简易便携式胸腰椎支具的设计

王季，林鹏，王斌，吴银松，张伟

胸腰椎战伤是高危战创损伤的主要类型之一，初次损伤及继发性持续损害导致高致死率、致残率[1]。非战时胸腰椎损伤的救治流程相对成熟，有充分的人力、物力和时间进行保障。但在战时条件下，尤其是在高原边境地区作战、海岛作战、海外作战等时，救治手段难以得到有效开展。做好胸腰椎战伤的现场急救与损伤控制将成为军事医学研究不可忽视的重要环节，研制适合胸腰椎战伤急救的器材和早期处置技术具有重要的军事意义和实用价值。

1 胸腰椎损伤的早期救治

1.1 非战时胸腰椎损伤的早期救治

近年来，在欧美日等发达国家和地区，胸腰椎骨折脱位导致的完全性脊髓损伤(spinal cord injury，SCI)比例正逐年下降，尤其是随着专业化救援与直升机快速转运的普及，脊髓二次损伤的比例大幅降低，胸腰椎骨折脱位导致完全性SCI的比例下降至20%～30%[2]。多项研究表明，脊柱脊髓损伤的救治关键在于现场急救的规范性、损伤控制的始终性、休克纠正的快速性、途中转运的高效性、外科干预的及时性[3-4]。优化脊柱脊髓损伤的综合征治疗管理模式，能最大程度地避免二次损伤，有效降低致死率和致残率。不完全性SCI伤员因急救处理不当而可能成为完全性SCI，且这是外科手术或康复训练所难以弥补的，因此，SCI的早期预防与急救搬运比治疗更重要。

1.2 胸腰椎战伤的早期救治

不需要对骨伤进行确定性处置是近年来战伤救治的一项巨大变革[5-6]。骨折的临时固定是在战场环境进行骨科损伤控制的核心要领，利用外固定器具是非常有效的措施。美军在伊拉克、阿富汗战场的战伤救治中，成功运用战术区战伤救治模式。这已被各国认同为现代战伤救治的主要标志，战场环境的“损伤控制策略”是其救治模式的核心变革[7]。其脊柱战伤的损伤控制主要包括3个环节：(1)医护兵对伤员的快速止血和损伤节段的有效固定；(2)在到达Ⅱ级阶梯前，以独立于地面系统的空中力量(直升机为主)进行战术后送；(3)前沿外科手术队(forward surgical team，FST)直接部署在战术前线，实施外科紧急救治[8]。对于脊柱战创伤，FST的主要工作是控制伤情，包括创伤控制性手术、止血结扎、控制创面感染及骨折外固定，各种外固定支具或支架的需求已远超过各类骨科手术器械。

2 国内外(军内外)的脊柱损伤外固定器材

目前国内外(军内外)可用于脊柱脊髓损伤的外固定或搬运转运的相关器材不少， 均有其各自相对适用的范畴，能否适用于我军未来军事斗争的需求，有待商榷，下面是笔者检索的国内外(军内外)可用于脊柱战伤的外固定或搬运转运的器材。

2.1 担架

伤员全身平躺在担架上，由2位救护人员进行转移后送，铲式担架可用多根束带将患者固定在担架上。脊柱战伤救治时的问题：(1)对于患者头部、躯干固定并不牢靠，在搬运过程中容易发生相对滑动，导致脊柱损伤节段变形，发生二次损伤；(2)各类担架主要用于伤员的搬运，并非合适的脊柱损伤固定器材。

2.2 脊椎固定板

采用整体平移搬运法或三人搬运法，伤员背部紧贴脊柱板，使用头部固定器将头部固定在脊柱板上，四肢和身体躯干部则通过使用脊柱板自身带有的束带固定在板上。脊椎固定板在脊椎战伤救治时的问题：(1)脊柱固定板的体积相对较大，不利于前沿战场大量携行，战地救援时携带极为困难；(2)在救援时至少需要2～3人，并经过专业培训后才能熟练掌握使用，以战时状况下的快速处置与高战术要求，是难以大范围应用的。

2.3 脊柱固定支具及矫形支具

由躯干前侧及后侧相应形状的半环形板材及捆绑带组成，能达到良好固定的目的，固定效果上可与传统石膏相媲美。但对于战时救援来说，其存在不足以下之处：(1)体积较大，不利于前沿战场大量携行，战地救援时携带极为困难；(2)使用相对繁琐，难以胜任战伤的快速处置。

3 简易便携式胸腰椎支具的设计思路

3.1 设计目的

通过简易便携式胸腰椎支具设计，为我军胸腰椎战伤支具的研制提供思路与前期技术探索，改进我军胸腰椎战伤救治器材，优化胸腰椎战伤的现场急救、损伤控制流程，提高脊柱脊髓伤员现场救治能力。

