Биомеханика черепно-мозговой травмы

19 Марта в 17:06 3205 0


Основные типы воздействия механической энергии

Согласно законам физики, величина механической энергии пропорциональна массе объекта и скорости его движения или ускорения. В зависимости от времени воздействия выделяют два его основных типа — динамическое и статическое (рис. 4—1).

Динамическое воздействие механической энергии характеризуется кратковременным эффектом травмирующей силы (менее 200 мсек) и может быть двух видов — ударным и импульсным.

При ударном виде наблюдается кратковременное (до 50 мсек) воздействие травмирующего агента на голову или удар движущейся головы о травмирующий объект. Ударное воздействие включает два основных повреждающих феномена — контактный и инерционный.

Контактный феномен характеризуется столкновением травмирующего агента и головы, которые приводят к локальным повреждениям скальпа, черепа и головного мозга. При этом могут наблюдаться также дистанционные повреждения под влиянием ударной волны, деформации или переломов костей черепа. Характер повреждений скальпа, черепа и головного мозга при контактном феномене зависят от силы, размеров травмирующего агента, площади его контакта с головой, массы тела пострадавшего и др. При небольших размерах травмирующего агента, но значительной силе наблюдаются вдавленные переломы, при больших размерах — чаще наблюдаются линейные переломы черепа. При контактной травме повреждения мозга могут локализоваться как в месте удара, так и на отдалении, в том числе, в месте противоудара (эффект противоудара).
Инерционный феномен заключается в придании ускорения или замедления голове. При этом точкой приложения ударного воздействия может быть не только голова, но и любая другая часть тела или все тело.

Биомеханика первичных повреждений при ЧМТ.
Рис. 4 — 1. Биомеханика первичных повреждений при ЧМТ.

В целом, ударный механизм, как правило, вызывает различной степени очаговые повреждения мозга как в месте удара, так и на отдалении, в том числе по принципу противоудара. Очаговые повреждения могут сочетаться с субарахноидальными, внутрижелудочковыми, внутримозговыми, эпи- и субдуральными кровоизлияниями. В зависимости от объема последних возникает дополнительный механизм повреждения мозга в результате его сдавления и дислокации.

Второй вид динамического воздействия — импульсный, при котором голова получает ускорение или замедление (при длительности воздействия от 50 до 200 мсек.). При этом типе воздействия не наблюдается контакта с травмирующим агентом и основным повреждающим феноменом является инерционный в виде линейного, углового или ротационного ускорения — замедления.

Статическое воздействие механической энергии характеризуется большей длительностью (свыше 200 мсек) и большей массой травмирующего агента. Такой тип воздействия наблюдается при сдавлении головы тяжелыми предметами или какими-либо механизмами.

Особенности ЧМТ в зависимости от ее биомеханики

В зависимости от вида воздействия механической энергии мягкие покровы головы, кости черепа, мозговая ткань и сосуды, обладающие различными упруго-эластическими свойствами, подвергатся и различной степени сдавления, растяжения, раздавливания или разрыва.

В реальных условиях нередко наблюдается сочетание различных видов динамического воздействия — ударного и импульсного. Так, при автомобильной травме, голова пострадавшего может получить внезапное ускорение или замедление (импульсное воздействие) с последующим ударом о внутренние части автомобиля (ударное воздействие).

Последовательность событий может быть и обратной — ударное воздействие с последующим импульсным воздействием. При этом собственно травма мозга может характеризоваться как очаговыми, так и диффузными повреждениями.

Клиническими исследованиями было показано, что диффузные формы повреждения мозга преобладают при автодорожных травмах.

В чистом виде ударное воздействие с контактным феноменом наблюдается при ударе предметом по фиксированной голове. В этих условиях отсутствует инерционный момент, причем повреждение скальпа, костей черепа и головного мозга локализуются преимущественно в месте удара. Если при этом площадь травмирующего объекта достаточно велика будут преобладать линейные переломы костей свода и основания черепа. При небольшой площади травмирующего объекта и достаточной силе возникают, как правило, вдавленные переломы костей черепа.

При наиболее частом механизме черепно-мозговой травмы (падение на затылок с высоты собственного роста) имеет место ударное воздействие как с контактным, так и инерционным феноменами. Повреждения скальпа, а также линейные переломы нередко локализуются a затылочной области, в то время как повреждения мозга в виде очаговых ушибов — в полюсно-базальных отделах лобных и височных долей по типу противоудара. Механизмы последних — инерционный феномен, который обуславливает смещение больших полушарий мозга вдоль неровных контуров крыльев основной кости и основания передней черепной ямки, а также развитие отрицательного давления с феноменом кавитации в местах противоудара. Возможны и другие варианты противоударных повреждений черепа.

