護(hù)頸

邢鴻飛/編譯

護(hù)頸

邢鴻飛/編譯

彼得·克里普頓，加拿大英屬哥倫比亞大學(xué)機(jī)械工程師

2013年8月，在佐治亞州亞特蘭大市郊的一次中學(xué)橄欖球比賽中，一名16歲的隊(duì)員攔截?fù)屒?，可惜從此沒(méi)有再醒過(guò)來(lái)。他扭斷了頸部，失去神志，之后不久在醫(yī)院里被宣布死亡。

當(dāng)對(duì)身體的沖擊力作用到頸部時(shí)，會(huì)出現(xiàn)損傷。除了更安全的行為以外，我認(rèn)為結(jié)合更多數(shù)據(jù)和研發(fā)科技可以防止一些致命性損傷。比如，有證據(jù)表明，一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的頭盔能保護(hù)頭部但無(wú)法保護(hù)頸部。為保護(hù)頸部而設(shè)計(jì)更安全的頭盔需要工程師們對(duì)沖擊力的物理性再做思考。

為了弄清楚科技是否能夠降低頸部受傷的風(fēng)險(xiǎn)，我對(duì)已經(jīng)公開(kāi)發(fā)表的有關(guān)于頭盔和頸部損傷研究進(jìn)行了分析，并與我以前的一個(gè)研究生蒂姆·尼爾森（Tim Nelson）合作，他現(xiàn)在是加拿大溫哥華的一名工程師。我們一起研究如何改善頭盔設(shè)計(jì)，以降低頸部所承受的沖擊力。問(wèn)題非常復(fù)雜。在頭部著地撞擊中，戴著頭盔頸部仍然受傷的可能性有很多變量，其中包括速率、頸部受撞擊的角度、撞擊力量的強(qiáng)度等。工程學(xué)上要解決的問(wèn)題是如何減少對(duì)頸部造成的壓力。

該思路引導(dǎo)我們研發(fā)了Pro-Neck-Tor頭盔。它看上去和普通的頭盔沒(méi)有什么兩樣，主要用于緩解對(duì)頭部的撞擊力。其獨(dú)特之處在于內(nèi)部結(jié)構(gòu)。這種頭盔有兩層。在頭部先著地受到的撞擊中，頭盔的雙層設(shè)計(jì)可以使頭部稍稍扭轉(zhuǎn)，將撞擊力彎曲或拉伸。頸部因此可以“逃脫”身體軀干慣性向前的沖力，以此防止頸部折斷。我們預(yù)計(jì)，比如在橄欖球比賽里，這種頭盔可以預(yù)防超過(guò)四分之三的頸部骨折。

其他防止毀滅性頸部受傷的預(yù)防措施還包括很多山地自行車和摩托車越野賽的選手們佩戴的Leatt-Brace。它能在軀干和前部的下巴，以及軀干和頭后部之間提供一種機(jī)械的阻塞，以防止選手在摔倒、撞擊到腦袋的前部、后部或者側(cè)邊時(shí)會(huì)產(chǎn)生的屈曲過(guò)度以及伸拉。同樣，用于賽車運(yùn)動(dòng)的頭頸保護(hù)系統(tǒng)將兩根帶子系在頭盔的任意一邊，使頭部保持豎直，以緩沖在高速狀態(tài)下迎頭相撞時(shí)頸部的拉力。該系統(tǒng)對(duì)于會(huì)給賽車選手帶來(lái)致命損傷的頸部屈曲過(guò)度和巨大拉力起到較好的預(yù)防作用。

實(shí)際數(shù)據(jù)

“頸部受到?jīng)_擊后的彎曲程度對(duì)于傷后是否能夠恢復(fù)非常關(guān)鍵。但這同時(shí)引發(fā)其他重要的問(wèn)題?！?/p>

為了研發(fā)能防止不同類型的頸部損傷的護(hù)具，我們需要更多的數(shù)據(jù)。我們研制出Pro-Neck-Tor頭盔是因?yàn)槲覀冎涝谧矒糁蓄i部的彎曲狀況與頸部損傷之間的關(guān)系。但其他重要的問(wèn)題同時(shí)出現(xiàn)，例如，當(dāng)車輛翻轉(zhuǎn)，我們對(duì)撞擊力有事先準(zhǔn)備，或者毫無(wú)準(zhǔn)備身體倒立的時(shí)候，受到?jīng)_擊的頸椎其位置會(huì)發(fā)生什么樣的變化。

為了弄清楚真相，我和同事們測(cè)量了倒立時(shí)對(duì)頸椎校正和頸部肌肉活動(dòng)發(fā)生的變化值。我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)受試者頭朝下的時(shí)候，頸部的弧度比正常狀況下更大。我們還測(cè)量了當(dāng)人們緊張應(yīng)對(duì)撞擊時(shí)脊柱發(fā)生的姿態(tài)變化，目前正在整理數(shù)據(jù)準(zhǔn)備發(fā)表。這些數(shù)據(jù)的整理可以幫助我們優(yōu)化Pro-Neck-Tor頭盔的設(shè)計(jì)，因?yàn)檫@正是在頭部先著地的撞擊中頸部發(fā)生彎曲時(shí)脊柱的姿態(tài)。此類數(shù)據(jù)有助于我們及其他設(shè)計(jì)師們研究更真實(shí)的測(cè)試，來(lái)評(píng)價(jià)那些保護(hù)脊柱的護(hù)具，并優(yōu)化頸部變化的電腦模型。

總之，數(shù)據(jù)和工程學(xué)的結(jié)合將誕生改良的設(shè)備，降低頸部傷痛和斷頸的風(fēng)險(xiǎn)。

[資料來(lái)源：Nature][責(zé)任編輯：彥 隱]