兔無骨折脫位型頸脊髓揮鞭傷致傷平臺的研制

李頡 李國華 劉英 部一 吳春云

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兔無骨折脫位型頸脊髓揮鞭傷致傷平臺的研制

李頡 李國華 劉英 部一 吳春云

【摘要】目的 研制物理參數可控的簡易致傷平臺，從而實現(xiàn)揮鞭傷研究從靜態(tài)到動態(tài)全方位模擬，為交通傷動物實驗提供新的簡易實驗裝置。方法 在現(xiàn)有生物力學實驗室基礎上，研制簡易擺錘及框架結構、動物固定臺車、滑動軌道等裝置，充分利用實驗室現(xiàn)有設備，建立可以用于小動物的致傷平臺。結果 空載碰撞和追尾實驗均未見小型臺車結構及軌道發(fā)生變形和損壞，碰撞過程中兔頸椎產生了揮鞭樣動作。結論 兔無骨折脫位型頸脊髓揮鞭傷致傷平臺與生物力學實驗室目前現(xiàn)有條件匹配良好，滿足實驗要求。

【關鍵詞】兔；無骨折脫位型頸脊髓揮鞭傷；致傷裝置

隨著我國城市化建設及道路交通水平的快速發(fā)展，交通傷發(fā)生率明顯呈逐年上升趨勢，其中頸椎揮鞭傷是交通事故中最常見的損傷，嚴重者可致四肢感覺運動障礙，給家庭和社會造成巨大的負擔。關于頸椎揮鞭傷的研究由來已久，其發(fā)病機制目前尚存在分歧。

交通傷致傷平臺是進行發(fā)生機制研究的基礎和前提，研究需要大量動物實驗，使用小動物進行研究可以降低實驗成本，同時實驗過程易于控制、模型制備相對簡單且便于復制。本研究在充分利用目前實驗室條件的基礎上，研發(fā)適合于小型動物的簡易致傷平臺，使其致傷參數可控可調，能夠模擬不同條件交通傷的發(fā)生過程。該平臺既避免了碰撞過程中對實驗裝置的破壞，又保證了操作的可重復性。

1 材料和方法

1.1 試驗場地的選取

本實驗碰撞場地在同濟大學醫(yī)學院生物力學實驗室，該場地較為寬敞，可以容納臺車移動、碰撞系統(tǒng)和設備安裝及調試，地面經水平儀測量，保證平整、干燥和潔凈，滿足實驗要求。

1.2 臺車系統(tǒng)的設計

致傷平臺的核心部分就是臺車系統(tǒng)，即擺錘和動物固定臺車。本臺車系統(tǒng)通過滑輪在牽引導軌上自由滑動，擺錘固定于橫梁，通過調節(jié)擺錘的高度來改變撞擊臺車的初始速度。座椅也盡可能與實際接近，實驗中將座椅方向改變，就可以滿足正碰、側碰及追尾等不同類型交通傷模擬。為了防止發(fā)生完全彈性碰撞使臺車結構損壞，我們在臺車尾部固定了圓形木質材料起到了吸能作用。

1.3 實驗方法

選取成年健康新西蘭兔，麻醉成功后，用醫(yī)用繃帶將兔以坐姿固定于座椅上，調整高度使頭頸及四肢自然外露。動物固定臺車放置在牽引導軌上，并在導軌一側安放高速攝像機。在放置動物之前先進行空載碰撞，以證明臺車和軌道的可實驗性。根據計算將擺錘提升至不同高度后放開，使其擺動到水平位置時碰撞靜止的臺車，臺車被追尾后滑行約20 m后靜止。

2 結果

2.1 追尾揮鞭傷致傷平臺系統(tǒng)

不同初速度的擺錘與動物固定臺車碰撞后再至臺車停止，多次碰撞實驗后臺車及其附屬裝置未見損壞，軌道、座椅均未發(fā)生變形。

2.2 揮鞭傷過程發(fā)生情況

通過觀看高速攝像系統(tǒng)拍攝的影像看到：臺車受到擺錘撞擊后，兔軀干緊貼座椅靠背并在座椅的推動下向前加速運動，而頭頸部因慣性作用保持靜止，頭頸部與軀干部發(fā)生相對位移。根據攝像系統(tǒng)所采集的圖像能在碰撞瞬間發(fā)現(xiàn)兔頭頸部產生了揮鞭運動。在整個碰撞過程中所有兔子均未被拋出座椅，避免二次損傷。

