工程师们使用“冲击波管”来发现冲击波对大脑的更大影响

内布拉斯加大学林肯分校(University of Nebraska-Lincoln)的工程师们发现，通过解释向头部涌来的血液，震荡爆炸产生的冲击波可能会给大脑造成比以前认为的更大的压力。

研究人员撰写了一项研究，首次研究了血管网络如何影响潜在的发病率创伤性脑损伤从覆盖整个中东战区的简易爆炸装置。

该团队通过使用一个“激波管”以每小时900英里的速度向两个人头模型发射空气来模拟简易爆炸装置的威力血管另一个没有。

然后传感器记录了应变水平，或者这些爆炸造成了多大的变形大脑在每一个模型。他们特别测量了主应变——材料在特定点的最大压缩剪切应变-物体形状的角度变化。

嵌入血管的模型在脑干中遭受了近三倍的主应变和超过六倍的剪切应变。它的胼胝体，促进大脑左右半球之间的交流，经历了几乎两倍的主应变和近2.5倍的剪切应变。

同样，研究表明，这两种类型的应变随血管密度和直径的增加而增加。

“如果这些血管网络真的有如此大的影响，那么也许我们一直低估了。菌株主要作者、机械与材料工程副教授顾林霞说。

因为血管比大脑组织， Gu和她的同事们最初认为这些血管可能会加强大脑抵御冲击波的能力，就像钢筋加强混凝土一样。

“对于低频的爆炸载荷，这可能是正确的，但在高频载荷下，就不是这样了，”Gu说。“我们认为血管网络和脑组织之间的界面导致了压力的增加。这似乎真的有很大的区别。”

该团队的研究是通过UNL的创伤力学研究计划进行的，该计划提供了一系列旨在更好地理解和保护免受创伤性脑损伤的实验。美国国防部报告称这是一场创伤脑损伤自2000年以来，已经有32万多名退伍军人受到了伤害，他们称这是“在阿富汗和伊拉克受伤的军人的典型伤害之一”。

顾说，因为关于这个问题的很多内容仍处于阴影之中，每一点新信息都可以改进全球军队头盔的设计。

“如果我们理解了这些血管网络是如何影响大脑动力学的，也许我们可以设计出不同的头盔来优化它的保护，”顾说。“没有一种头盔能够同等地抵御各种类型的力量。目前的头盔能很好地抵御子弹和弹片，但不能很好地抵御爆炸。

“为了改进头盔的设计，我们需要知道为什么会发生这种损伤。这是最终目标。”

该团队的研究发表在在线杂志上医学中的计算和数学模型。

---

---