頭部防護技術(shù):裝備先進 仍需突破

田文靜 王浩

2010年11月29日～12月2日第27屆美國陸軍科學(xué)會議舉行，2011年2月16～17日美軍士兵計劃執(zhí)行辦公室發(fā)起召開了頭部防護峰會，2011年2月23～25日美國陸軍舉行陸軍協(xié)會陸地勇士分會冬季研討暨展覽會……在這些會議上，科學(xué)家、戰(zhàn)術(shù)專家、醫(yī)學(xué)專家以及頭部防護專家共聚一堂，討論頭部防護的研究現(xiàn)狀并提出未來發(fā)展的愿景。

據(jù)統(tǒng)計，大約2/3的前線士兵從伊拉克或阿富汗戰(zhàn)場返回時，患有創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙和腦外傷等疾病。目前，在如何采取最優(yōu)方法定量分析爆炸沖擊波對士兵頭盔和大腦的影響以及如何消除對他們?nèi)粘Ｐ袆蛹吧钯|(zhì)量的長期潛在影響等方面，已有越來越多的研發(fā)計劃在開展。美國陸軍醫(yī)學(xué)研究與資源司令部目前負(fù)責(zé)管理535項相關(guān)研究計劃，總投入約7.5億美元。可見美軍對“頭部”的重視。

研制防護性能更優(yōu)的頭盔

2011年秋天，派駐在戰(zhàn)場的士兵以及即將派駐的士兵可以把自己的先進戰(zhàn)斗頭盔（ACH）更換為Ceradyne公司的增強型戰(zhàn)斗頭盔（ECH），用士兵們的話來說，相當(dāng)于從悍馬升級到了MRAP。

這兩種頭盔外觀相似，但ECH頭盔在性能上有較大改進，其是美國陸軍與海軍陸戰(zhàn)隊共同努力的成果。ECH頭盔比ACH頭盔略厚，并因設(shè)計不同，反而較ACH頭盔輕28～112g。更重要的是，ECH頭盔比ACH頭盔在防護性能上有較大提高。ECH頭盔原定的破片防護性能指標(biāo)比ACH頭盔提高35%，但試驗證明，其防護性能提升50%以上。

ECH頭盔防護性能的提升是因為其一改ACH頭盔采用的凱夫拉纖維，而采用新型超高分子聚乙烯纖維復(fù)合材料，并且采用了一種新的工藝方法，即將熱塑材料預(yù)先成型，然后安裝進輕型頭盔外殼中。某種意義上而言，這種新工藝改變了美國防彈頭盔材料制造的工業(yè)基礎(chǔ)。

ECH頭盔業(yè)已服役，但美國軍方并未停止研制更好的頭盔的腳步，美國陸軍目前正在與海軍陸戰(zhàn)隊、工業(yè)部門等一起為乘車士兵和徒步士兵研制下一代頭盔系統(tǒng)。該頭盔系統(tǒng)采取“全面措施”防護頭部、臉部和頸部。以美國陸軍頭盔與電子顯示系統(tǒng)升級防護技術(shù)計劃為例，該計劃包括槍彈與破片防護、對面部口鼻處更有效的破片防護、環(huán)境感知功能、與夜視裝備的匹配措施以及改善聽力防護性能。該計劃將系統(tǒng)的各項功能進行了更優(yōu)的平衡，減少了頸部負(fù)擔(dān)，在保證機動性、靈活性及佩戴裝備兼容性的同時，提升了士兵的作戰(zhàn)能力和全天候態(tài)勢感知能力。

完善頭盔傳感器

戰(zhàn)斗頭盔研發(fā)的另一項內(nèi)容——頭盔傳感器項目也在不斷取得進展。

美國陸軍曾于2008年3月～2009年3月期間，為駐伊拉克和阿富汗部隊的士兵共配發(fā)了7000具第一代頭盔傳感器，用來收集作戰(zhàn)數(shù)據(jù)。而于2011年8月配發(fā)部隊的第二代頭盔傳感器相比第一代頭盔傳感器，在電源管理、存儲空間以及數(shù)據(jù)交換能力方面都進行了改進。

頭盔傳感器可以測量并記錄因簡易爆炸裝置（IED）等引起的爆炸事故以及導(dǎo)致頭部受鈍傷的撞擊事件中的沖擊波及爆炸的超壓數(shù)據(jù)。

頭盔傳感器并不像有些人猜測的那樣，只是個戰(zhàn)場診斷工具。其收集到的數(shù)據(jù)有助于救援人員更好地了解在爆炸事件或撞擊事件中的具體情況。

至于數(shù)據(jù)傳輸方法，研究人員表示，第二代傳感器可采用無線下載方式進行數(shù)據(jù)傳輸，無線傳輸可以方便士兵們的操作，也可像前一代一樣，通過連接USB進行數(shù)據(jù)傳輸。

建立腦外傷研究體系

槍彈、榴彈破片、撞擊以及簡易爆炸裝置導(dǎo)致的爆炸都有可能造成腦外傷。但這幾種傷害的內(nèi)在機理不同，其作用特點也不相同，其中最難分析的是爆炸傷害。

目前所知，爆炸傷害能夠?qū)е鲁志玫纳窠?jīng)與心理問題。人體護甲能夠保護肺部免受爆炸沖擊，而如何測量大腦在爆炸中所受的影響則是醫(yī)學(xué)專家仍待解決的難題。

