頭部防護技術:裝備先進 仍需突破

田文靜 王浩

2010年11月29日～12月2日第27屆美國陸軍科學會議舉行，2011年2月16～17日美軍士兵計劃執行辦公室發起召開了頭部防護峰會，2011年2月23～25日美國陸軍舉行陸軍協會陸地勇士分會冬季研討暨展覽會……在這些會議上，科學家、戰術專家、醫學專家以及頭部防護專家共聚一堂，討論頭部防護的研究現狀并提出未來發展的愿景。

據統計，大約2/3的前線士兵從伊拉克或阿富汗戰場返回時，患有創傷后應激障礙和腦外傷等疾病。目前，在如何采取最優方法定量分析爆炸沖擊波對士兵頭盔和大腦的影響以及如何消除對他們日常行動及生活質量的長期潛在影響等方面，已有越來越多的研發計劃在開展。美國陸軍醫學研究與資源司令部目前負責管理535項相關研究計劃，總投入約7.5億美元。可見美軍對“頭部”的重視。

研制防護性能更優的頭盔

2011年秋天，派駐在戰場的士兵以及即將派駐的士兵可以把自己的先進戰斗頭盔（ACH）更換為Ceradyne公司的增強型戰斗頭盔（ECH），用士兵們的話來說，相當于從悍馬升級到了MRAP。

這兩種頭盔外觀相似，但ECH頭盔在性能上有較大改進，其是美國陸軍與海軍陸戰隊共同努力的成果。ECH頭盔比ACH頭盔略厚，并因設計不同，反而較ACH頭盔輕28～112g。更重要的是，ECH頭盔比ACH頭盔在防護性能上有較大提高。ECH頭盔原定的破片防護性能指標比ACH頭盔提高35%，但試驗證明，其防護性能提升50%以上。

ECH頭盔防護性能的提升是因為其一改ACH頭盔采用的凱夫拉纖維，而采用新型超高分子聚乙烯纖維復合材料，并且采用了一種新的工藝方法，即將熱塑材料預先成型，然后安裝進輕型頭盔外殼中。某種意義上而言，這種新工藝改變了美國防彈頭盔材料制造的工業基礎。

ECH頭盔業已服役，但美國軍方并未停止研制更好的頭盔的腳步，美國陸軍目前正在與海軍陸戰隊、工業部門等一起為乘車士兵和徒步士兵研制下一代頭盔系統。該頭盔系統采取“全面措施”防護頭部、臉部和頸部。以美國陸軍頭盔與電子顯示系統升級防護技術計劃為例，該計劃包括槍彈與破片防護、對面部口鼻處更有效的破片防護、環境感知功能、與夜視裝備的匹配措施以及改善聽力防護性能。該計劃將系統的各項功能進行了更優的平衡，減少了頸部負擔，在保證機動性、靈活性及佩戴裝備兼容性的同時，提升了士兵的作戰能力和全天候態勢感知能力。

完善頭盔傳感器

戰斗頭盔研發的另一項內容——頭盔傳感器項目也在不斷取得進展。

美國陸軍曾于2008年3月～2009年3月期間，為駐伊拉克和阿富汗部隊的士兵共配發了7000具第一代頭盔傳感器，用來收集作戰數據。而于2011年8月配發部隊的第二代頭盔傳感器相比第一代頭盔傳感器，在電源管理、存儲空間以及數據交換能力方面都進行了改進。

