Чи справді існує «ефект подушки»?: Біомеханічне дослідження механізмів травматизму при ожирінні

Центр прикладної біомеханіки Університету Вірджинії, Шарлоттсвілль, штат Вірджинія, США

Autoliv Research, Vårgårda, Швеція

Центр прикладної біомеханіки Університету Вірджинії, Шарлоттсвілль, штат Вірджинія, США

Autoliv Research, Vårgårda, Швеція

Анотація

Завданням цього дослідження було задокументувати рух та потенційні механізми травмування людей, що страждають ожирінням, у фронтальних автокатастрофах порівняно з контрольною групою осіб, які не перебувають у стані, що зазнали лабораторних впливів. Вісім трупів були розділені на огрядних (n = 3) і нобез (n = 5) групи і піддаються впливу 48 км/год. Високошвидкісне цифрове відео задокументувало рух об’єктів, що мають ремінь. У порівнянні з неблагополучною когортою, ожиріння демонструє характерно різний набір рухів. Як і слід було очікувати, ожирілі (важчі) суб'єкти відчували більший максимальний зсув вперед (екскурсію) до того, як їх рух був затриманий обмежувачем. Крім того, ожиріння демонструвало різний розподіл екскурсій по сегментах тіла. Основною різницею між когортами була суттєво більша екскурсія стегнами у ожирілих (452 ± 83 мм проти 203 ± 42 мм, P

Вступ

У багатьох розвинених країнах зафіксовано зростання рівня ожиріння як для дітей, так і для дорослих (наприклад, посилання (1), (2), (3)). Наслідки цієї тенденції для здоров’я також були добре задокументовані, включаючи підвищений ризик розвитку ішемічної хвороби, діабету, деяких видів раку, гіпертонії та дисліпідемії ((4)).

Незважаючи на поширеність ожиріння в нашому суспільстві та його вплив на наслідки після травми, в дослідженнях безпеки автомобілів дуже мало уваги приділяється ожирінню. Чинні Федеральні правила безпеки автомобілів США та Програми оцінки нових автомобілів покладаються на крахові випробування з манекеном масою 76,2 кг та зростом 173 см. Це відповідає ІМТ ~ 25,5 кг/м 2. Крім того, неможливо масштабувати (геометрично) поведінку манекена-самця 50-го перцентиля, щоб зробити висновок про механічну реакцію ожирілого пасажира під час зіткнення. Маса тіла розподіляється по всьому тілу по-різному у людей, що страждають ожирінням, ніж у людей, що страждають ожирінням. Фізичні взаємозв'язки між пасажиром автомобіля, системами обмеження та салоном транспортного засобу також змінюються із ожирінням, що впливає на величину та терміни прикладених навантажень під час аварії таким чином, що неможливо визначити з манекенної поведінки випробувального краху.

У літературі відсутнє контрольоване перспективне спостережне дослідження механіки катастрофи людей з ожирінням. Таке дослідження має вирішальне значення для з'ясування польових спостережень і в даний час непідтверджених гіпотез щодо механізму травмування та ожиріння. Мета цієї статті полягає у повідомленні про відмінності у взаємодії стримувань та біомеханіці аварій для пасажирів, що страждають ожирінням і не мають небезпеки, у невеликому наборі добре контрольованих та задокументованих лабораторних впливів. Ретроспективні дослідження навіть великих баз даних жертв аварії не адекватно описали наслідки ожиріння з точки зору руху пасажирів та механізмів травмування. Метою дослідження, про яке повідомляється тут, є визначення ключових аспектів ожиріння, які можуть призвести до кращої інтерпретації ретроспективних досліджень результатів аварії.

Методи та процедури

Випробовувані розташовувались у правому задньому положенні сучасного багажника транспортного засобу середнього розміру, прикріпленого до саней для гальмування (модель Via HITS 713, Брайтон, Мічиган) із програмованим гідравлічним уповільнювачем (модель Via Systems 931-4000, Брайтон, Мічиган) (Фігура 1). Високошвидкісні цифрові візуалісти задокументували кінематику аварії з частотою кадрів 1000 Гц. Цілі, прикріплені до щиколотки (латеральна лодочка), коліна (латеральний епіконділ стегнової кістки), стегна (більший вертлюжний суглоб) та плече (головка плечової кістки), відслідковувались протягом удару для кількісної оцінки руху пасажира в сагітальній площині. Екскурсія визначалася як переміщення вперед щодо салону автомобіля.

Початкові позиції типового трупа без глузду (дві верхні фотографії, тест 1386) та ожирілого трупа (дві фотографії знизу, тест 1333). Зверніть увагу на відмінності в початковій посадці ременя.

