تلقت JSM تمويلا من وزارة شؤون المحاربين القدامى بالولايات المتحدة (VA) مكتب أبحاث وتطوير المختبرات الطبية الحيوية (JSM ، I01BX004896) ومركز VA Northwest لأبحاث الأمراض العقلية والسريرية ، وهو كيان VA مفوض من الكونجرس يحقق في إصابات الدماغ الناجمة عن الانفجار والإجهاد المرضي بعد الصدمة. أبلغت JSM عن تمويل غير ذي صلة من جائزة الأبحاث الانتقالية لبرنامج أبحاث إصابات الدماغ الرضحية والصحة النفسية للسنة المالية 22 (W81XWH-22-TBIPHRPTRA ، رقم الجائزة HT94252310755). يشكر المؤلفون أندرو شوتس ديفيد على مساعدته التحريرية.

طريقة أنبوب الصدمة لنمذجة انفجار منخفض المستوى متكرر للغاية في الفئران

وليس للمؤلفين أي مصالح مالية يكشفون عنها.

لا يمكننا معالجة ما لا نفهمه بشكل كاف ، ولا نفهم بعد آليات الإصابة المتعلقة بالتعرض المتكرر للغاية ل LLB. أبلغ العديد من موظفي SOF عن تطور الإعاقات المرتبطة بالصحة التي يعتقد أنها مرتبطة بالتعرض المتكرر للغاية ل LLB في غضون خمس إلى عشر سنوات من الخدمة التشغيلية 50,51. يصاب بعض أفراد قوات العمليات الخاصة بتأثيرات عصبية إدراكية شبيهة بإصابات الدماغ الرضحية الحادة (TBI) مباشرة بعد التعرض ل LLB39. علاوة على ذلك ، أفاد الأطباء أن الأعراض الناتجة عن التعرض للانفجار غالبا ما تكون مقاومة للعلاجات التقليدية ، مما قد يدفع SOF والأطباء إلى البحث عن علاجات بديلة52,53. على الرغم من التعرض المتكرر ل SOF ل LLB وآليات الضغط الزائد45 ، وشدة الأعراض الناتجة ومقاومتها للعلاج ، والنمط الموثق للتندب النجميالمرتبط بالانفجار 51 ، لا تزال النتائج الصحية طويلة الأجل غير معروفة نسبيا. يعتمد الأطباء والقيادة العسكرية على أبحاث النمذجة للكشف عن آليات الإصابة والفيزيولوجيا المرضية. هذه النماذج ضرورية لتطوير السياسات والاستراتيجيات لتحديد عملية علم الأمراض ومقاطعتها ومنعها وعلاجها مبكرا.
بشكل حاسم ، من المتوقع أن تؤدي نمذجة الفئران للتعرض العسكري الشائع للليسانس في القانون إلى إبلاغ نماذج التنبؤ الصحي. ستستفيد الممارسة السريرية من النماذج التنبؤية LLB التي تحدد من قد يكون أكثر عرضة للإصابة بالأمراض المرتبطة بالانفجار ، والتي تثير خصائص الانفجار أخطر النتائج ، وكيف يمكن أن تتطور عملية المرض بناء على مزمنة أو جرعات أو خصوصية التعرض للانفجار. وبالتالي ، فإن نمذجة التعرض المتكرر ل LLB أمر ضروري في تطوير الفرضيات والتنبؤات لكيفية تأثير التعرض على النتائج الصحية ل SOF وأعضاء الخدمة الآخرين. ومن شأن نماذج آلية التنبؤ والإصابة أن تسترشد بها عمليات التشخيص والعلاج، فضلا عن قرارات العودة إلى الخدمة بناء على الأعراض والتعرض.
شهدت دراسة إصابات الدماغ الرضية الناجمة عن الانفجار (bTBI) في الفئران تطورات كبيرة في السنوات الأخيرة ، لا سيما مع تطوير النماذج التي تتنبأ بالنتائج بعد إصابات الدماغ الرضية الخفيفة المتكررة المزمنة في البشر54,55. في حين أن دراسة التعرض للانفجار من المستوى المتوسط إلى العالي باستخدام أنابيب الصدمات متطورة بشكل جيد مع مئات المقالات المفهرسة في PubMed46،56،57،58 ، فإن استخدام أنبوب الصدمات في دراسات الانفجارات بالقرب من الضغوط الزائدة للتدريب العسكري الروتيني (<6 رطل لكل بوصة مربعةضغط الذروة 40) أقل تطورا ، مع أقل من عشر مقالات تم تحديدها في بحث PubMed الأخير19،20 ، 22،23،26،27،28. لتسهيل تطوير هذا المجال غير المدروس ، يركز النموذج المقدم على الاعتبارات الرئيسية للضغوط الزائدة المتسقة في LLB في الفئران ، والتعافي بعد الانفجار ، والمراقبة مع ملاحظة العديد من المزايا المميزة لهذا النموذج على استخدام متفجرات المجال المفتوح. في الواقع ، نحن نجادل بأن نموذج LLB المختبري الموصوف قد يمكن من تطوير نماذج تنبؤية للنتائج السريرية بعد LLB المتكرر المزمن.
يوفر نموذج LLB مزايا حاسمة على نماذج التفجيرات المتفجرة في الحقول المفتوحة ، لا سيما فيما يتعلق برعاية. قد تؤدي نماذج المجال المفتوح إلى معدلات وفيات 3-8٪25,36 ، في حين أن نموذج LLB القائم على المختبر لا يظهر أي خسارة. هذا التمييز أمر بالغ الأهمية ، خاصة عند محاكاة التعرض التراكمي العالي النموذجي للتدريب العسكري ، حيث لا يعاني أي متدرب تقريبا من نتائج مميتة من التعرض ل LLB. يضمن الغياب الواضح لانقطاع النفس أو أسباب الوفاة الأخرى ، مثل الصدمة الرئوية المميتة ، موثوقية النموذج واتساقه ، مما يجعله الخيار المفضل للدراسات حول الآثار ذات الصلة سريريا ل LLB المتكرر.
هذا البروتوكول خاص بأنبوب صدمات "مفتوح" بتصميم من ثلاثة أجزاء ، يتكون من أقسام السائق والبكرة والقيادة. يمكن تحقيق LLBs المتكررة للغاية مع تصميمات أنابيب الصدمات الأخرى مع التعديلات المناسبة على البروتوكول. كثيرا ما تستخدم تصميمات أنابيب الصدمات المفتوحة لدراسة الصدمات العصبية الناجمة عنالانفجار 46،47،48. يسمح أنبوب الصدمة المفتوح ، الذي يتميز بنهاية خروج مفتوحة ، لموجة الصدمة المتولدة بالانتشار بحرية على طول الأنبوب حيث تواجه هدفها (على سبيل المثال ، موضوع) قبل الخروج من الطرف المقابل للأنبوب. يسهل هذا التصميم استنساخ ودراسة الضغوط الزائدة للانفجار الأولية النقية نسبيا التي تقترب من خصائص انفجارات الانفجارات كما تحدث في المجال المفتوح48. نتيجة لذلك ، تتم مقارنة دقة موجة الضغط الزائد الانفجار المقاسة تجريبيا بموجة فريدلاندر المثالية. هذا يسمح لتقييم أداء الأنبوب لإنتاج حدث ضغط زائد محدد. لنمذجة التعرض ل LLB ، نستخدم أنبوب انفجار مفتوح تم وصفه مسبقا48 ، مصمم خصيصا ، مصمم أصلا لإعادة إنتاج تأثيرات تفجيرات HLB لأكثر من 200+ رطل من ترينيتروتولوين (TNT) على مسافة مواجهة ~ 25 قدما. لتمكين الضغط الزائد في ذروة عالية ، يتم ضغط الغاز في السائق ، والذي يتم فصله عن التخزين المؤقت بواسطة غشاء ، مما يؤدي إلى إغلاق الغاز في السائق. البكرة ، بدورها ، مفصولة أيضا عن القسم المفتوح بواسطة غشاء آخر. يسمح هذا الغشاء الثاني بضغط التخزين المؤقت بشكل منفصل. يسمح نظام الغرفة المزدوجة بضغط الغازات في السائق بعد نقطة تمزق الغشاء الطبيعية. يحدث هذا لأن البكرة المضغوطة تعمل كمخزن مؤقت ، وتدعم الغشاء في واجهة السائق والبكرة ، وبالتالي تمنع تمزقها. عندما يرغب مشغل أنبوب الصدمة في توليد موجة صدمة عند الضغط المستهدف ، يقوم صمام إلكتروني بتنفيس الغاز من البكرة ، مما يؤدي إلى انخفاض الضغط بسرعة في البكرة والسماح للغاز المفرط الضغط في قسم السائق بتمزق كل من أغشية السائق والتخزين المؤقت والتوسع بسرعة على طول الأنبوب حيث يواجه في المنطقة المستهدفة. التعديل الرئيسي الذي يمكن من دراسة LLB في أنابيب عالية الأداء من هذا التصميم هو أننا نحجب السائق ونستخدم التخزين المؤقت فقط مع أغشية منخفضة العتبة.
