男性軍人胸腹部重點(diǎn)防護(hù)器官體積與人體測(cè)量學(xué)指標(biāo)的相關(guān)性研究

李若凡，馬 天，黃獻(xiàn)聰，祝慶平，王慶春，呂文平

1 解放軍醫(yī)學(xué)院，北京 100853；2 解放軍總醫(yī)院第一醫(yī)學(xué)中心 肝膽胰外科醫(yī)學(xué)部，北京 100853；3 軍事科學(xué)院 系統(tǒng)工程研究院 軍需工程技術(shù)研究所，北京 100010；4 解放軍66481部隊(duì)，北京 100072；5 中產(chǎn)協(xié)特種紡織品分會(huì)綜合保障組，北京 100020

7%～17%的戰(zhàn)爭(zhēng)傷亡來源于胸腹部創(chuàng)傷[1-4]。由于體積、位置、解剖結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，心臟、肝、脾受傷后極易因大量失血威脅傷員生命安全[5-8]。胰腺損傷因其存在演變?yōu)榧毙砸认傺椎莫?dú)特風(fēng)險(xiǎn)，同樣呈現(xiàn)死亡率較高的特點(diǎn)[9-10]。第二次世界大戰(zhàn)后，防彈衣的廣泛裝備解決了上述重要器官的防護(hù)問題，極大降低了胸腹部戰(zhàn)創(chuàng)傷的發(fā)生率和死亡率[11-13]。因此，通過對(duì)心臟、肝、脾、胰腺的有效防護(hù)可以降低胸腹部戰(zhàn)創(chuàng)傷的發(fā)生率和死亡率已成為共識(shí)[14]。這些器官成為戰(zhàn)場(chǎng)胸腹部重點(diǎn)防護(hù)的器官。外軍研究發(fā)現(xiàn)心臟、肝、脾大小與身高、胸圍等常用人體測(cè)量學(xué)參數(shù)之間呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系，但相關(guān)性較差，胰腺大小與身高甚至表現(xiàn)為負(fù)相關(guān)關(guān)系[15]，而我軍防彈衣以身高、胸圍等常用人體測(cè)量學(xué)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。防彈衣與心臟、肝、脾、胰腺等胸腹部重點(diǎn)器官實(shí)際大小是否匹配，尚未見報(bào)道。因此，通過研究戰(zhàn)場(chǎng)胸腹部重點(diǎn)器官與人體測(cè)量學(xué)參數(shù)的相關(guān)性可以進(jìn)一步了解我軍防彈衣與胸腹部重點(diǎn)器官的匹配性。本研究應(yīng)用計(jì)算機(jī)三維重建技術(shù)準(zhǔn)確計(jì)算心臟、肝、脾、胰腺體積與身高、體質(zhì)量、胸圍、腰圍等常用人體測(cè)量學(xué)參數(shù)的相關(guān)性，為臟器防護(hù)裝備研發(fā)提供參考。

對(duì)象與方法

1研究對(duì)象 2019年4月-2020年9月招募的基層某部男性軍人103例。納入標(biāo)準(zhǔn)：1)年齡18～40歲；2)按照現(xiàn)行軍事體能考核標(biāo)準(zhǔn)，基礎(chǔ)體能成績達(dá)“合格”及以上；3)近兩年無退出現(xiàn)役計(jì)劃；4)既往無心臟、肝、脾、胰腺的嚴(yán)重疾病。排除標(biāo)準(zhǔn)：1)近期有生育計(jì)劃；2)半年內(nèi)行CT檢查2次及以上。本研究經(jīng)解放軍總醫(yī)院第一醫(yī)學(xué)中心倫理學(xué)委員會(huì)批準(zhǔn)，所有研究對(duì)象均簽署知情同意書(倫理號(hào)：S2020-435-01)。

2研究方法 研究對(duì)象著制式體能訓(xùn)練服及襪子，由研究者統(tǒng)一測(cè)量身高、體質(zhì)量、胸圍、腰圍。研究對(duì)象于解放軍總醫(yī)院第一醫(yī)學(xué)中心完成胸、腹部CT檢查(德國西門子公司)；使用Vita-Works軟件(上海繪視醫(yī)療科技有限公司)將獲得的胸、腹部CT圖像(DICOM標(biāo)準(zhǔn))進(jìn)行三維重建。軟件自動(dòng)計(jì)算出心臟、肝、脾、胰腺體積。

3統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 采用SPSS25.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理。符合正態(tài)分布的計(jì)量資料以表示，不符合正態(tài)分布的計(jì)量資料以Md(P5，P95)表示；采用Spearman法分析心臟、肝、脾、胰腺體積與身高、體質(zhì)量、胸圍、腰圍之間的相關(guān)性。P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié) 果

