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新技术可以保护部队免受由爆炸引起的脑损伤

发表于 2018-02-27

马里兰大学医学院(UMSOM)和马里兰大学詹姆斯克拉克工程学院的研究人员开发了一种新的军用车辆减震装置,可以在地雷爆炸后保护部队免受创伤性脑损伤(TBI)。在伊拉克和阿富汗过去十八年的冲突中,有超过二十五万的士兵遭受这种伤害。


这项研究由UMSOM麻醉科研究员兼副主席Gary Fiskum博士,M. Jane Matjasko教授和Clark航空与机械工程基石教授Clark学院副院长William Founey博士联合主持,动态影响实验室主任由马里兰大学战略合作伙伴关系:马里兰大学,巴尔的摩(UMB)和马里兰大学学院公园(UMCP)之间的合作提供支持。


爆炸诱发TBI的新研究方法


在这项研究之前,这方面的大多数研究集中在大气压力快速变化的影响,也称为超压。“这是迄今为止唯一一个研究车内爆炸对乘员造成影响的研究,”Gary Fiskum博士说,“我们对车辆乘员经历的TBI的原因有了新的认识,即使在没有重大影响的情况下压力变化“。这项研究导致了材料和车辆框架设计的发展,大大减少了车辆爆炸造成的伤害。


Fiskum博士和Fourney博士是第一个演示车辆乘员在车辆爆炸期间经历的巨大加速度(G力)如何在轻微至中度TBI的情况下甚至在其他重要器官未受损伤的情况下也会如此。


Fiskum博士说:“强烈的加速会破坏突触,损伤神经纤维,刺激神经炎症,并损害大脑的血管。研究人员还阐明了这种形式的脑外伤的分子机制。


该研究结果发表在文章中描述中华创伤和急诊外科,朱莉宝洁,MS,UMSOM实验室经理,作为第一作者,在实验神经病学,与福楼拜Tchantchou,博士,UMSOM副研究员,作为第一作者,以及神经外伤杂志,与UoMOM诊断放射学教授Rao Gullapalli博士一起担任资深作者。


减轻车辆乘员体验的G力


Fourney博士,克拉克学院航空航天工程系助理研究工程师Ulrich Leiste博士和博士研究员Jarrod Bonsmann博士开发了先进的减震器设计,该设计采用聚脲涂层管和其他结构,以减少爆炸加速度车辆乘员体验高达80%。


“从本质上讲,它扩展了武力的应用,”Fourney博士解释说。“聚脲在压缩后是可压缩的和回弹的,因此具有很好的降低加速度的能力,”他说。


这些结果与Tchantchou博士的研究结果相结合,他们证明弹性框架设计的缓解g力实际上消除了实验鼠的行为改变,并且使用具有固定框架的小型车辆观察到的神经元连接的丧失,如发表于神经外伤杂志。


麻醉科主任Martin Helrich博士指出:“该研究小组通过确定解释TBI的新机制,设计解决问题的方案以及令人信服地证明形态学改善,解决了一个重要的临床问题这些工作对改善军事爆炸引起的TBI的结果具有重要意义,并可能适用于平民TBI的原因,例如车祸,“他说。


Drs实验室之间继续合作。Fiskum和Fourney有可能导致下一代装甲防护军用车辆进一步保护乘员。重要的下一步将是测试更大规模的模型。“如果数据能够满足这些需求,它将适用于全面的规模,”Fiskum博士说。


项目发展资金


作为国家刈割的一部分,初始资金由2009年UMB - UMCP授予Drs的合作种子补助金提供。Fiskum和Fourney。2013年,两人获得美国陆军150万美元的合同,用于支持他们使用小型车辆爆炸的模型进行研究。美国空军颁发了260万美元的额外赠款,证明在将创伤患者抽空至比目前使用水平更高的水平时,将飞机机舱压力增加可改善大鼠暴露于由TBD引起的TBI后的结果,如“创伤与急性关节外科杂志”(Journal of Trauma and Acute Care Surgery)中所公布的车辆爆炸。


“考虑到当今全球健康挑战的复杂性,创新发现越来越多地来自于医学和工程等学科之间的合作,”UM Baltimore医疗事务执行副总裁,医学博士,工商管理硕士E. Albert Reece说。 John Z.和Akiko K. Bowers马里兰大学医学院特聘教授和院长。“我们很自豪医学院正在与马里兰大学系统内的其他实体合作,以便我们能够最大限度地我们正在受到的影响。”

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