لضمان موثوقية وقابلية استنساخ تجارب LLB ، يجب اتخاذ إجراءات معينة أثناء الإعداد. يعد تأمين الذراعين والساقين بإحكام عند الرسغين والكاحلين أمرا بالغ الأهمية. هذا يقلل من التباين في حركة الجسم والتعرض للانفجار ويمنع الإصابات غير المقصودة التي يمكن أن تربك النتائج. بالإضافة إلى ذلك ، يساعد تدوير الرسغين والكاحلين إلى الداخل على توجيه حركة الزوائد نحو خط الوسط الحيواني ، مما يقلل من خطر الإصابات البعيدة التي قد تؤثر على تقييمات الأداء الحركي اللاحقة. يعد استقامة انحناء الرأس والعمود الفقري عاملا أساسيا آخر في ضمان التعرض المنتظم للانفجار عبر الأشخاص ، لأنه يساعد على تقليل الاختلافات المحتملة في نطاق الحركة. يوصى بزيادة نسبة الأيزوفلوران المستخدم للتخدير للبروتوكولات التي تمتد لعدة أيام أو أسابيع. يساعد هذا التعديل في الحفاظ على عمق تخدير ثابت طوال المدة التجريبية الممتدة. في تجربتنا ، زيادة في 0.5 ٪ isoflurane كافية للحفاظ على التخدير الكافي.
ومع ذلك ، قد لا يكون توصيل التخدير عبر nosecone ممكنا لجميع تصميمات أنابيب الانفجار ، خاصة بالنسبة لأولئك الذين لديهم حاويات كاملة لا تسمح بإدخال الأنبوب في القسم المدفوع. في مثل هذه الحالات ، قد يكون التخدير عن طريق الحقن هو الأفضل. نوصي بتحديد مقدار الوقت اللازم لتسليم الانفجارات المتتالية المتكررة ثم إعطاء مخدر كاف للحفاظ على فقدان الوعي طوال العملية. قد يكون من الضروري إجراء فحوصات إضافية لرعاية أثناء تطوير هذه الطريقة المعدلة لضمان صيانة التخدير المناسبة. وعلاوة على ذلك، فإن استخدام الحقن قد يجعل رصد الاستجابة اللاحقة للحالات الحادة، مثل جمع مقاييس وقت التصحيح، أمرا مستحيلا.
تعتبر الاعتبارات الأخلاقية ذات أهمية قصوى في الأبحاث على ، ويتضمن نموذج LLB القائم على المختبر بروتوكولات شاملة للتعافي والمراقبة بعد الانفجار. تتم مراقبة نقاط النهاية الإنسانية بعد التعرض للانفجار ، بما في ذلك صعوبة التنفس ، وعدم القدرة على تصحيح أنفسهم ، والحالة غير المتنقلة بعد فترة مراقبة 2 ساعة ، والحركات الشبيهة بالنوبات ، والحركات المحرجة ، وضعف البصر ، ودليل على النزيف الداخلي أو الأطراف المكسورة ، عن كثب. والجدير بالذكر أن الفئران المتفجرة LLB لم تظهر أيا من هذه الحالات في تجاربنا. ومع ذلك ، يمكن أن تحدث كسور الأطراف أثناء HLBs ، غالبا بسبب خطأ المشغل. يتضمن التخفيف من هذا الخطر تدوير اليدين والقدمين نحو خط الوسط الحيواني أثناء تأمين الجورني. تمنع هذه التقنية الرياح المتفجرة من اكتساح الزوائد للخلف وكسر العظام المرتبطة بها.
تمتد مزايا نموذج LLB المتكرر هذا إلى ما هو أبعد من الاعتبارات الأخلاقية إلى الجوانب العملية والمنهجية. يلغي تصميمه القائم على المختبر الحاجة إلى التعامل مع المتفجرات ، وبالتالي تعزيز السلامة وإمكانية الوصول. النموذج قابل للتكرار والتخصيص بدرجة كبيرة ، مما يسمح للباحثين بالتأثير على معلمات التعرض من خلال استخدام أنواع مختلفة من الغاز وإعدادات الجهاز وقوة الغشاء. قد يوفر الهيليوم ، الذي يتم اختياره هنا لقدرته على إعادة إنتاج حركية الانفجار في المجال المفتوح49 ، خط أساس موثوقبه 47،59،60. يتم تحقيق ضبط ضغط الذروة تجريبيا عن طريق تعديل سمك أو قوة غشاء الاحتفاظ ، مما يتيح الضبط الدقيق لمتطلبات تجريبية محددة. أخيرا ، يلغي نموذج LLB تأثير التغيرات الموسمية أو الطقس على البيانات وتعرض والعوامل التجريبية الأخرى. يضمن هذا الاتساق نتائج قوية وموثوقة ، مما يجعل نموذج LLB المتكرر هذا أداة لا تقدر بثمن لأبحاث الانفجار الطولية والمتكررة للغاية.
يتطلب فهم الصدمات العصبية المرتبطة بالانفجار توضيح آليات الإصابة ومقاييس شدة الانفجار وقيم العتبة. ومع ذلك ، فإن الشكوك تحيط بآليات إصابة الدماغ البشري في سيناريوهات الانفجار. اعتمدت المعايير المقترحة سابقا للإصابات البشرية بعد التعرض للانفجار على الدراسات التي أجريت على ، ومع ذلك من الصعب تطبيق هذه الدراسات مباشرة على البشر بسبب معايير القياس غير المكتملة عبر الأنواع61. يعد قياس إصابة الرئة على أساس كتلة جسم استثناء ، نظرا لوجود المعايير المقبولة62,63. ومع ذلك ، فإن قوانين القياس المقترحة لتأثيرات الدماغ ، بناء على الجسم64,65 أو كتلة الدماغ66 ، تتجاهل الاختلافات التشريحية المعروفة وغير المعروفة ، خاصة فيما يتعلق بالهياكل الواقية داخل الدماغ وحوله. يتنبأ التحجيم الجماعي بمخاطر إصابة أعلى في الأنواع ذات الأجسام الأصغر ، والتي تتناقض مع الدراسات التي أجريت على كل من الطيور67،68،69 والبشر70. لذلك يتطلب تطوير قوانين قياس دقيقة فهما تجريبيا للعلاقة بين شدة حدث الانفجار الخارجي وتأثيرات الدماغ الداخلية عبر الأنواع. في حالة LLBs ، لا يعرف سوى القليل جدا عن التعرض الفردي أو المزمن في النماذج الحيوانية أو الأشخاص. نتيجة لذلك ، قد يتم تحفيز الدراسات التجريبية اللازمة لإبلاغ تطوير قوانين القياس المستقبلية في نطاق كثافة LLB من خلال طريقتنا.
باختصار ، يمثل نموذج أنبوب الصدم القائم على المختبر تقدما كبيرا في دراسة الآثار المزمنة للتعرض ل LLB في الفئران. من خلال دمج إجراءات لنمذجة الضغوط الزائدة المتسقة ، وإعطاء الأولوية للتعافي والمراقبة بعد الانفجار ، وتسليط الضوء على المزايا المميزة على النماذج البديلة ، قد يوفر نموذج LLB القائم على المختبر خيارا موثوقا وأخلاقيا لتعزيز فهمنا للإصابات المتعلقة بالتعرض المزمن ل LLB.

