簡易便攜式胸腰椎支具的設(shè)計(jì)

王季，林鵬，王斌，吳銀松，張偉

胸腰椎戰(zhàn)傷是高危戰(zhàn)創(chuàng)損傷的主要類型之一，初次損傷及繼發(fā)性持續(xù)損害導(dǎo)致高致死率、致殘率[1]。非戰(zhàn)時(shí)胸腰椎損傷的救治流程相對(duì)成熟，有充分的人力、物力和時(shí)間進(jìn)行保障。但在戰(zhàn)時(shí)條件下，尤其是在高原邊境地區(qū)作戰(zhàn)、海島作戰(zhàn)、海外作戰(zhàn)等時(shí)，救治手段難以得到有效開展。做好胸腰椎戰(zhàn)傷的現(xiàn)場急救與損傷控制將成為軍事醫(yī)學(xué)研究不可忽視的重要環(huán)節(jié)，研制適合胸腰椎戰(zhàn)傷急救的器材和早期處置技術(shù)具有重要的軍事意義和實(shí)用價(jià)值。

1 胸腰椎損傷的早期救治

1.1 非戰(zhàn)時(shí)胸腰椎損傷的早期救治

近年來，在歐美日等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)，胸腰椎骨折脫位導(dǎo)致的完全性脊髓損傷(spinal cord injury，SCI)比例正逐年下降，尤其是隨著專業(yè)化救援與直升機(jī)快速轉(zhuǎn)運(yùn)的普及，脊髓二次損傷的比例大幅降低，胸腰椎骨折脫位導(dǎo)致完全性SCI的比例下降至20%～30%[2]。多項(xiàng)研究表明，脊柱脊髓損傷的救治關(guān)鍵在于現(xiàn)場急救的規(guī)范性、損傷控制的始終性、休克糾正的快速性、途中轉(zhuǎn)運(yùn)的高效性、外科干預(yù)的及時(shí)性[3-4]。優(yōu)化脊柱脊髓損傷的綜合征治療管理模式，能最大程度地避免二次損傷，有效降低致死率和致殘率。不完全性SCI傷員因急救處理不當(dāng)而可能成為完全性SCI，且這是外科手術(shù)或康復(fù)訓(xùn)練所難以彌補(bǔ)的，因此，SCI的早期預(yù)防與急救搬運(yùn)比治療更重要。

1.2 胸腰椎戰(zhàn)傷的早期救治

不需要對(duì)骨傷進(jìn)行確定性處置是近年來戰(zhàn)傷救治的一項(xiàng)巨大變革[5-6]。骨折的臨時(shí)固定是在戰(zhàn)場環(huán)境進(jìn)行骨科損傷控制的核心要領(lǐng)，利用外固定器具是非常有效的措施。美軍在伊拉克、阿富汗戰(zhàn)場的戰(zhàn)傷救治中，成功運(yùn)用戰(zhàn)術(shù)區(qū)戰(zhàn)傷救治模式。這已被各國認(rèn)同為現(xiàn)代戰(zhàn)傷救治的主要標(biāo)志，戰(zhàn)場環(huán)境的“損傷控制策略”是其救治模式的核心變革[7]。其脊柱戰(zhàn)傷的損傷控制主要包括3個(gè)環(huán)節(jié)：(1)醫(yī)護(hù)兵對(duì)傷員的快速止血和損傷節(jié)段的有效固定；(2)在到達(dá)Ⅱ級(jí)階梯前，以獨(dú)立于地面系統(tǒng)的空中力量(直升機(jī)為主)進(jìn)行戰(zhàn)術(shù)后送；(3)前沿外科手術(shù)隊(duì)(forward surgical team，F(xiàn)ST)直接部署在戰(zhàn)術(shù)前線，實(shí)施外科緊急救治[8]。對(duì)于脊柱戰(zhàn)創(chuàng)傷，F(xiàn)ST的主要工作是控制傷情，包括創(chuàng)傷控制性手術(shù)、止血結(jié)扎、控制創(chuàng)面感染及骨折外固定，各種外固定支具或支架的需求已遠(yuǎn)超過各類骨科手術(shù)器械。

2 國內(nèi)外(軍內(nèi)外)的脊柱損傷外固定器材

目前國內(nèi)外(軍內(nèi)外)可用于脊柱脊髓損傷的外固定或搬運(yùn)轉(zhuǎn)運(yùn)的相關(guān)器材不少， 均有其各自相對(duì)適用的范疇，能否適用于我軍未來軍事斗爭的需求，有待商榷，下面是筆者檢索的國內(nèi)外(軍內(nèi)外)可用于脊柱戰(zhàn)傷的外固定或搬運(yùn)轉(zhuǎn)運(yùn)的器材。

