Brucharten des Schädels Hirnverletzung AGU...
Transcript of Brucharten des Schädels Hirnverletzung AGU...
Prof. D
r. med. Fe
lix W
alz
GMTTB Gründungssymposium Konstanz 8.GMTTB Gründungssymposium Konstanz 8.--9.4.20119.4.2011
1
Biom
echanik der trau
matisch
en
Hirn
verletzung
Biom
echanik der trau
matisch
en
Hirn
verletzung
Felix Walz
Arbeitsgru
ppe für U
nfallm
echanik A
G
AGU Zü
rich
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2
Rechtsm
edizin
19. Ja
hrhundert:
„Die Richtung der Gewalt b
estim
mt die Richtung der Fractur“
Biegungsbruch
= direkter B
ruch durch geformte K
raft am
Ort der E
inwirkung.
Rückschluss auf „W
erkzeug“möglich. Form
en: Impressionsfraktur
mit B
ruchzentrum, Lochbruch, T
errassenbruch.
Berstu
ngsbruch
= indirekter B
ruch. Flächige Krafteinw
irkung durch V
erformung des gesam
ten Schädels (Zugspannung), z.B.
Sturz auf Strasse aus dem Stand (20 km
/h Aufprall).
Brucharten
des Schädels
Brucharten
des Schädels
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3
a: S
chädeldeformation ohn
e und mit
Fraktur
Falls Fraktur: Kraftrichtu
ng
b und d: Positiver und negativer D
ruck
sowie D
ruck-, Stossw
ellen
c: Relativbew
egung des Gehirns gegen-
über dem irregulär verform
ten Schädel
ab
cd
Verletzu
ngsm
echanism
en breitfläch
igVerletzu
ngsm
echanism
en breitfläch
ig
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irnverletzu
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5
Befra
gung von Universitä
ts-und Kantonssp
itälern im
Hinblick
auf d
ie leich
te traumatisch
e Hirn
verletzung(„M
TBI, L
THV,
Commotio
cerebri, S
HT Grad I“):
50% se
hen cu
t off zu
schwerer H
irnverle
tzung bei G
CS 14
30% se
hen cu
t off zu
schwerer H
irnverle
tzung bei G
CS 13
15% se
hen cu
t off zu
schwerer H
irnverle
tzung bei G
CS 11
Zusammenfassu
ng:
„Die Verso
rgungsqualitä
t der V
erunfallte
n nach einer le
ichten
MTBI ist in
der S
chweiz se
hr in
homogen“(Euphemism
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Joh
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matisch
e Hirn
verletzu
ng: A
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, 8-1
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00
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die 2009, CH-Kliniken
(Johannes et al. 2009)Su
va Studie 2009, C
H-Kliniken
(Johannes et al. 2009)
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6
„Nich
t mehr le
ichte Hirn
verle
tzung“:
45% se
hen den cu
t off b
ei >
10 Min. B
ewusstlo
sigkeit
15% se
hen den cu
t off b
ei >
30 Min. B
ewusstlo
sigkeit
20% se
hen den cu
t off b
ei >
60 Min. B
ewusstlo
sigkeit
5% se
hen den cu
t off b
ei >
360 Min. (sic) B
ewusstlo
sigkeit.