يحدث التعرض للانفجار منخفض المستوى (LLB) عندما يتعرض الأفراد أو الهياكل لمقادير منخفضة نسبيا من القوة المتفجرة ، والتي تنشأ عادة عن حوادث صناعية صغيرة أو عمليات هدم خاضعة للرقابة أو بعض أنشطة التدريب العسكري. في المقابل ، يستلزم التعرض للانفجار عالي المستوى (HLB) التعرض لمقادير شديدة ومدمرة محتملة للقوة المتفجرة ، والتي تصادف عادة في القتال العسكري أو الهجمات الإرهابية أو الانفجارات العرضية واسعة النطاق. وبالتالي فإن الفرق الأساسي بين LLB و HLB يكمن في شدة الأحداث المتفجرة ، وبالتالي ، قدرة الأشخاص المعرضين على تحمل التعرض المتكرر قبل التعرض لإصابة جسدية أو وظيفية. في هذا الصدد ، تميل آثار التعرض ل HLB إلى أن تكون أكثر وضوحا من آثار التعرض ل LLB. لهذا السبب ، قد يكون الأشخاص الذين يعانون من التعرض الكبير ل LLB معرضين لخطر متزايد للإصابة بإصابات أو عجز بطيء لا يتم اكتشافه حتى تصبح آثارها التراكمية واضحة.
تهدف الأبحاث الجارية إلى تعزيز فهمنا لكيفية تسبب خصائص التعرض للانفجار ، مثل الشدة أو التكرار ، في الإصابة حتى نتمكن من توجيه الوقاية والإدارة الطبية بشكل أفضل. في الطب العسكري ، يعد فهم الآثار السريرية للتعرض للانفجار ذا أهمية قصوى ، ونتيجة لذلك ، هناك حاجة إلى نماذج حيوانية قادرة على إبلاغ هذه النتائج. على الرغم من أن النماذج الحيوانية ساعدت في توضيح آثار HLB ، إلا أن آثار التعرض ل LLB لا تزال غير مدروسة إلى حد كبير. تفحص العديد من دراسات النمذجة آثار الضغوط الزائدة للانفجار بالقرب من أو فوق 10 أرطال لكل بوصة مربعة (psi) ذروة الضغط1،2،3،4،5،6،7،8،9،10،11،12،13،14،15 ، 16،17،18 ، لكن القليل من التقارير تركز على مستويات الضغط التي تتراوح من 1 إلى 7 رطل لكل بوصة مربعة19،20،21،22،23،24،25،26،27،28،29،30،31 ،32،33،34،35،36 ، وهي أكثر شيوعا في بيئات التدريب العسكري37،38،39،40 وتقع بالقرب من العتبة التاريخية البالغة 4 رطل لكل بوصة مربعة للتعرض البيئي الآمن. وبالتالي ، فإن النشر الأوسع لطرق دراسة ضغوط الذروة المستخدمة بشكل متكرر ل LLB قد يساعد في تحفيز الرؤى السريرية السريعة للتطبيق على الطب العسكري وتحسين القوة.
يظهر ارتباط كبير بين المخاطر المهنية ل LLB والتشخيصات السريرية المتنوعة من التحقيقات الوبائية ل LLBالعسكري 41،42،43،44. تدعم هذه الدراسات علاقة تعتمد على الجرعة غير محددة بشكل جيد ، مع التعرض المتكرر ل LLB مما يدل على مخاطر متزايدة41. وهذا يشير إلى أن زيادة التعرض التراكمي للانفجارات يلعب دورا حاسما في تشكيل النتائج السريرية في البيئات العسكرية.
استخدمت دراسات النمذجة الحيوانية السابقة ل LLB تحت 10 رطل لكل بوصة مربعة في المقام الأول المتفجرات أو أنظمة أنابيب الصدمات للتحقيق في آثار التعرض. على الرغم من أن هذه النماذج تفحص عادة آثار التعرض من واحد إلى ثلاثة ، إلا أنها ساهمت مع ذلك في فهم متزايد للميكانيكية19،20،30،31 ، والأمراض العصبية29،31،33 ، والعواقب السلوكية19،20،23،25،32،34، المرتبطة بالتعرض للانفجارات منخفضة الكثافة التي تتسم بها بيئة التدريب العسكري.
أفادت الدراسات التي تفحص LLBs الفردية الناتجة عن متفجرات المجال المفتوح عن أدلة على أمراض الدماغ الدقيقة والتغيرات السلوكية المرتبطة في كثير من الأحيان بإجهاد ما بعد الصدمة. لم يتمكن وودز وزملاؤه24 من اكتشاف إصابات الدماغ المجهرية عند 2.5-5.5 رطل / بوصة مربعة ، لكنهم اكتشفوا التغيرات الكمية في جليكوسفينغوليبيدات أنسجة المخ عن طريق قياس الطيف الكتلي. باستخدام نفس ضغوط الذروة والتصميم التجريبي ، لاحظ روبوفيتش وزملاؤه25 تغيرات سلوكية بعد الانفجارات التي حدثت مع نقص مماثل في أمراض الدماغ عند قياسها بواسطة المجهر الضوئي. ومع ذلك ، في التحقيق المرضي اللاحق ، تم تحديد الضرر الهيكلي الفائق الذي لا لبس فيه لمايلين الدماغ والميتوكوندريا والخلايا العصبية والأوعية الدموية العصبية بواسطة المجهر الإلكتروني29،30،31،32،33 في الفئران المعرضة ل 6.7 رطل لكل بوصة مربعة. ومن المثير للاهتمام ، أن العديد من دراسات LLB التي تستخدم متفجرات المجال المفتوح بضغوط ~ 10 رطل لكل بوصة مربعة وأقل تشير إلى معدل وفيات بنسبة 3-8٪ تقريبا بعد التعرض لمرة واحدة25,36.
وقد لوحظت نتائج مماثلة سابقا من قبل العديد من الدراسات باستخدام أنابيب الصدمات المختبرية. في الدراسات التي فحصت LLBs الفردية التي تنتجها أنابيب الصدمات ، تم العثور على أدلة على إصابة الهيكل الخلوي العصبي والتغيرات في أنماط إطلاق الخلايا العصبية التي تطورت بعد التعرض لانفجار واحد 1.7 رطل لكل بوصةمربعة 22. في 4 رطل / بوصة مربعة ، تم الإبلاغ عن خلل وظيفي في الجسم الثفني يصاحب العجز السلوكي العصبي في الفئران المعرضة ل LLB23. مقارنة بمدة الانفجار المقاسة في الهواء ، وجد شافكو وزملاؤه27 أن مدة المرحلة الإيجابية للضغط الزائد للانفجار كانت أطول بكثير في أدمغة الفئران المعرضة ل 5.8 رطل / بوصة مربعة. يمكن دعم التوقيعات الحيوية لاستجابات الإصابة المماثلة من خلال دراسة أجريت على الفئران بعد التعرض ل 7.5 رطل لكل بوصة مربعة حيث أبلغ أحمد وزملاؤه35 عن تغييرات يمكن اكتشافها في مستويات مصل بروتينات إصابة التهابية واستقلابية وعائية وعصبية محددة تصل إلى شهر بعد التعرض. ومن المثير للاهتمام ، أن هذه الدراسة أبلغت أيضا عن وفيات بنسبة 4.5٪ في 24 ساعة بعد التعرض.
