Letselmechanisme en biomechanica

De termen “Biomechanica”, “Kinematica/Bewegingsleer” en “Letselmechanisme” worden vaak door elkaar gebruikt, hoewel ze verschillende dingen betekenen. De meest algemene term, biomechanica, verwijst naar studie van de principe’s van de werking van krachten en het effect daarvan. Kinematica is een tak van mechanica (energie-overdracht) die verwijst naar beweging, maar verder niet verwijst naar de concepten van krachten en massa van een object of lichaam. Het is een proces om vast te stellen welke letsels verwacht kunnen worden als resultaat van de krachten en beweging die er bij betrokken waren. Dit proces is gebaseerd op een aantal basisprincipes van natuurkunde.

.

De Eerste Wet van Newton: een lichaam in rust zal in rust blijven. Een lichaam in beweging blijft bewegen, tenzij hij beïnvloedt wordt door krachten van buitenaf.

.

De Wet van Behoud van Energie: energie kan niet gecreëerd worden maar ook niet verwoest. Het kan alleen van de ene vorm in de andere vorm veranderen.

.

De Tweede Wet van Newton: Kracht is gelijk aan massa vermenigvuldigdmet acceleratie of deceleratie.

.

Kinetische Energie (KE): KE is gelijk aan de ½ x de massa (M) vermenigvuldigd met de snelheid in het kwadraat (V2).

Letselmechanisme verwijst naar de overdracht van energie van een externe kracht op het menselijke lichaam. De omvang van het letsel wordt bepaald door de soort energie (stomp, scherp, thermisch, etc) die gebruikt is, met welke snelheid het lichaam wordt geraakt en welk deel van het lichaam wordt geraakt. Energie is de factor die lichamelijk letsel veroorzaakt. De energiebronnen zijn mechanisch / kinetisch, thermisch, chemisch, elektrisch en straling. Verdrinking is een speciale omstandigheid waarbij de factor of oorzaak van het letsel, de dood, of beide zuurstoftekort is. Mechanische energie is de meest gebruikelijke factor bij letsel met auto-ongevallen, motorongevallen, botsingen, vallen en scherpe letsels.

De medische zorg voor een traumapatiënt kan verdeeld worden in drie fases (voor het ongeluk, het ongeluk en na het ongeluk). Dit model wordt ook wel het “Driemodel” van de verdeling over hoe letsels gebeuren genoemd. De term ‘botsing’ verwijst niet naar het auto-ongeval maar meer naar het moment van energie-overdracht wanneer er bij de patiënt letsel ontstaat:

.

Voor het ongeval:

Alle gebeurtenissen die gezamenlijk leiden tot het ongeval. Dit kan onder andere: misbruik, voorgeschiedenis, weersomstandigheden, verkeerd inschatten, etc. inhouden

.

Het ongeval:

De overdracht van energie. Het begint bij de eerste impact en gaat door tot alle energie-overdrachten zijn geweest en alle energie uiteindelijk is verdwenen

.

Na het ongeval:

Dit begint zodra de energie geabsorbeerd is en de patiënt gewond is geraakt. Deze fase omvat ook de pre hospitale hulpverlening voor de gewonde patiënt

Mechanische energie

Letsel veroorzaakt door auto-ongevallen, vallen, vuurwapens, of ieder ander bewegend voorwerp is het resultaat van de mechanische energie die op het lichaam is overgebracht en de reactie daarop van het lichaam. Energie die groter is dan de lichaamsweerstand kan weerstaan; kan leiden tot letsel aan één van de vier weefseltypen: epitheel, bindweefsel, spieren en zenuwbanen. Het is belangrijk om te weten welk weefseltype beschadigd is omdat ieder weefseltype, iedere structuur verschillend reageert en ook een verschillende tolerantie heeft op de energie die er op los gelaten wordt. Externe krachten die in verband kunnen worden gebracht met mechanische energie en bewegende voorwerpen Mechanische energie die vrijkomt bij een auto-ongeval of val is van invloed op het lichaam door deceleratiekrachten, acceleratiekrachten of een combinatie van beide. De hoeveelheid kracht die een voorwerp of lichaam kan opbrengen hangt af van de massa van het voorwerp of lichaam en de snelheid waarmee het beweegt. Ieder levend voorwerp, zoals inzittenden van een rijdende auto, en dode voorwerpen, zoals een motor of auto bewegend met enige snelheid, hebben energie. Hoewel massa en snelheid beide hun bijdrage leveren aan de hoeveelheid energie die een bewegend voorwerp heeft, is snelheid van de grootste invloed. Als de massa van een voorwerp verdubbelt, verdubbelt de energie. Maar als de snelheid verdubbelt, verviervoudigt de energie. Vandaar dat hoe sneller het slachtoffer of object beweegt (snelheid), des te groter de energie bij de impact is.