軍事醫(yī)學(xué)專家認(rèn)為，正確理解與剖析爆炸傷害中的生物力學(xué)機理是美國陸軍進行作戰(zhàn)、休整及醫(yī)療的關(guān)鍵所在?！澳X外傷”這個詞本身引起了許多概念上的混淆，這其實是一類非常寬泛的損傷類型。目前有大量關(guān)于腦外傷的醫(yī)學(xué)研究報告，但研究焦點集中在關(guān)于腦外傷的認(rèn)識差距上。關(guān)于腦外傷，有太多我們不了解的東西。

在醫(yī)學(xué)界，至今沒有一個可完全被臨床接受的客觀診斷，腦外傷的診斷主要基于爆炸事件中的當(dāng)事人報告，以及一些在場人員的描述，再就是隨之而來的癥狀表現(xiàn)，而癥狀表現(xiàn)只會使人更加迷惑。因此，時至今日，醫(yī)學(xué)專家們?nèi)栽谂ふ夷軌蜃罱K解決腦外傷判定標(biāo)準(zhǔn)的答案。

這些努力包括：

預(yù)防與保護

研究人員表示，至少有3種藥品或保健品（內(nèi)含DHA成分）對大腦有保護作用，可以通過提供內(nèi)含DHA（DHA，二十二碳六烯酸，俗稱腦黃金，是一種對人體非常重要的多不飽和脂肪酸）成分的藥品來減輕或改善爆炸對大腦造成的傷害。

早期探測

頭盔探測器遲早應(yīng)具備此項功能。

評估

目前有一種應(yīng)用于神經(jīng)外傷診斷及傷員分類的方法，其通過檢測血液中的神經(jīng)細(xì)胞蛋白質(zhì)含量判斷細(xì)胞損傷程度，這類似于心臟病專家將酶或蛋白質(zhì)含量作為心臟損傷判定指標(biāo)的做法。專家們認(rèn)為，血液檢測法很有前途，這是目前所知最有可能以客觀方法判斷腦外傷程度的檢測手段。美國食品與藥品署（FDA）已批準(zhǔn)從現(xiàn)在起3年或更多時間內(nèi)，將開展大規(guī)模臨床試驗，獲得成功后在醫(yī)院中推廣。最終目標(biāo)是開發(fā)出手持式檢測設(shè)備，以應(yīng)用于戰(zhàn)場環(huán)境，及時發(fā)現(xiàn)士兵的腦外傷疾患，以便得到及時治療。

治療

對于嚴(yán)重的腦外傷，目前還沒有特效的藥物治療手段。但在前期臨床試驗階段發(fā)現(xiàn)，有幾種藥品能產(chǎn)生較好的療效，其中包括新西蘭生產(chǎn)的NNZ-2566。它含有人類大腦激素的一種成分，能夠降低腦損傷程度。

對輕微和中度腦外傷，研究的重點在治療其慢性癥狀上。其中一個措施是采取高壓氧治療，即在一個帶壓力的房間內(nèi)為傷員供應(yīng)純氧。這種治療方法對腦外傷癥狀的確有所改善。

康復(fù)

陸軍正在研究客觀的、可重復(fù)使用的評估手段，來幫助判斷傷員能否重返崗位。評估手段包括武器使用、生理測量、平衡性以及其他內(nèi)容。

頭盔測試尚需深入研究

目前，科學(xué)家們正在試驗室中針對各種不同的頭型進行爆炸試驗，為頭型建立矩陣，有的科學(xué)家正在為探尋頭部受傷的規(guī)律擬定研究指標(biāo)。實際上，關(guān)于應(yīng)該采用哪些研究指標(biāo)尚未達成共識。

當(dāng)彈頭擊中士兵的頭盔，頭盔會因為吸收撞擊能量而發(fā)生變形，導(dǎo)致頭盔內(nèi)凹5.08～7.62cm，有時甚至更多。

而在頭盔內(nèi)部，士兵的頭部與頭盔內(nèi)壁之間有1.3～1.9cm的空隙。科學(xué)家們所需要做的是，借助試驗手段，精準(zhǔn)地將這個形變過程還原出來。

理想情況下，科學(xué)家可以將撞擊速度、受力、接觸區(qū)域等因素結(jié)合起來研究。他們最感興趣的是，到底是哪種有效能量對士兵的頭部造成損傷。

下階段計劃

士兵計劃執(zhí)行辦公室主辦的士兵頭部防護峰會上有人提出，希望將科學(xué)界、體育界、國防部門及醫(yī)學(xué)界的專家集中起來，共同研究由爆炸、破片撞擊引起的頭部損傷的防護和治療方案。

專家們目前已經(jīng)確定出一個由爆炸引起的腦外傷的有效數(shù)學(xué)模型。約翰霍普金斯大學(xué)應(yīng)用物理研究室的一個專家小組正在為這個有效模型建立檢驗標(biāo)準(zhǔn)。該模型將會被獨立審核，并將最終提交給美國國防衛(wèi)生事務(wù)部，這一舉措有助于美國國防部將采取什么標(biāo)準(zhǔn)進行腦外傷判定。