في الدراسات التي فحصت ثلاثة LLBs لأنبوب الصدمة على مدى جلسة تعرض واحدة مدتها 20 دقيقة ، تسببت LLBs بين 1.4 و 8.7 رطل لكل بوصة مربعة في زيادات تعتمد على psi في الضغط داخل الجمجمة (ICP) في الفئران ، مع تغييرات يمكن ملاحظتها في برنامج المقارنات الدولية تستغرق وقتا أطول لانخفاض psi20 وتؤدي إلى تغييرات معرفية19,20. باستخدام الخنازير ، قررت نفس المجموعة أن ثلاثة تعرض 4 رطل لكل بوصة مربعة LLB من مجموعة متنوعة من المعدات العسكرية كانت كافية للتسبب في أمراض الأعصاب النسيجية عندما تم وضع في مواقع مدفعية تحاكي الاستخدام البشري للمعدات21.
توضح هذه الدراسات بشكل جماعي الآثار المتنوعة للتعرض ل LLB التي قد تحدث في ظل ظروف التعرض المحدود وفترات التعافي. يبدو أن التعرض المتكرر ل LLB يحفز العجز المعرفي والسلوكي المستمر ، مما يؤكد الحاجة إلى فهم دقيق للتأثيرات التراكمية حتى نتمكن من تحديد متى قد تصبح هذه الآثار مهمة سريريا بشكل أفضل ؛ هذا مهم بشكل خاص للمتدربين العسكريين الذين يتعرضون لمستويات عالية من LLB المتكررة. ولتحقيق ذلك، هناك حاجة إلى دراسات جديدة لأن الأدبيات الحالية لا تضع نموذجا كافيا للتجارب السريرية للتعرض للتدريب العسكري الروتيني الذي يتجاوز انفجارا واحدا إلى بضعة انفجارات على مدار بضعة أيام.
قد تتحمل قوات العمليات الخاصة (SOF) LLB كبيرة ومتكررة للغاية أثناء التعرض الروتيني. تقدر دراسة حديثة أن التعرض التمثيلي مجهول المصدر في جميع المواقف في فريق اختراق الدخول المتفجر يصل إلى 184 ذروة رطل لكل بوصة مربعة تراكمية على مدار أسبوع تدريبيواحد 42. ويستند ذلك، جزئيا، إلى تقدير متحفظ يبلغ 6 شحنات خرق تستخدم يوميا، بمتوسط ضغط ذروة يبلغ 4 رطل لكل بوصة مربعة، مقيسة بمقاييس الانفجار المركبة على الأفراد؛ لا يمثل الفلاش بانج والأجهزة الأخرى45. قد تستمر دورة التدريب الروتينية عدة أسابيع. لتسهيل دراسة تجارب LLB السريرية ، مثل تلك الخاصة بتدريب أعضاء SOF ، نقدم نموذجا لأنبوب الصدمة المختبري للتعرض المتكرر للغاية ل LLB. تسمح الطريقة ، القائمة على أنظمة أنابيب الصدمات الهوائيةالمعمول بها 46،47،48 ، بإجراء تحقيقات قابلة للتكرار بدرجة عالية لضغوط 2 رطل لكل بوصة مربعة وأعلى. لا يعتمد الإجراء على عوامل خارجية مثل الطقس ، ولا يؤدي إلى أي وفيات ملحوظة ، وهو قائم على المختبر. ونتيجة لذلك ، تتيح هذه الطريقة التعرض المستمر والمتكرر يوميا ل LLB في نفس الموضوعات للدراسات التي تستمر من أسابيع إلى أشهر ، مما يسهل التحقيق عالي الدقة في التدريب العسكري.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Adroit Thermal Recirculating Heat Pump (120 V)</td>
			<td>Parkland Scientific</td>
			<td>HTP-1500</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Copy paper, 75 g/m2 weight</td>
			<td>Staples</td>
			<td>897804</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Disposable Absorbant Blue Pads</td>
			<td>VWR</td>
			<td>82020-845</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Forane Inhalant Solution</td>
			<td>MedLine</td>
			<td>10019-360-60</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Helium</td>
			<td>Linde</td>
			<td>UN1046</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Laboratory tape (1&#34;)</td>
			<td>VWR</td>
			<td>89098-076</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LabView software</td>
			<td>Emerson</td>
			<td>V 2011</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Medical oxygen</td>
			<td>Central Welding Supply</td>
			<td>UN1072</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mylar, 0.005 thickness</td>
			<td>Tapp Plastics</td>
			<td>22934</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plastic cling wrap</td>
			<td>Santa Cruz Biotechnology</td>
			<td>sc-3687</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plastic twist ties&#160;</td>
			<td>VWR</td>
			<td>11215-940</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pneumatic Shocktube (with driver and spool sections; target area sized for mice, 20 kHz sampling rate pressure sensors, control and acquisition software)</td>
			<td>BakerRisk, San Antonio, TX</td>
			<td>custom</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Reusable Heavy Duty Heating Pad (12&#34; x 18&#34;)</td>
			<td>Parkland Scientific</td>
			<td>121218</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scissor-style, Rodent Ear Punch</td>
			<td>Kent Scientific</td>
			<td>INS750076-2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sliding Top Chambers for Traditional Vaporizers</td>
			<td>Kent Scientific</td>
			<td>VetFlo-0530SM</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>VetFlo Isoflurane Vaporizer</td>
			<td>Kent Scientific</td>
			<td>VetFlo-1210S</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