1一般資料 被納入本研究的103例男性軍人，試驗(yàn)過程無脫落，全部進(jìn)入結(jié)果分析。中位年齡24(22～26)歲；身高(1.76±0.06) m，體質(zhì)量(69.1±8.5) kg，胸圍(90.1±5.8)cm，腰圍(79.2±7.6)cm。

2CT圖像采集、距離測(cè)量以及三維重建體積參數(shù) 完成103例男性軍人胸、腹部CT檢查及計(jì)算機(jī)三維重建，并自動(dòng)計(jì)算出心臟、肝、脾、胰腺體積。中位心臟體積648.51(491.14～846.64)cm3；中位肝體積1 243.49(1 017.63～1 690.13)cm3；中位脾體積199.17(112.33～350.80)cm3；中位胰腺體積80.39(46.29～116.29)cm3。

3胸腹臟器體積與身高、體質(zhì)量、胸圍、腰圍的相關(guān)性 103例男性軍人身高、體質(zhì)量、胸圍、腰圍與心臟體積(圖1)、肝體積(圖2)、脾體積(圖3)、胰腺體積(圖4)的散點(diǎn)圖顯示：心臟體積與身高呈低度相關(guān)(r=0.324，P=0.001)，與體質(zhì)量呈中度相關(guān)(r=0.526，P＜0.001)，與胸圍呈低度相關(guān)(r=0.365，P＜0.001)，與腰圍呈低度相關(guān)(r=0.393，P＜0.001)。肝體積與身高呈低度相關(guān)(r=0.374，P＜0.001)，與體質(zhì)量呈中度相關(guān)(r=0.661，P＜0.001)，與胸圍呈低度相關(guān)(r=0.389，P＜0.001)，與腰圍呈低度相關(guān)(r=0.458，P＜0.001)。脾體積與身高呈低度相關(guān)(r=0.355，P＜0.001)，與體質(zhì)量呈低度相關(guān)(r=0.441，P＜0.001)，與胸圍相關(guān)程度極弱(r=0.297，P=0.002)，與腰圍呈低度相關(guān)(r=0.300，P=0.002)。胰腺體積與身高無相關(guān)性(r=0.028，P=0.782)，與體質(zhì)量相關(guān)程度極弱(r=0.229，P=0.020)，與胸圍無相關(guān)性(r=0.110，P=0.267)，與腰圍無相關(guān)性(r=0.100，P=0.313)。見表1。

表1 心臟、肝、脾、胰腺體積與身高、體質(zhì)量、胸圍、腰圍的相關(guān)性分析Tab. 1 Correlation between volume of heart, liver, spleen,pancreas and height, weight, chest circumference, waist circumference

圖1 103例男性軍人身高、體質(zhì)量、胸圍、腰圍與心臟體積的散點(diǎn)圖Fig.1 Scatter plots showing correlations of height, weight, chest circumference, waist circumference and heart volume in male military personnel

圖2 103例男性軍人身高、體質(zhì)量、胸圍、腰圍與肝體積的散點(diǎn)圖Fig.2 Scatter plots showing correlations of height, weight, chest circumference, waist circumference with liver volume in male military personnel

圖3 103例男性軍人身高、體質(zhì)量、胸圍、腰圍與脾體積的散點(diǎn)圖Fig.3 Scatter plots showing correlations of height, weight, chest circumference, waist circumference with spleen volume in male military personnel

圖4 103例男性軍人身高、體質(zhì)量、胸圍、腰圍與胰腺體積的散點(diǎn)圖Fig.4 Scatter plots showing correlations of height, weight, chest circumference, waist circumference with pancreas volume in male military personnel

討 論

本研究分析了心臟、肝、脾、胰腺體積與身高、體質(zhì)量、胸圍、腰圍的相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)只有心臟體積、肝體積與體質(zhì)量呈中度相關(guān)(r=0.526，r=0.661，0.5≤|r|＜0.8表示兩變量中度相關(guān))，其余相關(guān)性分析均表現(xiàn)為低度相關(guān)甚至不相關(guān)。心臟體積與身高、胸圍、腰圍之間，肝體積與身高、胸圍、腰圍之間，脾體積與身高、體質(zhì)量、腰圍之間雖然有正相關(guān)關(guān)系，但僅為低度相關(guān)(0.3≤|r|＜0.5表示兩變量為低度相關(guān))。胰腺體積與身高、胸圍、腰圍無相關(guān)性(P＞0.05)，而其與體質(zhì)量的相關(guān)程度極弱(r=0.229，|r|＜0.3表示兩變量相關(guān)程度極弱)。因此，本研究發(fā)現(xiàn)，心臟、肝、脾、胰腺體積與身高、體質(zhì)量、胸圍、腰圍相關(guān)關(guān)系不夠密切，上述變量之間可能不存在高度相關(guān)關(guān)系，即身高、體質(zhì)量、胸圍、腰圍等人體測(cè)量學(xué)參數(shù)的變化程度可能與心臟、肝、脾、胰腺體積變化程度不一致，不同個(gè)體可能無法通過上述人體測(cè)量學(xué)參數(shù)差異反映器官體積。