„Besonders e
indrücklich
ist, wie häufig
Kopfsch
merze
n, Ü
belkeit
und Erbrechen als h
inreich
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r sich alleine
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Also
bitte
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die 2009, CH-Kliniken
(Johannes et al. 2009)Su
va Studie 2009, C
H-Kliniken
(Johannes et al. 2009)
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7
Verletzu
ngsm
echnism
en breitfläch
igVerletzu
ngsm
echnism
en breitfläch
ig
Breitflä
chig (stu
mpf, O
bjekt sch
wer),
Bewegter K
opf,
Kopf-B
esch
leunigung
Kopf-V
erzö
gerung
Mit
wesen
tlicher G
eschwindigkeitsän
deru
ng d
es Kopfes,
„freier Kopf“:
•Kopftran
slation, K
opfrotation, m
orphologisch
e Elemente des B
eschleu
nigu
ngs-
bzw. R
otationstrau
mas, Sch
erkräfte, Druckgradien
ten
•Ev. D
iffuse A
xonal In
jury D
AI, C
ontre-C
oup, gliding
contusions,
Brücken
venenabrisse, in
izial eher B
ewusstlosigkeit
•Even
tuell m
it Hautbefu
nd, e
her B
erstu
ngsfra
ktur
oder
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8
Breitflächig (stum
pf, Kopf an festem
Objekt
anliegend)
OhneGeschw
indigkeitsänderung des Kopfes, da „fixierter K
opf“:
•Es fehlen die m
orphologischen E
lemente des B
eschleunigungs-
Rotationstraum
as, „nur“ K
ompression
•Keine
DAI, kein C
ontre-Coup, keine gliding contusions, keine
Brücken
venenabrisse, inizial eher keineBew
usstlosigkeit (ausser bei
massiver K
ompression)
•Even
tuell m
it Hautbefu
nd, e
herBerstu
ngsfra
ktur
Verletzu
ngsm
echnism
en breitfläch
igVerletzu
ngsm
echnism
en breitfläch
ig
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9
=> Su
bduralh
ämatom
Verletzu
ngsm
echanism
en: B
rücken
venen
Verletzu
ngsm
echanism
en: B
rVerletzu
ngsm
echanism
en: B
rü ückenven
encken
venen
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10
Verletzu
ngsm
echnism
en klein
flächig
Verletzu
ngsm
echnism
en klein
flächig
Lokal konzen
triert (scharf/h
albscharf)
Biegu
ngsfraktu
rsystem
Ohnewesen
tliche G
eschwindigkeitsän
deru
ng d
es Kopfes
•Hautbefu
nd, ev. lo
kale Biegungsfra
ktur, direkte (lokale) G
ehirn
verletzung
•Kaum Kopftran
slation, kau
m m
orphologisch
e Elemente des B
eschleu
nigu
ngs-
bzw.
Rotation
straumas, kau
m Sch
erkräfte, kaum Druckgradien
ten
•Kein
e DAI, kein
Contre-C
oup etc.
•Seku
ndärb
efunde (Ö
dem
, Häm
atom etc.), ev. Pen
etration
•Spezialfall Sch
uss m
it generalisierten
Sekundärb
efunden
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11
Hoher
Druck
Tiefer
Druck
Film: T
. Gennarelli
Schuss: Sim
ulation
Projektil in Gehirn
Schuss: Sim
ulation
Projektil in Gehirn
Schuss: Sim
ulation
Projektil in GehirnP
rof. D
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Wayn
e State Kurve (“W
STC”, “W
SU-Curve”)
Wayn
e State Kurve (“W
STC”, “W
SU-Curve”)
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Abbrem
sung aus 1000 km/h
innert1.4 Sek., S
chlitten 22 g,
Körper 45 g
: Retinablutu
ng
John P. Stapp, “Fron
talaufprall” 1956
John P. Stapp, “Fron
talaufprall” 1956P
rof. D
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Bei H
eckkollisionenim Bereich
bis ca. Delta-
v des Fahrzeu
ges von 20 km
/h ist au
ch der
Kopfau
fprall an die K
opfstütze bzgl. G
ehirn-beschleunigung
unerheblich
(nich
t HWS!)
OhneKopfau
fprall, also beim Sch
leuder-
mech
anism
us, kön
nen selbst bei relativ
heftigen
Frontalkollision
enkeine erheblich
en
Gehirnbeschleunigungen
entstehen
.
Gehirn
verletzung O
HNE K
opfaufprall ??
Gehirn
verletzung O
HNE K
opfaufprall ??
Nein
!
Nein
!
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Die gefährlichen
Rotation
smech
anism
en ergeben
sich beim
Kopfau
fprall, nich
t aber bei frei schwingen
dem, u
m die y-
Achse (K
opf-Querach
se) „rotierenden
“ Kopf.
Publikation
en (T
ierversuche von
Ommaya, H
irsch) au
s den
70er Jahren
mit sch
weren
Gehirn
verletzungen
ohne
Kopfau
fprall werden
meist falsch
interpretiert.
Ausnahm
e:shaken
baby (mehrph
asig, komplex, rotatorisch
, Abriss von
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venen (Su
bduralh
ämatom
), intracerebrale
Blutung, R
etinablu
tung).