Deceleratiekrachten

Deceleratie, of afremming, is de kracht die de snelheid van een bewegend voorwerp of lichaam stopt of vermindert. Wanneer een bewegend voorwerp decelereert of tot stilstand komt, zal de energie bij de inslag verdwijnen en geabsorbeerd worden door de omgeving van de inslag. Wanneer iemand van hoogte valt en op de grond terechtkomt, zullen lichaamsweefsels gedeeltelijk de plotselinge verandering in snelheid (deceleratie) absorberen bij de impact. Wanneer een lichaam in beweging tot stilstand komt, zoals tijdens een val of autoongeval, kan de energie die vrijkomt op het lichaamsweefsel letsel veroorzaken, hoofdzakelijk door deceleratiekrachten. De auto decelereert en komt geheel tot stilstand als gevolg van de aanrijding. Het slachtoffer zal ook tot stilstand komen, waarbij de bijkomende energie zal verdwijnen wanneer het slachtoffer tot stilstand komt tegen een stilstaand oppervlak zoals de stuurkolom of voorruit. Gedurende het ongeval of de val, decelereert het lichaam, maar niet alle anatomische structuren decelereren op hetzelfde moment. De relatieve fixatie van bepaalde anatomische structuren maken ze vatbaarder voor deceleratie-type letsels. Twee anatomische locaties die verdacht zijn voor deceleratie-letsel zijn de thoracale aorta descendens en het duodenum. De thoracale aorta descendens is gedeeltelijk gefixeerd aan de linker longslagader door het ligamentum arteriosum (een restant van de foetale circulatie) en daarom vatbaarder om gedeeltelijk of geheel af te scheuren door deceleratiekrachten. Soortgelijke krachten kunnen ook letsel veroorzaken aan het retro-peritoneale duodenum (deel van tweede gedeelte, derde en vierde deel), of het jejunum dichtbij het ligamentum van Treitz (een vezelachtige band bij de bocht duodenum-jejunum). Als het ligamentum van Treitz gelijktijdig uitrekt met het sluiten van de uitgang van de maag, dan zal de C-bocht (het stuk waar het duodenum de maag uitkomt) van het duodenum een toename van zijn intraluminale druk krijgen, wat resulteert in een perforatie van de dunne darm. Acceleratiekrachten Acceleratie is een toename in snelheid. Een stilstaande, of langzaam bewegende voetganger die wordt aangereden door een auto, of een inzittende van een langzaam rijdende auto die van achteren wordt aangereden door een andere, sneller bewegende auto, kan letsel oplopen door acceleratie van zijn of haar lichaam. Sommige ongevallen, zoals bepaalde auto-ongevallen kunnen letsels tot gevolg hebben die een combinatie zijn van acceleratie- en deceleratiekrachten. Andere krachten Kogels, vuisten en steekwapens zijn voorbeelden van voorwerpen in beweging met een verschillende hoeveelheid energie. De hoeveelheid energie is afhankelijk van de snelheid waarmee het voorwerp het slachtoffer raakt en de massa van het voorwerp. Ontploffingen en explosies zijn andere krachten die schade aan het menselijke lichaam kunnen veroorzaken. De verwondingen zijn het resultaat van contact met licht, hitte of druk (of van alledrie). Ontploffingen kunnen leiden tot stomp en scherp letsel en brandwonden. Interne krachten in combinatie met mechanische energie en bewegende voorwerpen Wanneer energie wordt losgelaten op het lichaam, ontstaan er interne krachten zoals buigen en barsten in het lichaam, terwijl de weefsels van vorm veranderen. Stress wordt omschreven als “krachten die worden toegepast om het lichaam te vervormen, of de gelijke en tegenovergestelde krachten waarmee het lichaam zich verzet”. De ernst van bepaalde weefselschade hangt af van de weerstand van de weefsels op de energie-ontlading.

