在战争中,约有一半以上的伤害都是因为爆炸引起,并且大多数会造成头部伤害。根据美国国防部的数据,约有13万士兵在美国对伊拉克及阿富汗的战争中遭受不同程度的脑部伤害,如脑震荡甚至脑死亡,而这一切都是因为爆炸造成。即使在和平年代,简易爆炸装置(improvised explosive device , IED)仍然是令人不安的潜在恐怖袭击因素,使恐怖分子无需掌握高端技术就能造成相当程度的危害影响,例如部分国家曾相继出现的地铁爆炸案等。为此,麻省理工航空航天学院的副教授劳尔·拉多维斯基(Raul Radovitzky)对此提出了一项建议:为士兵们的头盔加上面罩部分,以减缓创伤性脑外伤(traumatic brain injuries ,TBI)。他们认为,这项额外的保护措施至关重要,因为爆破产生的冲击波主要通过面部传递到大脑。
为了了解爆破冲击波对大脑的影响,及保护装置在爆炸时如何作用,拉多维斯基的研究小组和沃特·里德陆军医疗中心(Walter Reed Army Medical Center)的神经专家大卫·摩尔(David Moore)一起,利用核磁共振成像(magnetic resonance imaging ,MRI)创建了大脑的3D模型,模拟大脑面对爆炸的外部刺激时作出的反应。模型结合了头部解剖的细节,包括头盖骨、鼻窦、脑脊髓液和灰白质,以及冲击波的物理特质。
最近,研究学者们将该模型用于分析经改进后美军使用的先进战斗头盔(Advanced Combat Helmet,ACH),该头盔添加了一顶用聚碳酸酯(即摩托车头盔面罩使用的同等材料)制作的透明面罩。他们对三种场景进行了分析:不戴头盔,普通ACH头盔,改进后ACH头盔。结果显示,改进后的头盔面罩有效地阻止了因爆炸产生的冲击波传递到面部。
研究学者们认为,这种研究模型不仅有益于军方防护装置的研发,甚至对日常创伤性脑损伤的研究治疗也有一定帮助,例如车祸或运动造成的脑部损伤。不过,头盔面罩的设计还需要更多的研究,包括分析如何改进设计以取得大脑各部分的最优效果。另外,他们还计划研究不同角度及不同程度的爆破对身体其他部分造成的伤害。
爆炸时的大脑3D模型
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