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歲的隊員攔截?fù)屒颍上拇藳]有再醒過來。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)對身體的沖擊力作用到頸部時，會出現(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，一個標(biāo)準(zhǔn)的頭盔能保護(hù)頭部但無法保護(hù)頸部。為保護(hù)頸部而設(shè)計更安全的頭盔需要工程師們對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，我對已經(jīng)公開發(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，以降低頸部所承受的沖擊力。問題非常復(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)上要解決的問題是如何減少對頸部造成的壓力。

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有什么兩樣，主要用于緩解對頭部的撞擊力。其獨特之處在于內(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，比如在橄欖球比賽里，這種頭盔可以預(yù)防超過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)邊時會產(chǎn)生的屈曲過度以及伸拉。同樣，用于賽車運(yùn)動的頭頸保護(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)下迎頭相撞時頸部的拉力。該系統(tǒng)對于會給賽車選手帶來致命損傷的頸部屈曲過度和巨大拉力起到較好的預(yù)防作用。

實際數(shù)據(jù)

“頸部受到?jīng)_擊后的彎曲程度對于傷后是否能夠恢復(fù)非常關(guān)鍵。但這同時引發(fā)其他重要的問題。”

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頭盔是因為我們知道在撞擊中頸部的彎曲狀況與頸部損傷之間的關(guān)系。但其他重要的問題同時出現(xiàn)，例如，當(dāng)車輛翻轉(zhuǎn)，我們對撞擊力有事先準(zhǔn)備，或者毫無準(zhǔn)備身體倒立的時候，受到?jīng)_擊的頸椎其位置會發(fā)生什么樣的變化。

為了弄清楚真相，我和同事們測量了倒立時對頸椎校正和頸部肌肉活動發(fā)生的變化值。我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)受試者頭朝下的時候，頸部的弧度比正常狀況下更大。我們還測量了當(dāng)人們緊張應(yīng)對撞擊時脊柱發(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，因為這正是在頭部先著地的撞擊中頸部發(fā)生彎曲時脊柱的姿態(tài)。此類數(shù)據(jù)有助于我們及其他設(shè)計師們研究更真實的測試，來評價那些保護(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。

[資料來源：Nature][責(zé)任編輯：彥 隱]