Stress kan zijn:

.

Spanningsstress: de weefselcellen worden uit elkaar gehaald (bijvoorbeeld rek op het miltkapsel)

.

Compressiestress: de weefsels worden samengedrukt(bijvoorbeeld communicatieve fractuur)

.

Afscheuring: de stress is het resultaat van krachten langs een lijn (bijvoorbeeld scheuren van de aorta)

Strain is weefselschade of deformatie als gevolg van stress. Strain is, samen met andere zaken, afhankelijk van de eigenschappen van de betrokken weefsels. Spieren bijvoorbeeld, kunnen door hun elastische vezels uitgerekt worden en van vorm veranderen door energie die er op los gelaten wordt. Bepaalde organen, zoals milt en lever hebben minimale elasticiteit en zijn meer gevoelig voor een ruptuur. Sommige botten hebben een betere weerstand tegen energie-ontladingen en krachten dan andere botten. Het femur, sternum, schouderblad en de eerste en tweede rib vallen in de categorie met hogere weerstand. De inhoud van de schedel wordt ietwat beschermd door de hersenvliezen en de benige structuur van de schedel. Echter door de starheid en de inwendige benige uitsteeksels van de schedel kunnen er beschadigingen ontstaan van de cortex of aan de oppervlakte van de hersenen. Dit wordt vooral gezien bij letsels waarbij de hersenen heen en weer geschud worden over de schedelbasis en zo het coup -contracoup fenomeen veroorzaken. Een klap op het achterhoofd kan frontale contusies veroorzaken als de hersenen inwendig het voorste gedeelte van de schedel raken.

Letseltypes

Een methode om letsels die het resultaat zijn van overdracht van mechanische energie te categoriseren is vaststellen of de energie de huid intact gelaten heeft of niet. Penetrerende of open letsels maken de huid kapot, terwijl stompe of gesloten letsels de huid intact laten. De energie die in verband gebracht wordt met stomp trauma ligt meer verspreid rond het inslagpunt, maar kan geabsorbeerd worden door de onderliggende structuren. Een tweede methode om letsels te categoriseren is om vast te stellen of de aanslag op het lichaamsweefsel primair of secundair is. Primair letsel is het directe resultaat van energieontlading op het weefsel of de organen (thermisch, elektrisch, mechanisch, etc.). Secundair letsel is het resultaat van ischemie, zwelling of een bloeding die zich ontwikkelt als gevolg van het primaire letsel. Letsels bij auto-ongevallen Het letselpatroon is bij iedere traumapatiënt anders. Het letselpatroon is een combinatie van de leeftijd van de patiënt, het ongevalmechanisme, anatomische structuren die er bij betrokken zijn en al bestaande factoren (bijvoorbeeld alcoholgebruik en veiligheidssystemen). Als je als traumaverpleegkundige het letselpatroon herkent, kan dat een richtlijn zijn om letsels te voorspellen en om voorbereid te zijn op de ontwikkeling van bepaalde letsels. Het ontstaan van het ongeval kan al informatie onthullen die leidt tot vroege identificatie en behandeling van letsels. Factoren die bijdragen aan het letselpatroon dat mensen moeten doorstaan bevatten ook het gebruiken of het niet gebruiken van veiligheidssystemen, de positie van het slachtoffer in de auto en het soort botsing of impact. De vijf typen botsingen zijn; frontaal, achterzijde, lateraal of zij-impact, angulair ofonder een hoek en over de kop gaan (rollover).

Wanneer een voetganger of motorrijder aangereden wordt kunnen er verschillende letsels ontstaan tijdens de botsing, maar ook als het slachtoffer op de auto geslingerd wordt, onder de auto glijdt of meegesleurd wordt.

