Chest trauma

D. Usama                                                       Surgery 

      Fifth Stage 

1

Anatomy of the thorax             L1 

Chest wall and pleura: 

Beneath  the  skin  and  subcutaneous  tissue,  the  chest  wall  is  covered  by  the  pectoralis  muscles 
anteriorly and the latissimus dorsi and serratus anterior muscles posterolaterally. In an anterior 
thoracotomy, the fibers of the pectoralis major are split, exposing the intercostal muscles. In the 
standard posterolateral thoracotomy, the latissimus dorsi is divided, and then the serratus anterior 
is divided or split. From the standpoint of preservation of normal chest wall mechanics, an anterior 
thoracotomy is usually better tolerated; however, exposure and control of intrathoracic structures 
are  often  better  accomplished  through  the  posterolateral  approach,  which  is  the  standard 
thoracotomy incision. 

There are 12 pairs of ribs, 7 of which are true ribs and 5 of which are false ribs. True ribs have 
costal  cartilage  that  directly  articulates  with  the  sternum.  False  ribs  do  not.  The  eleventh  and 
twelfth ribs are called floating ribs because they are not attached anteriorly 

The sternum is divided into the manubrium, the body, and the xiphoid. The clavicle articulates 
with the sternum and the first costal cartilage.  

Muscles of the intercostal space are the external, internal, and transversus thoracic muscles. There 
are 11 intercostal spaces. Each intercostal  space  contains a vein, an artery, and a nerve, which 
course  along  the  lower  edge  of  the  rib.  All  the  intercostal  spaces  are  wider  anteriorly  than 
posteriorly, the widest being the third. 

The lower border of the pectoralis major muscle forms the anterior axillary fold. The tendon of 
the latissimus dorsi forms the posterior axillary fold . 

The parietal pleura is divided into four parts: costal, cervical, diaphragmatic, and mediastinal. The 
costal  pleura  lines  the  ribs,  cartilages,  and  vertebral  bodies  and  is  the  thickest  portion  of  the 
parietal pleura. The visceral pleura covers the lungs so firmly. 

The intercostal neurovascular bundle: 

In the plane between the innermost intercostal muscle and outer two layers (external and internal 
intercostal  muscles)  runs  the  neurovascular  bundle.  From  above  downward  the  order  is  vein, 
artery, and nerve (VAN). They are protected by the downward projection of the lower border of 
the rib 

The intercostal nerves: 

Are mixed spinal nerves formed from a dorsal and a ventral root, the dorsal root being sensory 
and the ventral root containing somatic motor neurons 

D. Usama                                                       Surgery 

      Fifth Stage 

2

The intercostal arteries: 

  Two sets of intercostal arteries, the posterior and the anterior, are responsible for supplying 

the intercostal spaces 

  The posterior intercostal arteries are branches of the descending thoracic aorta except in 

the first two spaces where they are branches of the supreme intercostal artery, given off by 
the costocervical trunk of the second part of the subclavian artery. 

  The anterior intercostal arteries are branches of the internal thoracic arteries from the first 

part of the subclavian artery 

  The  anterior  intercostal  arteries  are  smaller  than  the  posterior  intercostal  arteries  with 

which they anastomose 

The intercostal veins: 

  In each space there is one posterior and two anterior intercostal veins 
  The anterior veins drain into the musculophrenic and internal thoracic veins. 
  The  vein  of  the  first  space  (called  supreme  intercostal  vein),  posteriorly,  drains  to  the 

brachiocephalic, vertebral, or superior intercostal vein. 

  The superior intercostal vein is formed by the posterior intercostal veins of the second, 

third, and sometimes the fourth spaces. This drains into the azygos vein on the right side 
and on the left side open into the left brachiocephalic veins 

Lymphatic drainage of the chest wall: 

There  are  three  upgoing  lymph  channels  on  each  side  of  the  thoracic  cavity,  and  they  freely 
communicate with each other.  

They are the right and left parasternal, and bronchomediastinal trunks (alongside the trachea), the 
thoracic duct, and the right lymphatic duct 

Lung Lobes, Fissures and Bronchopulmonary Segment Anatomy:  

With the bronchus at the center, each bronchopulmonary segment functions as an individual unit 
with its own pulmonary arterial and venous supply.  