2.1 擔(dān)架

傷員全身平躺在擔(dān)架上，由2位救護(hù)人員進(jìn)行轉(zhuǎn)移后送，鏟式擔(dān)架可用多根束帶將患者固定在擔(dān)架上。脊柱戰(zhàn)傷救治時(shí)的問題：(1)對(duì)于患者頭部、軀干固定并不牢靠，在搬運(yùn)過程中容易發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，導(dǎo)致脊柱損傷節(jié)段變形，發(fā)生二次損傷；(2)各類擔(dān)架主要用于傷員的搬運(yùn)，并非合適的脊柱損傷固定器材。

2.2 脊椎固定板

采用整體平移搬運(yùn)法或三人搬運(yùn)法，傷員背部緊貼脊柱板，使用頭部固定器將頭部固定在脊柱板上，四肢和身體軀干部則通過使用脊柱板自身帶有的束帶固定在板上。脊椎固定板在脊椎戰(zhàn)傷救治時(shí)的問題：(1)脊柱固定板的體積相對(duì)較大，不利于前沿戰(zhàn)場大量攜行，戰(zhàn)地救援時(shí)攜帶極為困難；(2)在救援時(shí)至少需要2～3人，并經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)后才能熟練掌握使用，以戰(zhàn)時(shí)狀況下的快速處置與高戰(zhàn)術(shù)要求，是難以大范圍應(yīng)用的。

2.3 脊柱固定支具及矯形支具

由軀干前側(cè)及后側(cè)相應(yīng)形狀的半環(huán)形板材及捆綁帶組成，能達(dá)到良好固定的目的，固定效果上可與傳統(tǒng)石膏相媲美。但對(duì)于戰(zhàn)時(shí)救援來說，其存在不足以下之處：(1)體積較大，不利于前沿戰(zhàn)場大量攜行，戰(zhàn)地救援時(shí)攜帶極為困難；(2)使用相對(duì)繁瑣，難以勝任戰(zhàn)傷的快速處置。

3 簡易便攜式胸腰椎支具的設(shè)計(jì)思路

3.1 設(shè)計(jì)目的

通過簡易便攜式胸腰椎支具設(shè)計(jì)，為我軍胸腰椎戰(zhàn)傷支具的研制提供思路與前期技術(shù)探索，改進(jìn)我軍胸腰椎戰(zhàn)傷救治器材，優(yōu)化胸腰椎戰(zhàn)傷的現(xiàn)場急救、損傷控制流程，提高脊柱脊髓傷員現(xiàn)場救治能力。

3.2 設(shè)計(jì)原理

優(yōu)化并結(jié)合民用脊柱固定支具、氣囊支具、四肢負(fù)壓夾板的設(shè)計(jì)和固定原理，在保留民用脊柱支具的關(guān)鍵力學(xué)部位的基礎(chǔ)上，以氣囊替代脊柱支具的部分板材結(jié)構(gòu)，以改良折疊板為支撐，通過氣囊延展，完成胸腰椎戰(zhàn)傷的一體化固定，實(shí)現(xiàn)支具的小型化、易攜帶、操作簡便、安全可靠等性能。設(shè)計(jì)原理見圖1。

圖1 簡易便攜式胸腰椎支具的設(shè)計(jì)原理

3.3 支具規(guī)格數(shù)據(jù)的采集

對(duì)100名20～40歲人員的胸腰椎高度、圍度進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，年齡(28.4±4.6)歲，身高(178.6±7.6)cm，體質(zhì)量(74.5±6.2)kg。

3.3.1 數(shù)據(jù)的采集 支具前方固定范圍為胸骨柄至恥骨聯(lián)合平面，長度(56.3±3.3)cm，長度范圍52～60 cm；支具后方固定范圍為胸1棘突至骶3平面，長度(54.6±3.6)cm，長度范圍50～59 cm；支具側(cè)方固定范圍為腋窩下緣至髂前上棘平面，長度(40.8±3.2)cm，長度范圍37～44 cm。支具圍度：參考乳頭平面胸圍與髂骨翼平面臀圍，乳頭平面胸圍(94.6±8.2)cm，范圍為84.2～103.4 cm，髂骨翼平面臀圍(95.3±7.5)cm，范圍為85.6～102.5 cm。