modeling highly repetitive low-level blast exposure in mice

يعد التعرض للانفجارات المتفجرة عامل خطر كبير لصدمات الدماغ بين الأشخاص المعرضين. على الرغم من أن آثار الانفجارات الكبيرة على الدماغ مفهومة جيدا ، إلا أن آثار الانفجارات الأصغر مثل تلك التي تحدث أثناء التدريب العسكري أقل فهما. كما يختلف هذا التعرض الصغير والمنخفض المستوى للانفجارات بشكل كبير وفقا للاحتلال العسكري ووتيرة التدريب ، حيث تعاني بعض الوحدات من التعرض لعدد قليل على مدار عدة سنوات بينما تواجه وحدات أخرى المئات في غضون أسابيع قليلة. تعد النماذج الحيوانية أداة مهمة في تحديد كل من آليات الإصابة والمخاطر الصحية السريرية طويلة الأجل بعد التعرض للانفجارات منخفضة المستوى. تعد النماذج القادرة على تلخيص هذه المجموعة الواسعة من حالات التعرض ضرورية للإبلاغ عن نتائج الإصابات الحادة والمزمنة عبر ملفات تعريف المخاطر المتباينة هذه.
على الرغم من أن النتائج التي تلي عددا قليلا من حالات التعرض للانفجارات منخفضة المستوى يمكن نمذجتها بسهولة للدراسة الآلية ، إلا أن التعرض المزمن الذي يحدث على مدى الحياة المهنية قد يكون أفضل من خلال نماذج إصابة الانفجار مع التعرض المتكرر الذي يحدث بشكل متكرر على مدار أسابيع وشهور. تظهر هنا طرق لنمذجة التعرض المتكرر للغاية للانفجار منخفض المستوى في الفئران. تعتمد الإجراءات على نماذج أنابيب الصدمات الهوائية الراسخة والمستخدمة على نطاق واسع للتعرض للانفجار في المجال المفتوح والتي يمكن قياسها لضبط معلمات الضغط الزائد وعدد أو فاصل التعرضات. يمكن بعد ذلك استخدام هذه الطرق إما لتمكين التحقيقات الميكانيكية أو تلخيص التعرض الروتيني للانفجارات للمجموعات السريرية قيد الدراسة.