The  larger  right  lung  has  three  lobes—upper,  middle,  and  lower—and  is  composed  of  10 
bronchopulmonary segments. The left lung has two lobes and 8 segments 

D. Usama                                                       Surgery 

      Fifth Stage 

3

Chest Trauma 

The  chest  contains  the  two  most  vital  of  the  life  sustaining  organs;  the  heart  and  the  lung. 
Therefore any injury to the lung that seriously compromise the function of these organs is threat 
to life. Many of these injuries are lethal (on spot) or within a short period of time, death often 
occurs rapidly. Yet even in this critical situation the lives of over 80% of patients can be saved 
with the prompt application of possible measures. 

Types of trauma: 

Non penetrating trauma 

  Blunt trauma 
  Crushing injury 
  Compression injuries: e.g.: 
  Crushing the chest wall between two blunt objects 
  The impaction of the driver against his steering wheel 
  Fall of a heavy object on the chest 

Penetrating and perforating injuries 

  penetrating wound is a wound with site of entry and no site of exit 
  perforating wound is a wound with an entry and exit 

A.  War injuries: like pistol bullet, riffle bullet and fragments from bombs or shells 
B.  Civilian injuries: like knives and sharp instruments 

D. Usama                                                       Surgery 

      Fifth Stage 

4

Diagnostic tests:  

This should be present in the ER of most hospitals  

Chest Imaging: 

CXR:   

  Fractures of the bony thorax,  
  Pneumothorax, hemothorax, or pulmonary contusion.  
  Mediastinum widening, pneumomediastinum, or shifting. 
  Subcutaneous air or foreign bodies.  
  width of the cardiac silhouette 



 tamponade. 

CT scan:  

  Should  not  be  performed  in  the  severely  hemodynamically  unstable  patient  or  in  the 

presence of life-threatening injuries. However,  

  It  may  reveal  injuries  not  seen  clearly  on  plain  radiographs,  such  as  aortic  disruption, 

pneumothorax, pneumomediastinum, and hemothorax.  

  It may be useful to screen all patients with blunt trauma and  
  Evaluate unusual or abnormal findings on initial chest X-ray (e.g., diaphragmatic injuries).  

Echocardiography: 

Focused Assessment for the Sonographic evaluation of the Trauma patient, or FAST examination 

Angiography: 

Angiography  remains  the  gold  standard  in  the  diagnosis of  aortic  transection  or  injuries  to  the 
great vessels 

Indications for angiographic studies for potential thoracic injuries: 

High-speed deceleration injuries 

D. Usama                                                       Surgery 

      Fifth Stage 

5

Chest X-ray findings : 

  Widened mediastinum 
  Loss of aortic knob shadow 
  Tracheal or esophageal deviation to the right 
  Downward displacement of left mainstem bronchus 
  Fractured first rib, sternum, or scapula Multiple rib fractures or flail chest 
  Massive hemothorax 
  Upper extremity hypertension 
  Unexplained hypotension 
  Pulse deficits  
  Systolic murmur 

Conditions demanding early thoracotomy  

Are less than 10%: 

1.  Continuing intrathoracic hemorrhage 
2.  Uncontrollable air leak 
3.  Wounds of the heart 
4.  Widening of the mediastinum 
5.  Large chest wall defects 
6.  Esophageal injuries 
7.  Massive hemoptysis 
8.  Cardiac tamponade 
9.  Ruptured diaphragm 
10. Gross pleural contamination with foreign body 

D. Usama                                                       Surgery 

      Fifth Stage 

6

Chest wall injuries: 

Open pneumothorax:

Causes: gun fire, blast, explosion 

Manifestations: this will result in sucking wound of the chest wall and there may or may not be 
associated injury to the intrathoracic structures. The defect in the chest wall allows air to enter the 
pleural  space  during  inspiration  causing  collapse  of  the  lung  and  the  process  is  reversed  in 
expiration. 

Treatment: First aid station: the aim is to convert open Pneumothorax to a close one. This is done 
by: 

  Covering the wound with gauze and elastic adhesives 
  Insertion of intercostals tube attached to underwater seal. 