Rotation
sbeschleu
nigu
ng: M
issverständnisse
Rotation
sbeschleu
nigu
ng: M
issverständnisse
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Biom
echanisch
e Toleranz für M
TBI (B
eschleun
igung)
Biom
echanisch
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eschleun
igung)
Lin
ea
r Ac
ce
lera
tion
(m/s
2)
Angular Acceleration (rad/s2)
0
200
0
400
0
600
0
800
0
100
00
120
00
02
00
400
600
800
100
01
20
01
40
0
MT
BI
No
n-In
jury
A. K
ing, Wayne S
tate
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•Treffer
•Ohne K
ompensation
•Rotation
Kopf
•Sch
er-und Zu
gkräfte
•Rotation
sbeschleu
nigun
g
•Knock-ou
t
•Gefäh
rlich fü
r Gehirn
Wenn es beim
Boxen
schief g
eht .....
Wenn es beim
Boxen
schief g
eht .....
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Kopf-
und G
ehirn
rotationKopf
Kopf- -
und G
ehirn
rotationund G
ehirn
rotation
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19
•May PR
, Fuster, New
man P, H
irschmann A
. Woodpeckers and head injury. Lancet. 28;1(7957):454-5 (1976)
•Goldsm
ith W. T
he state of head injury biomechanics: past, present and future: Part 1 C
ritical Review
s in Biom
edical Engineering 29, 441-600 (2001)
•Oda J, Sakam
oo J, Sajano K. M
echanical Evaluation of the Stru
cture and Tissue of W
oodpecker and ist Shock Absorbing System
. JSME 49, N
o. 3, pp. 390-396 (2006)
Aufprallgesch
windigkeit 25 km
/h, 20 x p
ro Sekunde!
Der Sp
echt erträgt w
ähren
d 0.5 msein
e 10 x h
öhere
Kopfb
eschleu
nigu
ngen als d
er Mensch
(5000 g statt
500g). Beim
Hacken
wirken
maxim
al „nur“ 1500
g.
Ursach
en
•Gehirn
ist nur 2 G
ramm sch
wer
•wenig B
ewegu
ngsfreih
eit•
wenig G
ehirn
flüssigkeit C
SF•
weniger G
yri, grosse Kontaktfläch
e•
nur lin
eare Besch
leunigu
ng
•kein
e Rotation
en•
starke Halsm
uskeln
•Hyoid u
nd Zu
ngen
musku
latur sp
eziell geform
t
(Toleran
z mensch
liches G
ehirn
: 8o g währen
d m
ax. 3 ms)
Warum
fällt der Specht nicht bew
usstlos vom Baum?
Warum
fWarum
fä ällt der Specht nicht bew
usstlos vom Baum?
llt der Specht nicht bew
usstlos vom Baum?
Prof. D
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20
Der B
oxer mit orn
itholog
ischen Kenntnissen
Der B
oxer mit orn
itholog
ischen Kenntnissen
•Treffer, sieh
t „schlim
m“ au
s
•Aber: K
ompen
sation m
it
Nacken
musku
latur
•Kein
e Kopf-
und G
ehirn
rotation
•Nur axiale B
eschleun
igung
•Kein
Knock-ou
t
•Ungefäh
rlich fü
r Gehirn
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21
Tatsäch
liche K
ollision Auto -
Fussgän
gerTats
Tatsä äch
liche K
ollision Auto
chlich
e Kollision
Auto - -
Fussg
Fussg
ä änger
nger
Prof. D
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22
ψ
Fussgän
gerkollision, Seku
ndärau
fprallFussg
Fussg
ä ängerkollision
ngerkollision
, Sekund
, Sekundä ärau
fprallrau
fprall
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AB
CD
EF
AC
FE
D B
Fussgän
gerkollision 40 km
/h, Sekundärau
fprallFussg
Fussg
ä ängerkollision
ngerkollision
40 km/h,
40 km/h, SekundSekund
ä äraufprall
raufprall
Muser, A
GU
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Airbags fü
r Fussgän
ger ?Airbags f
Airbags fü ü
r r Fussg
Fussg
ä änger
nger ? ?