ISSN:
1433-0431
Keywords:
Key words Whiplash • Injury mechanism • Cervical spine • Biomechanics • Trauma
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Schlüsselwörter Beschleunigungstrauma
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Verletzungsmechanismus
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Halswirbelsäule
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Biomechanik
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Verletzung
Source:
Springer Online Journal Archives 1860-2000
Topics:
Medicine
Description / Table of Contents:
Zusammenfassung Im vorliegenden Artikel wird über eine neue Hypothese zur Biomechanik des Beschleunigungstraumas berichtet, die sich auf eine Serie von Experimenten an isolierten humanen Knochenbandpräparaten der Halswirbelsäule (HWS) stützt. Obwohl die mit dem Beschleunigungstrauma einhergehenden klinischen Symptome gut beschrieben sind, fehlt uns noch ein tieferes Verständnis des Verletzungsmechanismus. Es muß davon ausgegangen werden, daß die allgemein geteilte Ansicht, es handle sich um eine Hyperextensionsverletzung durch neuere experimentelle Studien nicht gestützt wird. In einem Laborversuch wurden 8 frische humane HWS-Präparate einer kontrollierten Serie von Beschleunigungstraumaexperimenten unterzogen. Vor und nach jedem Trauma wurde das jeweilige Präparat Funktionsröntgenaufnahmen und „flexibility test“ unterzogen, um Hinweise auf Ausmaß und Lokalisation der erlittenen Verletzung zu erlangen. Am Ende jeder Versuchsserie wurden CT-Scans, NMR und Kryomikrotomieschnitte angefertigt. Das Bewegungsverhalten der Präparate wurde während des Versuchs in allen Bewegungssegmenten mit Hochgeschwindigkeitskameras aufgezeichnet. Sowohl die Längenänderungen der A. vertebralis, als auch die relativen Kapseldehnungen der Intervertebralgelenke wurden mit speziell angefertigten Sensoren aufgezeichnet. Unsere Untersuchungen konnten die „Hyperextensionshypothese“ des Verletzungsmechanismus nicht bestätigen. Wir fanden eine nicht zu übersehende biphasische Antwort im Bewegungsverhalten der HWS beim Beschleunigungstrauma. In der 1. Phase des Unfalls nahm die HWS eine S-förmige Kurve mit Flexion der Halswirbelsäule in den oberen Bewegungssegmenten und Hyperextension in den unteren Bewegungssegmenten an. In der 2. Phase des Unfallablaufs befanden sich alle Abschnitte der HWS in Extension, wobei der Kopf maximal extentiert wurde. Verletzungen der ventralen Strukturen traten in den unteren Etagen während der 1. Phase des Unfalls auf, dies wurde durch Funktionsröntgenaufnahmen, „flexibility test“ und Bildbefunde bestätigt. Maximale dynamische Kapselbanddehnungen wurden in der Etage C6/C7 während der beginnenden S-Phase des Traumas beobachtet. Ganz ähnlich verhielt es sich mit der A. vertebralis, deren maximalen Elongation während der S-Phase des Beschleunigungstraumas auftrat. Verletzungen in der zweiten Phase konnten nicht beobachtet werden. Gestützt auf unsere experimentellen Befunde nehmen wir an, daß die untere HWS durch einen Hyperextensionsmechanismus geschädigt wird, während die HWS als Ganzes sich S-förmig verformt. Dies geschieht zu einem sehr frühen Zeitpunkt während des Unfalls noch bevor Hals und Nacken voll überstreckt sind. Bei höheren Stoßbeschleunigungen werden auch Verletzungen der oberen HWS wahrscheinlicher. Unsere Befunde erlauben ein tieferes Verständnis des Beschleunigungstraumas und sind ein Beitrag zur Verbesserung von Diagnose, Behandlung und Prävention dieser Verletzungen. Obwohl die Symptome, die mit einem Beschleunigungstrauma einhergehen können, gut beschrieben sind, bleibt unser tieferes Verständnis des Unfallmechanismus unvollkommen. Um so wichtiger ist ein elaboriertes Verständnis des Pathomechanismus, welches nach unserer Überzeugung den Schlüssel zu besserem Verständnis von klinischen Symptomen und effektiveren präventiven Strategien darstellt.
Notes:
Summary The article reports a new hypothesis of whiplash injury based on a series of experimental studies using isolated human cadaveric specimens. Although the clinical symptoms of whiplash are widely known, the understanding of the underlying injury mechanism is poor. The prevailing view of neck-hyperextension as the essential injury mechanisms was not supported by recent experiments. In a series of experiments using eight human cadaveric specimens which underwent experimental stepwise whiplash acceleration from 2.5 to 10.5 g functional radiographs and flexibility tests were performed at the end of each acceleration step. Ligament strains, vertebral alignment and elongation of the vertebral artery were monitored during the whiplash trauma by highspeed cinematography and specially designed transducers. After the trauma CT- and MRI-scans were taken and specimens were sectioned using Cryomicrotomy. We found a distinct bi-phasic kinematic response of the cervical spine to whiplash trauma. In the first phase the spine formed an S-shaped curve with flexion at the upper levels and hyper-extension at the lower levels. This phase was found to be the vulnerable phase of whiplash trauma. The largest dynamic elongation of the capsular ligaments was observed at the C6–C7 level during this initial S-shaped phase of whiplash. The maximum elongation of the vertebral artery could be observed synchronously in the first S-shaped curve of the cervical spine. In the second phase of whiplash all levels of the cervical spine were extented, so that the head reached is maximum extension. No injuries were observed in the second phase. We propose, based on our experimental findings, that with low accelerations the anterior structures of the lower cervical spine are injuried during the first phase of whiplash, when the cervical spine forms an S-shaped curve and before the neck is fully extended. At higher trauma accelerations there is also a tendency for the injuries to occur at upper levels of the cervical spine. Based on our findings the traditional view of whiplash as hyper-extension injury can be modified by a differentiated, time dependent, biphasic biomechanical model of the injury, thus allowing better and more effective injury prevention, diagnosis and therapy.
Type of Medium:
Electronic Resource
URL:
http://dx.doi.org/10.1007/PL00003468
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