In hospital: after relieving respiratory distress and treating shock. The following lines of treatment 
should be followed: 

General anesthesia 

•  Limited thoracotomy 
•  Debridement 
•  Control bleeding 
•  Deal with other injuries 
•  Chest drain and closure.  

Minimal Pneumothorax: 

This requires no active treatment. The air will be absorbed and the lung re-expand fully in days – 
weeks providing that contamination and lung injury are minimal.  

Massive Pneumothorax:

This is treated by tube thoracostomy 

Occasionally one find evidence of continuous leakage of large volume of air with failure of the 
lung to remain expanded despite adequate pleural decompression by suction. In this situation one 
should think of ruptured bronchus or injury to trachea. This can be confirmed by bronchoscopy 
and immediate thoracotomy is essential 

Tension Pneumothorax: 

Massive  pneumothorax  may  become  tension  pneumothorax,  shock  usually  follows.  The  large 
intrapleural pressure does not only collapse the ipsilateral lung and obstruct venous return to the 
heart but also partially compress the contralateral lung.  

Decompression of pleura for pneumothorax can be done by: 

D. Usama                                                       Surgery 

      Fifth Stage 

7

•  insertion of a wide bore needle into the pleural space. (The practice of attaching intrapleural 

wide bore  needles  to under water  seal should not be done because the needle itself will 
cause more damage when the lung expands.) 

•  Tube thoracostomy connected to underwater seal is the best effectively remove blood and 

air. 

If despite efficient large volume suction the lung fail to reexpand or the patient is losing more air 
from his chest with every breath. A large air leak from ruptured bronchus should be suspected. 

In spontaneously ventilating patients, the chest tube may be removed when: 

•  Lung fully expanded 
•  No air leak 

Any sudden change in cardiovascular or respiratory status in a previously stable patient is in most 
cases due to tension pneumothorax secondary to blocked tubes 

Fracture of ribs: 

Causes: usually blunt non penetrating injury. 

Types: 

Simple fracture: this is an isolated fracture usually occurring at the outer convexity. As the fracture 
is not displaced, so there is no lung injury. 

Multiple  rib  fractures:  the  ribs  fracture  at  site  of  maximal  curvature  i.e.,  at  the  posterior  and 
anterior angles. Tear in the lung lead to hemo or pneumothorax.  

Stove in chest: when multiple or single rib fracture produce a segment in the chest wall that is 
permanently indented, i.e., portion of the thoracic cage is depressed. 

Flail  chest:  when  the  multiple  ribs  fractured  produce  a  flaccid  unstable  segment  exhibiting 
paradoxical movement in which the flail area is sucked inwards during inspiration and pushed out 
in expiration 

Clinical manifestations:  

pain,  local  tenderness,  paradoxical  movement,  sputum  reduction,  and  pneumothorax  or 
hemothorax or both. 

Treatment:  

Simple fracture: a. analgesia,    b. intercostal nerve block,    c. strapping,                     d. encourage 
cough. 

Multiple fractures: a. analgesia,   b. O2,   c. blood,   d. tube thoracostomy,                  e. relieve 
airway obstruction,   f. stabilization of chest wall.  

D. Usama                                                       Surgery 

      Fifth Stage 

8

Treatment of flail chest: 

Aim of treatment: 

  Establishing and maintaining a clear airway (endotracheal tube or tracheostomy). 
  Restoring and maintaining a stabilized chest wall by: 
  External immobilization 
  Traction 
  Internal fixation 
  IPPV 
  Drainage of pleural cavity and maintaining an expanded lung by tube thoracostomy.  

Conservative treatment (External immobilization): 

  Pain relief, with close observation and hourly blood gas analysis. 
  Stabilization of the fractured segment by 
  Applying  stabilizing  pressure  dressing  over  the  involved  segment  of  the  chest  wall  as 

adhesive tape strapping 

  Turning the patient on the injured side. 
  Placing a sand bag on the injured site. 
  Holding palm of hand on the injured site. 

Advantages: Can be done at accident site and during hospitalization. 

Disadvantages: impair ventilation and impair cough mechanism  pneumonia due lower airway 
obstruction and atelectasis. 

Surgical treatment: fixation 

Mechanical ventilator  

D. Usama                                                       Surgery 

      Fifth Stage 

9

Hemothorax: 

Hemothorax and pneumo-hemothorax suggest far more serious situation than pneumothorax : 

Causes: may be due to injury to the heart, great vessels, intercostal vessels and internal mammary 
vessels. 