3.3.2 支具的規(guī)格 軀干前方長度設(shè)定為60 cm，側(cè)方長度設(shè)定為45 cm，后方長度為60 cm，支具圍度設(shè)定為120 cm，使得全型號(hào)支具能夠適用于我軍絕大多數(shù)胸腰椎戰(zhàn)創(chuàng)傷員。

3.4 支具各構(gòu)件的詳細(xì)設(shè)計(jì)

支具分為充氣球囊、可折疊支撐板、支撐板放置袋、魔術(shù)貼(內(nèi)/外)、捆綁帶、捆綁帶固定構(gòu)件、充氣裝置7個(gè)部分。剛性固定部分為支撐板，后方支撐胸1棘突至骶骨縱軸，側(cè)方支撐腋下肋弓至髂骨翼縱軸，前方支撐胸骨柄至恥骨聯(lián)合縱軸。軀干束縛帶由尼龍彈性布、充氣球囊、魔術(shù)貼、捆綁帶組成，通過魔術(shù)貼環(huán)形約束、氣囊充氣充填、捆綁帶約束肩胛-胸骨，達(dá)到胸腰椎及軀干的環(huán)形約束，實(shí)現(xiàn)軟固定功效。

充氣球囊分布于支具前方、側(cè)方及后方的腹側(cè)面， 材質(zhì)為聚氨酯/尼龍多層復(fù)合膜，氣囊大小為10 cm×5 cm，氣囊之間通聯(lián)后呈柱狀分布，充氣壓力設(shè)定為(40±20)N。見圖2所示。充氣裝置為橡膠材質(zhì)，可按壓充氣，前端安裝有放氣閥，用于調(diào)節(jié)充氣球囊內(nèi)的壓力。管路固定座為塑料材質(zhì)，用于充氣軟管和充氣球囊的連接和固定，通過粘接方式與充氣球囊連接。見圖3所示。

圖2 充氣球囊

圖3 充氣裝置與管路固定座

支撐板設(shè)計(jì)為可折疊狀，為高強(qiáng)度鋁合金材質(zhì)，可插于軀干束縛帶的支撐板放置袋中，后方1枚，前方1枚，側(cè)方1枚，尺寸規(guī)格為：前支撐板40 mm×600 mm×3 mm，后支撐板40 mm×600 mm×3 mm，側(cè)方支撐板40 mm×450 mm×3 mm。見圖4所示。支撐板放置袋為植絨布材料縫合而成，正面留有缺口用于放置支撐板，每枚支撐板匹配2個(gè)放置袋，便于根據(jù)圍度大小調(diào)整支撐板安放位置。見圖5所示。

圖4 支撐板

圖5 支撐板放置袋

4 簡易便攜式胸腰椎支具的應(yīng)用

2019年5-12月，選擇21例胸腰椎骨折患者使用簡易便攜式胸腰椎支具，年齡(43.3±6.2)歲，其中胸8椎體骨折1例，胸10椎體骨折1例，胸11椎體骨折1例，胸12椎體骨折4例，腰1椎體骨折7例，腰3椎體骨折7例。在術(shù)前檢查搬運(yùn)、床位更換、手術(shù)室入室搬運(yùn)過程中，簡易便攜式胸腰椎支具均能較好地固定損傷椎體節(jié)段，患者主觀疼痛感受輕微，明顯優(yōu)于既往單純擔(dān)架床搬運(yùn)。在術(shù)后康復(fù)過程中進(jìn)行佩戴，明顯優(yōu)于既往使用的腰圍保護(hù)效果，能達(dá)到胸腰椎定制支具的大部分固定效果。同時(shí)，由于氣囊的充填作用，均無壓瘡發(fā)生，患者主觀舒適度滿意。

5 結(jié)論

簡易便攜式胸腰椎支具以胸骨、胸椎棘突、肋弓、骶骨、髂骨翼、恥骨聯(lián)合作為力學(xué)支點(diǎn)，通過魔術(shù)貼環(huán)形約束、氣囊充氣充填、捆綁帶約束的協(xié)同作用，達(dá)到胸腰椎骨折的剛性固定與軟固定，獲得胸腰椎3個(gè)平面、6個(gè)方向的穩(wěn)定。在保留民用胸腰椎骨折支具的關(guān)鍵力學(xué)部位的基礎(chǔ)上，以氣囊替代脊柱支具的部分板材結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)胸腰椎支具的小型化、簡易化，具有體積小、易攜帶、操作簡便、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，便于在戰(zhàn)場前沿大量攜帶，快速展開，為我軍胸腰椎戰(zhàn)傷支具的研制提供參考思路，具有一定的軍事意義和實(shí)用價(jià)值。