Low-level blast (LLB) exposure occurs when individuals or structures experience relatively low magnitudes of explosive force, typically arising from small industrial accidents, controlled demolitions, or certain military training activities. In contrast, high-level blast (HLB) exposure entails exposure to intense and potentially destructive magnitudes of explosive force, commonly encountered in military combat, terrorist attacks, or large-scale accidental explosions. The primary distinction between LLB and HLB therefore lies in the intensity of the explosive events and, by extension, the ability of exposed persons to tolerate repeated exposures before experiencing physical or functional injury. In this regard, the effects of HLB exposure tend to be more obvious than the effects of LLB exposure. Because of this, persons with significant LLB exposure may be at increased risk for slowly developing injuries or deficits that go undetected until their cumulative effects become discernable.
Ongoing research aims to enhance our understanding of how the properties of blast exposure, such as intensity or repetition, may cause injury so that we can better guide prevention and medical management. In military medicine, understanding the clinical implications of blast exposure is of paramount importance, and as a result, animal models capable of informing those outcomes are needed. Although animal models have helped elucidate the effects of HLB, the effects of LLB exposures remain largely understudied. Numerous modeling studies examine the effects of blast overpressures near or above 10 pounds per square inch (psi) peak pressure1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18, but few reports focus on pressure levels ranging from 1 to 7 psi19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,35,36, which are more common in military training environments37,38,39,40 and fall near the historical threshold of 4 psi for safe environmental exposure. Thus, broader dissemination of methods for the study of frequently used peak pressures of LLB may help catalyze rapid clinical insights for application to military medicine and force optimization.
A significant association between the occupational risk of LLB and diverse clinical diagnoses is emerging from epidemiological investigations of military LLB41,42,43,44. These studies support a poorly defined dose-dependent relationship, with repetitive LLB exposures demonstrating heightened risks41. This suggests that increasing cumulative blast exposure plays a crucial role in shaping clinical outcomes in military settings.
Previous animal modeling studies of LLB under 10 psi have primarily used explosives or shocktube systems to investigate the effects of exposure. Although these models typically examine the effects of one to three exposures, they have nonetheless contributed to a growing understanding of the mechanistic19,20,30,31, neuropathological29,31,33, and behavioral consequences19,20,23,25,32,34, associated with low-intensity blast exposures that are typical of the military training environment.
Studies examining single LLBs generated by open-field explosives have reported evidence of subtle brain pathologies and behavioral changes frequently associated with posttraumatic stress. Woods and colleagues24 were unable to detect microscopic brain injury at 2.5-5.5 psi, but they did detect quantitative changes in brain tissue glycosphingolipids by mass spectrometry. Using the same peak pressures and experimental design, Rubovitch and colleagues25 observed behavioral changes following blasts that occurred with a similar lack of brain pathology when measured by light microscopy. However, in subsequent pathological investigation, unambiguous ultrastructural damage to brain myelin, mitochondria, neurons, and neurovasculature was identified by electron microscopy29,30,31,32,33 in 6.7 psi LLB-exposed mice. Interestingly, several LLB studies using open-field explosives with pressures of ~10 psi and less report approximately 3-8% mortality after a single exposure25,36.
Similar results have been previously noted by several studies using laboratory shocktubes. In studies examining single LLBs produced by shocktubes, evidence has been found of neural cytoskeletal injury and changes in neuronal firing patterns developed after exposure to a single 1.7 psi blast22. At 4 psi, corpus callosum dysfunction was reported to accompany neurobehavioral deficits in LLB-exposed rats23. Compared to the blast duration measured in air, Chavko and colleagues27 found that the positive phase duration of the blast overpressure was significantly longer in the brains of rats exposed to 5.8 psi. Biosignatures of similar injury responses may be supported by a study in mice following 7.5 psi exposure in which Ahmed and colleagues35 report detectable changes in serum levels of specific inflammatory, metabolic, vascular, and neural injury proteins up to a month after exposure. Interestingly, this study also reported 4.5% mortality at 24 h following exposure.
In studies examining three shocktube LLBs over a single 20 min exposure session, LLBs between 1.4 and 8.7 psi caused psi-dependent increases in intracranial pressure (ICP) in rats, with observable ICP changes taking longer for lower psi20 and resulting in cognitive changes19,20. Using pigs, the same group determined that three 4 psi LLB exposures from a variety of military equipment were sufficient to cause histological neuropathology when the animals were placed in gunner positions simulating human use of the equipment21.
These studies collectively illustrate the diverse effects of LLB exposure that may occur under conditions of limited exposure and recovery periods. Repetitive LLB exposure appears to induce persistent cognitive and behavioral deficits, emphasizing the need for a nuanced understanding of the cumulative effects so we can better determine when those effects may become clinically significant; this is particularly relevant for military trainees who are exposed to high levels of repetitive LLB. To achieve this, new studies are required since the current literature does not adequately model the clinical experiences of routine military training exposures that exceed one to a few blasts over the course of a few days.
Special Operations Forces (SOF) may endure significant and highly repetitive LLB during routine exposures. A recent study estimates the representative exposure anonymized across all positions in an explosive entry breaching team to be as high as 184 cumulative peak psi over the course of one training week42. This is based, in part, on a conservative estimate of 6 breaching charges used per day, with an average of 4 psi peak pressure each, as measured by personnel-mounted blast gauges; it does not account for flashbangs and other devices45. A routine training cycle may last several weeks. To facilitate the study of clinical LLB experiences, such as those of training SOF members, we present a laboratory-shocktube model of highly repetitive LLB exposure. The method, based on established pneumatic shocktube systems46,47,48, allows for highly reproducible investigations of pressures of 2 psi and higher. The procedure is not dependent on external factors such as weather, results in no observed mortality, and is lab-based. As a result, the method enables sustained, daily repetitive LLB exposures in the same subjects for studies lasting weeks to months, facilitating the high-fidelity investigation of military training.