本研究應(yīng)用的計(jì)算機(jī)三維重建技術(shù)為測(cè)量實(shí)質(zhì)器官體積提供了更加精確的測(cè)量工具[16]。利用CT二維圖像進(jìn)行器官體積的研究往往需要研究者的自行測(cè)量和計(jì)算，這與圖像質(zhì)量、研究者測(cè)量熟練程度密切相關(guān)，容易出現(xiàn)誤差，導(dǎo)致測(cè)量不準(zhǔn)確[17]，計(jì)算機(jī)三維重建技術(shù)解決了上述問題并提高了工作效率。肝膽外科已經(jīng)廣泛使用計(jì)算機(jī)三維重建技術(shù)計(jì)算肝體積[18-19]，且已有研究表明，使用三維重建軟件虛擬測(cè)量切除的肝體積與術(shù)后實(shí)際切除的肝體積有高度相關(guān)性(r=0.999，P＜0.05)[20]。這證實(shí)了三維重建技術(shù)計(jì)算器官體積的準(zhǔn)確性。計(jì)算機(jī)三維重建技術(shù)使精確、無創(chuàng)、快速測(cè)量器官體積成為可能，在精確度和效率上超越了基于CT二維圖像的器官體積計(jì)算方法。因此，本研究認(rèn)為計(jì)算機(jī)三維重建技術(shù)可以為精確測(cè)量軍人心臟、肝、脾、胰腺體積提供可靠方法。

心臟、肝、脾、胰腺體積與身高、體質(zhì)量、胸圍、腰圍的相關(guān)性研究對(duì)防彈衣的設(shè)計(jì)至關(guān)重要。傳統(tǒng)防彈衣采用軀干全覆蓋式防護(hù)導(dǎo)致防彈衣重量明顯增加，對(duì)防護(hù)效果產(chǎn)生諸多負(fù)面影響[21-24]。因此，為解決防彈衣減重和提升防護(hù)效果的需求，針對(duì)上述器官大小和真實(shí)解剖位置的精準(zhǔn)防護(hù)已成為防彈衣的主要改進(jìn)方向。Breeze等[15]通過對(duì)英軍120例男性高加索白種人的CT檢查研究認(rèn)為軀干高度(指頸靜脈切跡至髂前上棘水平面的垂直距離)與心臟、肝、脾等器官的大小和解剖位置呈明顯的正相關(guān)，而與身高關(guān)系不大，因此以身高作為防彈衣設(shè)計(jì)參數(shù)并不合理。我們的研究發(fā)現(xiàn)除心臟、肝體積與體質(zhì)量呈中度相關(guān)外，其余變量之間均為低度相關(guān)甚至不相關(guān)，這與Breeze等[15]的研究結(jié)果類似。由于我軍防彈衣多以身高、胸圍等作為設(shè)計(jì)參數(shù)，可能存在設(shè)計(jì)的防彈衣與心臟、肝、脾、胰腺等器官大小不匹配的問題。

綜上所述，通過本研究發(fā)現(xiàn)，我國男性軍人心臟、肝、脾、胰腺體積與身高、體質(zhì)量、胸圍、腰圍可能不存在高度正相關(guān)，這可能解釋了防彈衣與器官實(shí)際大小、位置不匹配以及防彈衣防護(hù)效果不滿意的現(xiàn)狀。但本研究樣本量較小，尚需大樣本、前瞻性的研究驗(yàn)證上述結(jié)論。應(yīng)進(jìn)一步尋找與我國軍人心臟、肝、脾、胰腺實(shí)際大小和位置相關(guān)性更強(qiáng)的參數(shù)作為防彈衣設(shè)計(jì)依據(jù)，解決防彈衣與心臟、肝、脾、胰腺實(shí)際大小、位置不匹配的問題。同時(shí)，本研究應(yīng)用的計(jì)算機(jī)三維重建技術(shù)能夠迅速、準(zhǔn)確測(cè)量器官體積，可作為防彈衣設(shè)計(jì)精細(xì)化研究的可靠測(cè)量工具。