观察眼其晶体未损伤或只有局部损伤，所以这3眼眼内炎发生的主要原因与球内异物有关。

用气钉枪建立飞弹伤模型的另一优点是可以选择投射物进入眼球的位置。临床所见飞弹伤投射物主要从正面打击眼球，所以角膜、晶体损伤较多，但为了便于术后观察视网膜损伤情况和病理变化的过程，我们在建立模型的时候尽量避免损伤角膜和晶体，投射物的入口选择在距角巩膜缘2～3mm的巩 膜处。同样，如果实验需要专门研究角膜、晶体损伤或后极部巩膜损伤等，也可以有针对地损伤所需要的部位，达到实验的要求。

气钉枪的始动压力可以量化，便于控制损伤的程度。随着始动气压的增加，眼球伤情逐渐加重，一般气钉枪始动气压为4～5kg/cm2时射钉可位于结膜下或巩膜壁;6kg/cm2时射钉均进入玻璃体腔内，并不同程度损伤视网膜;为7～8kg/cm2时，可形成不同程度的贯通伤。实验者可根据实验要求的不同选择理想的始动气压，建立各种类型的眼球飞弹伤。

【参考文献】

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