Treatment: 

Minimal hemothorax (blood in the pleural cavity is less than 300 cc) can be left without drainage 
(observation only) and will be absorbed in about 10 days. 

Moderate hemothorax can be treated by thoracocenthesis but if pneumothorax is also present tube 
thoracostomy is needed. 

Massive hemothorax treated by restoration of the circulation volume, tube thoracostomy, and then 
thoracotomy 

Tracheobronchial injuries: 

Mainly due to penetrating injuries and rarely due to blunt ones. 

It leads to: 

  Tracheal laceration. 
  Tracheal rupture. 
  Bronchial rupture. 

Mechanism of blunt injury: 

•  Forceful antero-posterior compression of the thoracic cage (dashboard injury) 
•  A consequence of high airway pressures 
•  Rapid deceleration. 

Manifestations:  

  Respiratory distress,  
  Dyspnea,  
  Hemoptysis 
  Air leak 



 pneumothorax, mediastinal emphysema... etc. 

  Hoarseness or dysphonia 

Cardiac Tamponade: (a two edged sword) 

The  victim  who  lives  long  enough  to  reach  the  hospital  is  frequently  alive  because  of  cardiac 
tamponade which prevent hemorrhage. Were if not for the pericardial sac, practically all wounds 
of the heart would present a hopeless situation because of blood loss. Tamponade is therefore both 
lethal and life saving up to a point. It contributes to the reduction of hemorrhage from the cardiac 
wounds but beyond that point a continuation of its action produces profound shock which prove 
fatal unless promptly relieved. 

D. Usama                                                       Surgery 

      Fifth Stage 

10

The two major immediate cause of death following knife or bullet wounds of the heart were either 
bleeding or cardiac tamponade or combination of both. 

Acute cardiac tamponade result in three physiological effects: 

On the venous side: 

  The increased intrapericardial pressure restricts venous return to the heart resulting in an 

elevated central venous pressure. 

On the arterial side: 

  The resultant cardiac compression reduces cardiac output, 



  BP,  and   



  coronary  blood 

flow 



 myocardial hypoxia and failure. 

On the systemic side: 

  The reduced cardiac output initially leads to generalized vasoconstriction 





 peripheral 

vascular resistance 



 maintenance of normal BP during the early stage of the tamponade 

despite a progressively falling cardiac output and a progressively rising venous pressure 

Presentation: 

  Shock 



  heart sounds 



  BP 

  Venous distention 
  CXR: wide mediastinum (large heart ) 

Treatment: 

1.  Airway management with endotracheal intubation,  
2.  Establishment of intravenous access capable of massive volume resuscitation,  
3.  Immediate  thoracotomy  through  a  left  anterolateral  approach  using  a  fourth  interspace 

incision with extension across the sternum to the right side of the chest, if necessary. This 
approach  allows  rapid  exposure  of  the  heart  and  the  ability  to  relieve  tamponade  from 
hemorrhage. In addition, it allows the surgeon the ability to perform open heart massage, 
control  cardiac  injuries,  cross-clamp  the  descending  aorta  to  preferentially  perfuse  the 
brain and coronary arteries, and allow volume resuscitation in the setting of shock. 

Diaphragmatic injuries: 

Causes:  both  penetrating  and  blunt  trauma.  The  diaphragm  may  burst  without  any  obvious 
external wound like crushing between a wall and a car, compression of the abdomen, compression 
of the lower costal cartilage…etc. mostly seen in the left diaphragm as the right is protected by 
the liver. 

Resulting in: diaphragmatic hernia  

Manifestations:  

D. Usama                                                       Surgery 

      Fifth Stage 

11

Penetrating injuries: the injury to the abdomen or chest predominate and the diaphragm should 
always be checked during laparotomy or thoracotomy. 

Blunt trauma: diaphragmatic injury may be over looked especially when not associated with other 
injuries and the patient may be presented late with diaphragmatic hernia. 

Investigations: 

•  CXR _ chest CT 
•  Ba – swallow 

Treatment: 

•  Thoracotomy 
•  Reduction of abdominal contents 
•  Closure of diaphragm 

Mubark A. Wilkins