Результати

Порівняно з когортою, яка не є глубокою, у людей, що страждають ожирінням, був різний набір рухів, незалежно від типу пояса (Малюнок 2 і Малюнок 3). Як і слід було очікувати, ожирілі (і важчі) суб’єкти, як правило, зазнавали більшої максимальної екскурсії до того, як їх рух було арештовано обмеженням. Крім того, у людей із ожирінням спостерігався суттєво різний розподіл екскурсій між сегментами тіла. Основною різницею між двома когортами була суттєво більша екскурсія стегнами у ожирілих трупів (ожиріння 452 ± 83 мм проти 203 ± 42 мм, P

Кінематика нобебеза (тест 1386, ліворуч) та ожиріння (тест 1333, праворуч). Зверніть увагу на значно більшу екскурсію тазом вперед для ожирілого, що призвело до зменшення кроку вперед ожиріння тулуба і, як наслідок, різницю в траєкторії голови.

Екскурсія головою, плечем, стегнами та колінами ожиріння (сірі смуги) порівняно з нобезовими (білими смужками) трупами, що демонструє більшу екскурсію для всіх областей тіла та зменшений крок тулуба, що відображається у меншому співвідношенні екскурсії плечем до екскурсії стегна у людей із ожирінням.

Обговорення

Результати цього дослідження вказують на гіпотезу "жиру як подушка безпеки", висунуту Булангером та ін. ((13)) та Арбабі та ін. ((12)) може не бути основним механізмом зниження ризику травми голови для пасажирів із ожирінням, які користуються ременем безпеки. Більш вірогідним поясненням є загальна несприятлива кінематика, яка виникає внаслідок посиленої екскурсії стегнами до того, як пояс колін зачепить кісткові структури у ожирілого пасажира, що призводить до того, що стегна та грудна клітка "ведуть" голову, оскільки тулуб залишається відкинутим під час удару. Що стосується мешканців, які не підв’язуються та інших видів травм, „ефект пом’якшення” жиру слід вивчити додатково, перш ніж він буде прийнятий як пояснення для будь-яких ретроспективних польових спостережень.

Це дослідження підтримує концепцію моделі пошкодження, запропоновану Viano та ін. ((16)) тим, що ожирілі мешканці завдяки своїй більшій масі і, отже, кінетичній енергії вимагають більше роботи з системи утримання до того, як їх рух вперед буде заарештований. Це ще одне пояснення підвищеного ризику травм грудної клітки та кінцівок, хоча це також передбачає підвищений ризик травмування голови та живота. Можливо, що кінематика з відкинутим тулубом, яка спостерігається в цьому дослідженні, є достатньо захисною для голови, щоб компенсувати підвищений ризик, пов’язаний із більшою кінетичною енергією ожирілого мешканця. Проте дослідження трупа не виявило жодного механізму зменшення травматизму живота за рахунок ожиріння. Необхідні додаткові дослідження, щоб визначити, чи ожиріння насправді знижує ризик травми живота та виявити механізм будь-якого зменшення.

Нарешті, важливо усвідомити, що це дослідження обмежується використанням трупів як моделі живої людини. Такі фактори, як активна та пасивна мускулатура, жировість тканин та автоліз, обмежують трупи як модель живих людей для вивчення механіки катастрофи. Крім того, аварії в польових умовах характеризуються кількісною мінливістю таких факторів, як початкове положення, прокладка та припасування ременів безпеки, геометрія автомобіля та механіка аварій. Розглянуті тут умови випробувань, хоча і є типовими для загальної конфігурації лабораторних випробувань (фронтальний удар 48 км/год), не враховують широкий спектр умов, що призводять до травмування в полі. Детальні клінічні дані, пов’язані з реконструкцією аварій та біомеханічними дослідженнями польових випадків, такі як ті, що виконуються в рамках програми досліджень та інженерної мережі Міністерства транспорту США (http: www.nhtsa.dot.govportalsitenhtsamenuitem.1c5bf5af32c6dfd24ec86e10dba046a0), можуть бути керівництвом майбутніх лабораторних досліджень у майбутньому. механіка аварій та механізми травмування, характерні для ожиріння.

Подяка

Це дослідження було підтримане коштами Міністерства транспорту США, Національної адміністрації безпеки дорожнього руху в рамках Угоди про співпрацю з Університетом Вірджинії та грантом від Autoliv Research. Думки, висловлені в цій роботі, є думкою авторів і не обов'язково відображають погляди спонсорів.

Розкриття інформації

Автори не заявили про конфлікт інтересів.