頭盔傳感器可以測量并記錄因簡易爆炸裝置（IED）等引起的爆炸事故以及導致頭部受鈍傷的撞擊事件中的沖擊波及爆炸的超壓數據。

頭盔傳感器并不像有些人猜測的那樣，只是個戰場診斷工具。其收集到的數據有助于救援人員更好地了解在爆炸事件或撞擊事件中的具體情況。

至于數據傳輸方法，研究人員表示，第二代傳感器可采用無線下載方式進行數據傳輸，無線傳輸可以方便士兵們的操作，也可像前一代一樣，通過連接USB進行數據傳輸。

建立腦外傷研究體系

槍彈、榴彈破片、撞擊以及簡易爆炸裝置導致的爆炸都有可能造成腦外傷。但這幾種傷害的內在機理不同，其作用特點也不相同，其中最難分析的是爆炸傷害。

目前所知，爆炸傷害能夠導致持久的神經與心理問題。人體護甲能夠保護肺部免受爆炸沖擊，而如何測量大腦在爆炸中所受的影響則是醫學專家仍待解決的難題。

軍事醫學專家認為，正確理解與剖析爆炸傷害中的生物力學機理是美國陸軍進行作戰、休整及醫療的關鍵所在。“腦外傷”這個詞本身引起了許多概念上的混淆，這其實是一類非常寬泛的損傷類型。目前有大量關于腦外傷的醫學研究報告，但研究焦點集中在關于腦外傷的認識差距上。關于腦外傷，有太多我們不了解的東西。

在醫學界，至今沒有一個可完全被臨床接受的客觀診斷，腦外傷的診斷主要基于爆炸事件中的當事人報告，以及一些在場人員的描述，再就是隨之而來的癥狀表現，而癥狀表現只會使人更加迷惑。因此，時至今日，醫學專家們仍在努力尋找能夠最終解決腦外傷判定標準的答案。

這些努力包括：

預防與保護

研究人員表示，至少有3種藥品或保健品（內含DHA成分）對大腦有保護作用，可以通過提供內含DHA（DHA，二十二碳六烯酸，俗稱腦黃金，是一種對人體非常重要的多不飽和脂肪酸）成分的藥品來減輕或改善爆炸對大腦造成的傷害。

早期探測

頭盔探測器遲早應具備此項功能。

評估

目前有一種應用于神經外傷診斷及傷員分類的方法，其通過檢測血液中的神經細胞蛋白質含量判斷細胞損傷程度，這類似于心臟病專家將酶或蛋白質含量作為心臟損傷判定指標的做法。專家們認為，血液檢測法很有前途，這是目前所知最有可能以客觀方法判斷腦外傷程度的檢測手段。美國食品與藥品署（FDA）已批準從現在起3年或更多時間內，將開展大規模臨床試驗，獲得成功后在醫院中推廣。最終目標是開發出手持式檢測設備，以應用于戰場環境，及時發現士兵的腦外傷疾患，以便得到及時治療。

治療

對于嚴重的腦外傷，目前還沒有特效的藥物治療手段。但在前期臨床試驗階段發現，有幾種藥品能產生較好的療效，其中包括新西蘭生產的NNZ-2566。它含有人類大腦激素的一種成分，能夠降低腦損傷程度。

對輕微和中度腦外傷，研究的重點在治療其慢性癥狀上。其中一個措施是采取高壓氧治療，即在一個帶壓力的房間內為傷員供應純氧。這種治療方法對腦外傷癥狀的確有所改善。

康復

陸軍正在研究客觀的、可重復使用的評估手段，來幫助判斷傷員能否重返崗位。評估手段包括武器使用、生理測量、平衡性以及其他內容。

頭盔測試尚需深入研究

目前，科學家們正在試驗室中針對各種不同的頭型進行爆炸試驗，為頭型建立矩陣，有的科學家正在為探尋頭部受傷的規律擬定研究指標。實際上，關于應該采用哪些研究指標尚未達成共識。

當彈頭擊中士兵的頭盔，頭盔會因為吸收撞擊能量而發生變形，導致頭盔內凹5.08～7.62cm，有時甚至更多。

而在頭盔內部，士兵的頭部與頭盔內壁之間有1.3～1.9cm的空隙。科學家們所需要做的是，借助試驗手段，精準地將這個形變過程還原出來。

理想情況下，科學家可以將撞擊速度、受力、接觸區域等因素結合起來研究。他們最感興趣的是，到底是哪種有效能量對士兵的頭部造成損傷。

下階段計劃

士兵計劃執行辦公室主辦的士兵頭部防護峰會上有人提出，希望將科學界、體育界、國防部門及醫學界的專家集中起來，共同研究由爆炸、破片撞擊引起的頭部損傷的防護和治療方案。

專家們目前已經確定出一個由爆炸引起的腦外傷的有效數學模型。約翰霍普金斯大學應用物理研究室的一個專家小組正在為這個有效模型建立檢驗標準。該模型將會被獨立審核，并將最終提交給美國國防衛生事務部，這一舉措有助于美國國防部將采取什么標準進行腦外傷判定。