Приложение ударной силы в лобной области может приводить к перелому лобной кости с повреждением крыши орбиты и возникновению очага ушиба в месте противоудара (рис. 4 — 2.). Были показаны особенности биомеханики ЧМТ, сопровождающейся непрямым повреждением зрительного нерва. Местом приложения травмирующей силы при подобном повреждении, как правило, является наружные части надбровной дуги и прилежащие отделы лобной, височной и скуло-глазничных областей (рис. 4—3).

Черепно-мозговая травма средней тяжести. КТ, аксиальные срезы: а) перелом лобной кости с переходом на крышу орбиты справа в месте удара; б, В) геморрагический ушиб теменно-затылочной локализации слева по механизму противоудара.
Рис. 4 — 2. Черепно-мозговая травма средней тяжести. КТ, аксиальные срезы: а) перелом лобной кости с переходом на крышу орбиты справа в месте удара; б, В) геморрагический ушиб теменно-затылочной локализации слева по механизму противоудара.

Типичное место приложения травмирующей силы при черепно-мозговой травме, сопровождающейся закрытым непрямым повреждением зрительного нерва (С.А. Еолчиян, 1996).
Рис. 4—3. Типичное место приложения травмирующей силы при черепно-мозговой травме, сопровождающейся закрытым непрямым повреждением зрительного нерва (С.А. Еолчиян, 1996)
.

В чистом виде статический механизм травмы наблюдается у пострадавших при разрушении зданий в результате землетрясений, взрывов, во время строительных работ. Если сила статического воздействия достаточно велика, могут наблюдаться деформации черепа, линейные, многооскольчатые, в том числе и обширные вдавленные переломы черепа (рис. 4—4). Тяжесть повреждения мозга при этом пропорциональна тяжести повреждения костей черепа и длительности статического воздействия, т.е. длительности сдавления головы.



В зависимости от длительности сдавления головы возникают различной степени ишемические повреждения мягких покровов головы: от локального отека и последующей атрофии (рис. 4—5), вплоть до обширного некроза (рис. 4—6, 4—7, 4—8, 4—9, 4—10). Кроме того, длительное сдавление головы, вызывающее деформацию черепа (особенно у младенцев при эластичности костей черепа), может вызывать также длительное сдавление мозга, внутричерепные кровоизлияния, нарушение венозного оттока из полости черепа с развитием диффузного набухания мозга (рис. 4—11).

Длительное сдавление головы у ребенка 1 года. КТ-аксиальные срезы:
Рис. 4 — 4. Длительное сдавление головы у ребенка 1 года. КТ-аксиальные срезы: а, б) обширный вдавленный перелом теменной и височной костей справа. Общий вид — см. рис. 4 — 9.

Больной 11 лет. Фронтальный тип длительного сдавления головы (третья неделя после травмы): а) вид спереди — отек мягких тканей в области левой орбиты; б) вид сзади — участок облысения и атрофии кожи
Рис. 4—5. Больной 11 лет. Фронтальный тип длительного сдавления головы (третья неделя после травмы): а) вид спереди — отек мягких тканей в области левой орбиты; б) вид сзади — участок облысения и атрофии кожи

Ребенок 4 мес. Фронтальный тип длительного сдавления головы (вторая неделя после травмы): а, б) участки некроза мягких тканей в лобной и теменно-затылочной областях справа.
Рис. 4 — 6. Ребенок 4 мес. Фронтальный тип длительного сдавления головы (вторая неделя после травмы): а, б) участки некроза мягких тканей в лобной и теменно-затылочной областях справа.


Ребенок 2 лет. 7 сутки после травмы
Pис. 4— 7. Ребенок 2 лет. 7 сутки после травмы.


Ребенок 3 лет. Третья неделя после травмы.
Pис. 4— 8. Ребенок 3 лет. Третья неделя после травмы.


Ребенок 1 года. Две недели после травмы: а) обширная зона некроза височно-теменной области; б) этот же ребенок через 6 месяцев после травмы
Рис. 4 — 9. Ребенок 1 года. Две недели после травмы: а) обширная зона некроза височно-теменной области; б) этот же ребенок через 6 месяцев после травмы.