تسليط الضوء على المؤلف: فك رموز الآثار طويلة المدى للتعرض للانفجارات منخفضة المستوى في الفئران

نمذجة التعرض المتكرر للغاية للانفجار منخفض المستوى في الفئران

Our research focuses on the long-term effects of repeated low level blast exposure in mice. Our goal is to determine the long-term effects of this exposure during military training For animal research, the effects of low level blast are subtle, and research teams will often use techniques like electron microscopy to detect differences between blast and sham mice. Our work suggests increased blast repetition makes these differences easier to detect using more accessible microscopy techniques.There's currently very limited literature on both low level blast exposures, which are also called low intensity blasts, and the models that use these exposures over multiple days. We designed our protocol to include multiple low level blasts over many days to address these gaps.

أثناء التحقيق في النتائج التجريبية في الفئران بعد التعرض لقوى الانفجار المتفجرة ، فإن تسجيل وتوصيف الحدث من خلال تحليل الضغط مقابل الوقت أمر بالغ الأهمية لتقييم نجاح التجربة. تساعد هذه الطريقة ، التي تتضمن قياس التغيرات الديناميكية في الضغط أثناء الانفجار ، الباحثين على فهم آثار الانفجارات على الأنظمة البيولوجية.
في التجارب الناجحة ، تظهر تسجيلات الضغط نمط موجة محدد جيدا ومتحكم فيه. ارتفاع الضغط حاد ، ويصل إلى قيم الذروة في الأوقات المتوقعة (الشكل 2). يتبع انخفاض الضغط اللاحق منحنى يمكن التنبؤ به ، يتمثل في شكل موجة فريدلاندر ، مما يشير إلى تبديد الطاقة بكفاءة. فيما يتعلق بتقييم الإصابة ، لا توجد علامات واضحة للإصابة في تجارب LLB ، حتى عند إجراء التعرض المتكرر للغاية ل LLB مع حدوث ما يصل إلى ستة انفجارات في غضون 15-20 دقيقة (الشكل 3). ومع ذلك ، يشير تحليل أوقات التصحيح بعد التعرض المتكرر ل LLB إلى أن الفئران المتفجرة تعود إلى الوعي بشكل أسرع من الفئران الوهمية (الشكل 4). وبالتالي ، يؤدي LLB المتكرر إلى تغييرات قابلة للتكرار في استجابات الإثارة السلوكية العصبية الحادة بعد التعرض.
قد تعرض التجارب دون المستوى الأمثل ملامح ضغط غير منتظمة. قد تشير الحالات التي تكون فيها ضغوط الذروة منخفضة بشكل غير متوقع إلى إطلاق سابق لأوانه أو بطيء للغاز ، مما يمنع الإطلاق الحاد لتمدد الغاز على طول قسم أنبوب الصدمة المدفوع لمواجهة في المنطقة المستهدفة. غالبا ما يكون الفقدان المبكر لضغط الغاز ناتجا عن أقسام السائق أو التخزين المؤقت المغلقة بشكل غير صحيح. يمكن أن ينتج هذا عن عيوب في الغشاء أو عدم كفاية تشديد مجموعة أنبوب الصدمات للسائق. في مثل هذه الحالات ، قد تظهر العينات البيولوجية علامات منخفضة للصدمة.
يتضمن تفسير البيانات ربط ملامح وقت الضغط بالاستجابات البيولوجية المرصودة. تظهر التجارب الناجحة أن معلمات الانفجار المختارة ، مثل ضغط الذروة والمدة ، تثير الاستجابات البيولوجية المتوقعة أو الثابتة قيد التحقيق. تساعد الارتباطات بين سمات الضغط المحددة والنتائج البيولوجية في إقامة علاقات سببية. يتم تمكين الدراسات الطولية من خلال هذا البروتوكول بسبب عدم وجود فقدان حيواني ملحوظ لنقاط زمنية للدراسة لمدة تصل إلى 6 أشهر بعد LLB النهائي (الشكل 5).
نطاق النتائج السريرية بعد التعرض ل LLB دقيق وغير مفهوم بشكل جيد. يعتبر التعرض المتكرر ل LLBs تاريخيا دون الإضرار لكل من الناس والفئران. ويدعم ذلك العودة السريعة إلى الإسعاف الطبيعي والسلوك والنشاط البدني بعد التعرض عند 2-5 رطل / بوصة مربعة. ومع ذلك ، فإن عدم وجود أعراض حسية عصبية حادة ساحقة أو تغيرات سلوكية لا يمنع وجود آثار خبيثة سلبية. نظرا لأن الأنماط الظاهرية المرتبطة ب LLB دقيقة في أحسن الأحوال ، فإن النطاق الكامل للتأثيرات هو مجال للتحقيق النشط وقد يتطلب وقتا طويلا أو تكرارا لإثارة نتائج مهمة سريريا.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66592/66592fig01.jpg"> الشكل 1: الخطوات الإجرائية لنموذج أنبوب الصدم للفأر المتكرر LLB. بعد تحضير كل من أنبوب الصدمة (الخطوات 1-10) ومراحل تحضير (الخطوات 11-18) ، تتعرض الفئران لواحد أو أكثر من LLBs (الخطوات 19-32) ، قبل إزالتها من الأنبوب (الخطوة 33). ثم يتم وضع الفئران على مؤخرتها على وسادة تدفئة دافئة (الخطوة 34). يتم تسجيل مقدار الوقت الذي يستغرقه للقلب على جانبه البطني على أنه وقت التصحيح (الخطوة 35). الاختصار: LLB = انفجار منخفض المستوى. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66592/66592fig01large.jpg" target="_blank">يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66592/66592fig02.jpg"> الشكل 2: منحنيات ضغط وقت تمثيلية للتعرض بالقرب من 4 رطل / بوصة مربعة. (أ) توفر المداخن المضافة ضغوط ذروة خطية عبر نطاق 2-4.5 رطل لكل بوصة مربعة. بلغ متوسط ملفات تعريف الضغط التمثيلي مقابل الوقت (مللي ثانية) من 3-6 انفجارات لأنبوب الصدمة (أحمر) مقارنة بمنحنيات فريدلاندر المثالية (الأزرق) ل (B) 1 ورقة ، (C) 2 ورقة ، (D) 3 أوراق ، و (ه) 4 أوراق. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66592/66592fig02large.jpg" target="_blank">يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66592/66592fig03.jpg"> الشكل 3: الفاصل الزمني للموضوع البيني. يتطلب إعداد وتنفيذ انفجار واحد في المتوسط 9.8 ± 1.9 دقيقة (متوسط ± خطأ معياري للمتوسط (SEM)). تتطلب حالات التعرض الإضافية للانفجار 1.7 ± 0.4 دقيقة إضافية لكل حدث (متوسط ± sem). تمثل النقاط نتائج من الفردية. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66592/66592fig03large.jpg" target="_blank">يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66592/66592fig04.jpg"> الشكل 4: أوقات التصحيح اليومية خلال 3 أسابيع من التعرض المتكرر للغاية ل LLB. يمثل الرسم البياني أوقات التصحيح الزائفة الطبيعية على مدار 3 أسابيع من التعرض ل LLB. تعرضت الفئران LLB ل 6 حالات تعرض يومية للانفجار لما مجموعه 90 تعرضا إجماليا ل LLB حدثت على مدار 15 يوما. كان متوسط خصائص الضغط الزائد (± sem) 3.05 ± 0.07 ذروة رطل / بوصة مربعة ، 0.94 ± 0.04 مدة المرحلة الإيجابية ، و 2 ± 0.1 رطل لكل بوصة مربعة * نبضة MSEC. تعكس قيم p النتائج من 2-way ANOVA. الاختصار: LLB = انفجار منخفض المستوى. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66592/66592fig04large.jpg" target="_blank">يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66592/66592fig05.jpg"> الشكل 5: آثار نموذج LLB لأنبوب الصدم المختبري على استنزاف بعد التعرض المتكرر للغاية ل LLB. معدلات الاستنزاف للفئران الوهمية (N = 24) والفئران LLB (N = 32) من أول تعرض ل LLB (اليوم 1) من خلال جميع حالات التعرض للدراسة (تنتهي في اليوم 19) وبعد فترة نقاهة مدتها 6 أشهر (اليوم 199). لم يكن هناك فرق كبير بين معدلات الاستنزاف للمجموعات الصورية و LLB خلال الفترة المرصودة. شهدت الفئران LLB في المتوسط 62 تعرضا بمتوسط 4.78 ± 0.01 ذروة رطل لكل بوصة مربعة و 3.16 ± 0.023 رطل لكل بوصة مربعة. تم إعطاء التعرضات للفئران 5 أيام في الأسبوع (أي من الاثنين إلى الجمعة) لمدة 3 أسابيع متتالية لنمذجة التعرض للضغط الزائد ل SOF الذي تم الإبلاغ عنه مؤخرا أثناء التدريب على الخرقالروتيني 45. اختصار: LLB = انفجار منخفض المستوى. SOF = قوات العمليات الخاصة. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66592/66592fig05large.jpg" target="_blank">يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a>