3 討論

隨著我國人民生活水平的提高，汽車數量迅速增加，交通事故發(fā)生率呈逐年上升趨勢。常見的汽車交通事故碰撞中追尾碰撞所占比例很大，造成的死亡和受傷人數也較多，頸部損傷即揮鞭傷最為常見，不僅帶來了巨大的經濟負擔，也給社會和家庭帶來了困擾。我國90年代末資料顯示頸部損傷造成的社會及家庭經濟負擔約合20億人民幣。

關于頸部致傷機制的研究由來已久，追尾碰撞臺車系統(tǒng)是研究頸部揮鞭傷發(fā)生機制的重要工具[1]，目前已經成為國內外研究的熱點。20世紀60年代國外就開始了臺車致傷系統(tǒng)的研究。國內對于臺車試驗系統(tǒng)的研究雖然起步較晚，但也取得了一些成果。清華大學設計的臺車系統(tǒng)可以對兒童頸部保護裝置的性能進行評價和分析；湖南大學[2]獨立研發(fā)了假人頸部臺車裝置用于研究頭頸部沖擊響應；重慶大學[3-6]依托第三軍醫(yī)大學碰撞實驗室的條件，設計出臺車追尾碰撞系統(tǒng)并進行了仿真試驗和動物實驗。

上述標準臺車是為了進行假人、尸體甚至志愿者試驗研制的，無法顯示損傷后的病理變化，因此動物模型建立就顯得尤為重要。本課題設計了適用于小動物的交通傷致傷簡易臺車系統(tǒng)，該系統(tǒng)充分利用了同濟大學生物力學實驗室現(xiàn)有資源，包括高速攝像機和圖像分析處理軟件。從空載碰撞結果可以看出該系統(tǒng)碰撞參數可調，軌道及臺車均未發(fā)生變形破壞，而且臺車座椅可以改變方向從而滿足不同致傷情況的模擬研究。在本研究中通過高速攝像觀察均能看到各組動物在追尾碰撞過程中都出現(xiàn)了揮鞭現(xiàn)象。

在本研究中，所有動物為了防止其躁動干擾均實施了麻醉，但追尾碰撞事故中致傷因素除了追尾速度及加速度之外，碰撞兩車的車況和駕駛員意識清醒程度也與受傷情況有著密切關系。所以，目前交通傷試驗研究還存在一定局限性，利用未麻醉動物進行碰撞試驗也是未來需要深入探討的方向之一。

參考文獻

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[3]張令. 追尾碰撞臺車試驗系統(tǒng)仿真設計與試驗研究[D]. 重慶：重慶大學，2012：101-103.

[4]鄔哲慧，許立，劉志彬，等. 無骨折脫位型急性頸脊髓損傷26例療效分析與探討[J]. 中國現(xiàn)代藥物應用，2009，3（16）：59-60.

[5]曾新福，巫洪波. 無骨折脫位型急性頸脊髓損傷的療效觀察[J].中國現(xiàn)代藥物應用，2011，5（4）：35-36.

[6]張思勝，趙紅衛(wèi)，肖運祥，等. 手術治療無骨折脫位型急性頸脊髓損傷[J]. 實用骨科雜志，2012，18（2）：150-152.

【中圖分類號】R318

【文獻標識碼】A

【文章編號】1674-9308（2016）09-0200-02

doi：10.3969/j.issn.1674-9308.2016.09.140

作者單位：唐山市第二醫(yī)院脊柱一科，河北 唐山 063000

Development of Cervical Spinal Cord Whiplash Injury Without Dislocation Platform for Rabbit

LI Jie LI Guohua LIU Ying BU Yi WU Chunyun, Spinal surgery 1, Second Hospital of Tangshan, Tangshan Hebei 063000, China

[Abstract]Objective To aim at development of simple platform which physical parameter can be controlled, and realize the whole simulation of cervical spinal cord whiplash injury without dislocation in dynamic condition. Methods Based on present condition of lab, simple devices were developed. Existing equipment were used to establish a platform for small animal injury. Results The structures of sled and rail were not damaged in no-load crash and collision experiments. Whiplash movement of rabbit cervical spine occurred during crash. Conclusion The injury platform matched present condition of lab well. Different collision conditions were duplicated using pendulum bob. This platform had been rationally designed. It could stimulate many traffic processes.

[Key words]Rabbit, Cervical spinal cord whiplash injury without dislocation, Injury equipment