3.2 设计原理

优化并结合民用脊柱固定支具、气囊支具、四肢负压夹板的设计和固定原理，在保留民用脊柱支具的关键力学部位的基础上，以气囊替代脊柱支具的部分板材结构，以改良折叠板为支撑，通过气囊延展，完成胸腰椎战伤的一体化固定，实现支具的小型化、易携带、操作简便、安全可靠等性能。设计原理见图1。

图1 简易便携式胸腰椎支具的设计原理

3.3 支具规格数据的采集

对100名20～40岁人员的胸腰椎高度、围度进行数据采集，年龄(28.4±4.6)岁，身高(178.6±7.6)cm，体质量(74.5±6.2)kg。

3.3.1 数据的采集 支具前方固定范围为胸骨柄至耻骨联合平面，长度(56.3±3.3)cm，长度范围52～60 cm；支具后方固定范围为胸1棘突至骶3平面，长度(54.6±3.6)cm，长度范围50～59 cm；支具侧方固定范围为腋窝下缘至髂前上棘平面，长度(40.8±3.2)cm，长度范围37～44 cm。支具围度：参考乳头平面胸围与髂骨翼平面臀围，乳头平面胸围(94.6±8.2)cm，范围为84.2～103.4 cm，髂骨翼平面臀围(95.3±7.5)cm，范围为85.6～102.5 cm。

3.3.2 支具的规格 躯干前方长度设定为60 cm，侧方长度设定为45 cm，后方长度为60 cm，支具围度设定为120 cm，使得全型号支具能够适用于我军绝大多数胸腰椎战创伤员。

3.4 支具各构件的详细设计

支具分为充气球囊、可折叠支撑板、支撑板放置袋、魔术贴(内/外)、捆绑带、捆绑带固定构件、充气装置7个部分。刚性固定部分为支撑板，后方支撑胸1棘突至骶骨纵轴，侧方支撑腋下肋弓至髂骨翼纵轴，前方支撑胸骨柄至耻骨联合纵轴。躯干束缚带由尼龙弹性布、充气球囊、魔术贴、捆绑带组成，通过魔术贴环形约束、气囊充气充填、捆绑带约束肩胛-胸骨，达到胸腰椎及躯干的环形约束，实现软固定功效。

充气球囊分布于支具前方、侧方及后方的腹侧面， 材质为聚氨酯/尼龙多层复合膜，气囊大小为10 cm×5 cm，气囊之间通联后呈柱状分布，充气压力设定为(40±20)N。见图2所示。充气装置为橡胶材质，可按压充气，前端安装有放气阀，用于调节充气球囊内的压力。管路固定座为塑料材质，用于充气软管和充气球囊的连接和固定，通过粘接方式与充气球囊连接。见图3所示。

图2 充气球囊

图3 充气装置与管路固定座

支撑板设计为可折叠状，为高强度铝合金材质，可插于躯干束缚带的支撑板放置袋中，后方1枚，前方1枚，侧方1枚，尺寸规格为：前支撑板40 mm×600 mm×3 mm，后支撑板40 mm×600 mm×3 mm，侧方支撑板40 mm×450 mm×3 mm。见图4所示。支撑板放置袋为植绒布材料缝合而成，正面留有缺口用于放置支撑板，每枚支撑板匹配2个放置袋，便于根据围度大小调整支撑板安放位置。见图5所示。

图4 支撑板

图5 支撑板放置袋

4 简易便携式胸腰椎支具的应用

2019年5-12月，选择21例胸腰椎骨折患者使用简易便携式胸腰椎支具，年龄(43.3±6.2)岁，其中胸8椎体骨折1例，胸10椎体骨折1例，胸11椎体骨折1例，胸12椎体骨折4例，腰1椎体骨折7例，腰3椎体骨折7例。在术前检查搬运、床位更换、手术室入室搬运过程中，简易便携式胸腰椎支具均能较好地固定损伤椎体节段，患者主观疼痛感受轻微，明显优于既往单纯担架床搬运。在术后康复过程中进行佩戴，明显优于既往使用的腰围保护效果，能达到胸腰椎定制支具的大部分固定效果。同时，由于气囊的充填作用，均无压疮发生，患者主观舒适度满意。

5 结论

简易便携式胸腰椎支具以胸骨、胸椎棘突、肋弓、骶骨、髂骨翼、耻骨联合作为力学支点，通过魔术贴环形约束、气囊充气充填、捆绑带约束的协同作用，达到胸腰椎骨折的刚性固定与软固定，获得胸腰椎3个平面、6个方向的稳定。在保留民用胸腰椎骨折支具的关键力学部位的基础上，以气囊替代脊柱支具的部分板材结构，实现胸腰椎支具的小型化、简易化，具有体积小、易携带、操作简便、安全可靠等优点，便于在战场前沿大量携带，快速展开，为我军胸腰椎战伤支具的研制提供参考思路，具有一定的军事意义和实用价值。