兔无骨折脱位型颈脊髓挥鞭伤致伤平台的研制

李颉 李国华 刘英 部一 吴春云



兔无骨折脱位型颈脊髓挥鞭伤致伤平台的研制

李颉 李国华 刘英 部一 吴春云

【摘要】目的 研制物理参数可控的简易致伤平台，从而实现挥鞭伤研究从静态到动态全方位模拟，为交通伤动物实验提供新的简易实验装置。方法 在现有生物力学实验室基础上，研制简易摆锤及框架结构、动物固定台车、滑动轨道等装置，充分利用实验室现有设备，建立可以用于小动物的致伤平台。结果 空载碰撞和追尾实验均未见小型台车结构及轨道发生变形和损坏，碰撞过程中兔颈椎产生了挥鞭样动作。结论 兔无骨折脱位型颈脊髓挥鞭伤致伤平台与生物力学实验室目前现有条件匹配良好，满足实验要求。

【关键词】兔；无骨折脱位型颈脊髓挥鞭伤；致伤装置

随着我国城市化建设及道路交通水平的快速发展，交通伤发生率明显呈逐年上升趋势，其中颈椎挥鞭伤是交通事故中最常见的损伤，严重者可致四肢感觉运动障碍，给家庭和社会造成巨大的负担。关于颈椎挥鞭伤的研究由来已久，其发病机制目前尚存在分歧。

交通伤致伤平台是进行发生机制研究的基础和前提，研究需要大量动物实验，使用小动物进行研究可以降低实验成本，同时实验过程易于控制、模型制备相对简单且便于复制。本研究在充分利用目前实验室条件的基础上，研发适合于小型动物的简易致伤平台，使其致伤参数可控可调，能够模拟不同条件交通伤的发生过程。该平台既避免了碰撞过程中对实验装置的破坏，又保证了操作的可重复性。

1 材料和方法

1.1 试验场地的选取

本实验碰撞场地在同济大学医学院生物力学实验室，该场地较为宽敞，可以容纳台车移动、碰撞系统和设备安装及调试，地面经水平仪测量，保证平整、干燥和洁净，满足实验要求。

1.2 台车系统的设计

致伤平台的核心部分就是台车系统，即摆锤和动物固定台车。本台车系统通过滑轮在牵引导轨上自由滑动，摆锤固定于横梁，通过调节摆锤的高度来改变撞击台车的初始速度。座椅也尽可能与实际接近，实验中将座椅方向改变，就可以满足正碰、侧碰及追尾等不同类型交通伤模拟。为了防止发生完全弹性碰撞使台车结构损坏，我们在台车尾部固定了圆形木质材料起到了吸能作用。

1.3 实验方法

选取成年健康新西兰兔，麻醉成功后，用医用绷带将兔以坐姿固定于座椅上，调整高度使头颈及四肢自然外露。动物固定台车放置在牵引导轨上，并在导轨一侧安放高速摄像机。在放置动物之前先进行空载碰撞，以证明台车和轨道的可实验性。根据计算将摆锤提升至不同高度后放开，使其摆动到水平位置时碰撞静止的台车，台车被追尾后滑行约20 m后静止。

2 结果

2.1 追尾挥鞭伤致伤平台系统

不同初速度的摆锤与动物固定台车碰撞后再至台车停止，多次碰撞实验后台车及其附属装置未见损坏，轨道、座椅均未发生变形。

2.2 挥鞭伤过程发生情况

通过观看高速摄像系统拍摄的影像看到：台车受到摆锤撞击后，兔躯干紧贴座椅靠背并在座椅的推动下向前加速运动，而头颈部因惯性作用保持静止，头颈部与躯干部发生相对位移。根据摄像系统所采集的图像能在碰撞瞬间发现兔头颈部产生了挥鞭运动。在整个碰撞过程中所有兔子均未被抛出座椅，避免二次损伤。

3 讨论

随着我国人民生活水平的提高，汽车数量迅速增加，交通事故发生率呈逐年上升趋势。常见的汽车交通事故碰撞中追尾碰撞所占比例很大，造成的死亡和受伤人数也较多，颈部损伤即挥鞭伤最为常见，不仅带来了巨大的经济负担，也给社会和家庭带来了困扰。我国90年代末资料显示颈部损伤造成的社会及家庭经济负担约合20亿人民币。

关于颈部致伤机制的研究由来已久，追尾碰撞台车系统是研究颈部挥鞭伤发生机制的重要工具[1]，目前已经成为国内外研究的热点。20世纪60年代国外就开始了台车致伤系统的研究。国内对于台车试验系统的研究虽然起步较晚，但也取得了一些成果。清华大学设计的台车系统可以对儿童颈部保护装置的性能进行评价和分析；湖南大学[2]独立研发了假人颈部台车装置用于研究头颈部冲击响应；重庆大学[3-6]依托第三军医大学碰撞实验室的条件，设计出台车追尾碰撞系统并进行了仿真试验和动物实验。

上述标准台车是为了进行假人、尸体甚至志愿者试验研制的，无法显示损伤后的病理变化，因此动物模型建立就显得尤为重要。本课题设计了适用于小动物的交通伤致伤简易台车系统，该系统充分利用了同济大学生物力学实验室现有资源，包括高速摄像机和图像分析处理软件。从空载碰撞结果可以看出该系统碰撞参数可调，轨道及台车均未发生变形破坏，而且台车座椅可以改变方向从而满足不同致伤情况的模拟研究。在本研究中通过高速摄像观察均能看到各组动物在追尾碰撞过程中都出现了挥鞭现象。

在本研究中，所有动物为了防止其躁动干扰均实施了麻醉，但追尾碰撞事故中致伤因素除了追尾速度及加速度之外，碰撞两车的车况和驾驶员意识清醒程度也与受伤情况有着密切关系。所以，目前交通伤试验研究还存在一定局限性，利用未麻醉动物进行碰撞试验也是未来需要深入探讨的方向之一。

参考文献

[1]周继红，王正国. 我国交通伤研究进展[J]. 中华创伤杂志，2005，21（1）：71-73.

[2]肖志. 汽车后碰撞中乘员颈部损伤防护的研究[D]. 长沙：湖南大学，2007：89-91.

[3]张令. 追尾碰撞台车试验系统仿真设计与试验研究[D]. 重庆：重庆大学，2012：101-103.

[4]邬哲慧，许立，刘志彬，等. 无骨折脱位型急性颈脊髓损伤26例疗效分析与探讨[J]. 中国现代药物应用，2009，3（16）：59-60.

[5]曾新福，巫洪波. 无骨折脱位型急性颈脊髓损伤的疗效观察[J].中国现代药物应用，2011，5（4）：35-36.

[6]张思胜，赵红卫，肖运祥，等. 手术治疗无骨折脱位型急性颈脊髓损伤[J]. 实用骨科杂志，2012，18（2）：150-152.

【中图分类号】R318

【文献标识码】A

【文章编号】1674-9308（2016）09-0200-02

doi：10.3969/j.issn.1674-9308.2016.09.140

作者单位：唐山市第二医院脊柱一科，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