Letselmechanisme Te verwachten letsels

Volwassen voetganger die geraakt wordt door een auto

Bij de aanrijding

Knieën, tibia, fibula, femur, bekken

Wanneer slachtoffer op de auto geworpen wordt (motorkap of voorruit)

Ligt aan de positie van het slachtoffer op het moment van het ongeval

Bij aanrijding van voren:

rompletsel (bijvoorbeeld ribben en milt)

Bij aanrijding van achteren:

wervelkolom letsel

Wanneer het slachtoffer van het voertuig afglijdt en op de grond

terechtkomt

Schedel en wervelkolomletsel

Wanneer het slachtoffer onder het voertuig gesleurd wordt

Bekken

Motorrijder

Hoofd boven/over de kop

Over de motor weggeslingerd

Kan stuur raken met gezicht en thorax

Aanrijding onder een hoek

Onderbeen kan klem komen te zitten

Weggeslingerd worden

Schedelletsel en wervelkolomletsel

Onder de motor terechtkomen

Fracturen aan binnenkant been en weke delen letsel

Bescherming van inzittenden van voertuigen

Bekendheid met beschermingstechnieken voor inzittenden van een voertuig zal de traumaverpleegkundige helpen om het letselpatroon te begrijpen. Het beter bestand zijn tegen aanrijdingen, “vriendelijke” interieurs en veiligheidssystemen zijn de drie belangrijkste maatregelen ter bescherming van inzittenden. Een voorbeeld van het beter bestand zijn tegen aanrijdingen is de verbeterde kooiconstructie aan de voorkant/de kreukelzone. Deze zorgt ervoor dat tijdens een aanrijding het naar binnenkomen/indeuken van het compartiment van de inzittende geminimaliseerd wordt. Voorbeelden van een vriendelijk interieur zijn auto’s die uitgerust zijn met een energieabsorberend stuursysteem of bijvoorbeeld de gelaagde voorruit. Veiligheidssystemen die in moderne auto’s gebruikt worden zijn onder andere veiligheidsgordels, opblaasbare veiligheidssystemen (bijvoorbeeld airbags) en de kinderzitjes voor kleine en grote kinderen. Als we over veiligheidsgordels praten hebben we het over schouder en buikgordels. Het verkeerd gebruik van gordels, of het niet gebruiken, kan resulteren in een hogere morbiditeit en mortaliteit voor de inzittenden. Volwassenen ouder dan 55 jaar gebruiken de gordel vaker dan iedere andere leeftijdsgroep, behalve de zuigelingen en de kinderen die nog niet naar school gaan. Dubbele airbags zijn een wettelijk standaardvoorschrift geworden in 1997 voor alle personenauto’s verkocht in de Verenigde Staten. De airbag is een passief veiligheidssysteem, wat inhoudt dat de inzittende niets hoeft te activeren aan het systeem om het effectief te laten zijn. De snelheid waarmee de airbag ontplooid (het maakt gebruik van een vuurwerkachtig mechanisme om de airbag te vullen met stikstof) en soms de resten van de airbag veroorzaken risico’s voor de inzittenden. Airbags vervangen de gordel niet. Omdat de airbag direct weer inzakt, moet de gordel gedragen worden om te voorkomen dat de inzittende uit de auto geslingerd wordt. Het is van belang dat de inzittende goed gepositioneerd in de auto zit bij airbags in het dashboard. Er moet minimaal 25 cm zitten tussen de inzittende en de plaats van de airbag. De kracht waarmee een airbag ontplooid, kan een kind verwonden, zelfs doden, zelfs in een langzaam rijdende auto. Kinderen van twaalf jaar en jonger, dus ook zuigelingen, zouden nooit in de passagierstoel bij de airbag moeten zitten. De NHTSA (= een soort verkeersveiligheidsbureau) komt tot de conclusie dat airbags:

.

De fatale risico´s voor bestuurders verminderen in 31% van de puur frontaleaanrijdingen

.

De fatale risico´s verminderen voor bestuurders zonder gordel in 13% vanalle ongevallen

.

In het algemeen het ongevalrisico met 60% vermindert bij gebruik van airbags en 3-punts gordel

In januari 1998 heeft de NHTSA garages en dealers toestemming gegeven om aan/uit schakelaars voor airbags te installeren in personenauto’s en kleine vrachtauto’s, die in bepaalde omstandigheden de airbag aan of uit kunnen schakelen. Het mogen installeren van deze schakelaars vereist een schriftelijke toestemming van de NHTSA.