Ребенок 10 лет, 4 сутки после травмы. Обширный отек головы, шеи, грудной клетки
Рис. 4—10. Ребенок 10 лет, 4 сутки после травмы. Обширный отек головы, шеи, грудной клетки.


Новорожденный; вторые сутки после травмы, полученной во время разрушения родильного дома через несколько минут после рождения.
Рис. 4 — 11а. Новорожденный; вторые сутки после травмы, полученной во время разрушения родильного дома через несколько минут после рождения.


Серия КТ через 4 сут после рождения и травмы
Рис. 4—11б. Серия КТ через 4 сут после рождения и травмы.


Черепно-мозговая травма вследствие взрыва у мужчины 46 лет. а) КТ в первые сутки после ЧМТ.
Рис. 4—12. Черепно-мозговая травма вследствие взрыва у мужчины 46 лет. а) КТ в первые сутки после ЧМТ. Аксиальные срезы. Диффузное повреждение мозга с увеличением его объема и множественными очагами геморрагических ушибов; б) МРТ в первые сутки (фронтальные срезы и сагиттальный срез). Четко визуализируются множественные очаги геморрагий супра- и субтенториально локализации, а также сужение желудочков мозга.

Наиболее сложное сочетание различных типов воздействия механической энергии наблюдается при взрывах, в том числе мирного времени (техногенные катастрофы и аварии, террористические акты).

С точки зрения физики, под взрывом понимают высвобождение большого количества энергии в ограниченном пространстве и в течение короткого периода времени. В воздействии взрывной волны выделяют несколько повреждающих факторов. Первичное ударно-сотрясающее воздействие взрывной волны тем больше, чем ближе находится пострадавший к месту взрыва. Так, в непосредственной близости к месту взрыва большой силы могут наблюдаться: полное разрушение (дезинтеграция) тела, отрывы конечностей и эвисцерация. При взрывах меньшей силы или на отдалении от его эпицентра, могут наблюдатся различной степени тяжести диффузные повреждения (рис. 4—12) и ушибы мозга, а также различные проявления баротравмы.

К поражающим факторам взрывной волны относят также удары и ранения осколками снарядов, других предметов, а также импульсное воздействие взрывной волны, которое вызывает перемещение или отбрасывание тела пострадавшего с последующим ударным воздействием в результате падения тела или соударения его с препятствием. Дополнительным повреждающим фактором может быть сдавление головы и других частей тела тяжелыми предметами a результате разрушения зданий и сооружений.

Следовательно, при черепно — мозговой травме, обусловленной взрывом, наблюдается сложное, сочетанное воздействие ударного, импульсного, а в некоторых случаях, и статического механизмов. В клинических условиях не всегда представляется возможным определить удельный вес каждого из этих слагаемых. Тем более, что взрывные поражения нередко сопровождаются комбинацией как механического, так и термического факторов.

Анализ биомеханики травмы позволяет предполагать возможные варианты и тяжесть первичного повреждения мозга и в определенной степени прогнозировать развитие тех или иных вторичных механизмов повреждения. Это важно для разработки адекватных алгоритмов патогенетического лечения.

А.А.Потапов, Э.И.Тайтур
Похожие статьи
  • 09.04.2013 35216 13
    Диффузные аксональные повреждения головного мозга

    К диффузным аксональным повреждениям головного мозга относят полные и /или частичные распростра­ненные разрывы аксонов в частом сочетании с мелко­очаговыми геморрагиями, обусловленные травмой преимущественно инерционного типа. При этом наи­более характерными территориями аксональных и сосудистых нар...

    Черепно-мозговые нарушения
  • 05.04.2013 33335 36
    Очаговые ушибы головного мозга

    К ушибам головного мозга относят возникшие в ре­зультате травмы очаговые макроструктурные повреж­дения его вещества.
    По принятой в России единой клинической класси­фикации ЧМТ очаговые ушибы мозга разделяют на три степени по тяжести: 1) легкие, 2) среднетяжелые и 3) тяжелые.

    Черепно-мозговые нарушения
  • 18.04.2013 22732 34
    Повреждения черепно-мозговых нервов

    Повреждения черепных нервов (ПЧН), нередко являются главной причиной инвалидизации боль­ных, перенесших черепно-мозговую травму. Во многих случаях ПЧН встречаются при легкой и среднетяжелой травме черепа и головного мозга, иногда на фоне сохраненного сознания (в момент травмы и после нее...

    Черепно-мозговые нарушения
показать еще
 
Нейрохирургия и неврология