تظهر هنا طرق لإنتاج التعرض المتكرر للانفجارات منخفضة الكثافة باستخدام الفئران.

Exposure to explosive blasts is a significant risk factor for brain trauma among exposed persons. Although the effects of large blasts on the brain are ...

يركز بحثنا على الآثار طويلة المدى للتعرض المتكرر للانفجار منخفض المستوى في الفئران. هدفنا هو تحديد الآثار طويلة المدى لهذا التعرض أثناء التدريب العسكري بالنسبة للبحوث التي أجريت على ، فإن تأثيرات الانفجار منخفض المستوى خفية ، وغالبا ما تستخدم فرق البحث تقنيات مثل المجهر الإلكتروني للكشف عن الاختلافات بين الفئران المتفجرة والفئران الوهمية. يشير عملنا إلى أن زيادة تكرار الانفجار يجعل من السهل اكتشاف هذه الاختلافات باستخدام تقنيات الفحص المجهري التي يسهل الوصول إليها.يوجد حاليا عدد محدود جدا من الأدبيات حول كل من التعرض للانفجارات منخفضة المستوى ، والتي تسمى أيضا الانفجارات منخفضة الكثافة ، والنماذج التي تستخدم هذه التعرضات على مدار عدة أيام. لقد صممنا بروتوكولنا ليشمل العديد من الانفجارات منخفضة المستوى على مدار عدة أيام لمعالجة هذه الفجوات.

modeling-highly-repetitive-low-level-blast-exposure-in-mice

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Modeling Highly Repetitive Low-level Blast Exposure in Mice

457 Views.  United States Army Special Operations Command. يركز بحثنا على الآثار طويلة المدى للتعرض المتكرر للانفجار منخفض المستوى في الفئران. هدفنا هو تحديد الآثار طويلة المدى لهذا التعرض أثناء التدريب العسكري بالنسبة للبحوث التي أجريت على ، فإن تأثيرات الانفجار منخفض المستوى خفية ، وغالبا ما تستخدم فرق البحث تقنيات مثل المجهر ?...

Video: تسليط الضوء على المؤلف: فك رموز الآثار طويلة المدى للتعرض للانفجارات منخفضة المستوى في الفئران

Exposure to explosive blasts is a significant risk factor for brain trauma among exposed persons. Although the effects of large blasts on the brain are well understood, the effects of smaller blasts such as those that occur during military training are less understood. This small, low-level blast exposure also varies highly according to military occupation and training tempo, with some units experiencing few exposures over the course of several years whereas others experience hundreds within a few weeks. Animal models are an important tool in identifying both the injury mechanisms and long-term clinical health risks following low-level blast exposure. Models capable of recapitulating this wide range of exposures are necessary to inform acute and chronic injury outcomes across these disparate risk profiles.
Although outcomes following a few low-level blast exposures are easily modeled for mechanistic study, chronic exposures that occur over a career may be better modeled by blast injury paradigms with repeated exposures that occur frequently over weeks and months. Shown here are methods for modeling highly repetitive low-level blast exposure in mice. The procedures are based on established and widely used pneumatic shocktube models of open-field blast exposure that can be scaled to adjust the overpressure parameters and the number or interval of the exposures. These methods can then be used to either enable mechanistic investigations or recapitulate the routine blast exposures of clinical groups under study.

Presented here are methods for producing repeated low-intensity blast exposures using mice.