[發明專利]用于緩解由震蕩力或沖擊力引起的創傷性腦損傷和其他傷害的設備和系統

在審

• 申請號: 201580046327.5
• 申請日: 2015-06-25
• 公開（公告）號: CN106604685A
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 大衛·W·史密斯;凱文·約翰·維蒂托;賈米森·約瑟夫·福洛特;查德·邁克爾·利德;約瑟夫·A·菲舍爾;約翰·斯蒂茨
• 申請（專利權）人: TBI創新有限責任公司;桑希爾研究股份有限公司
• 主分類號: A61B17/132
• 分類號: A61B17/132
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司11227
• 代理人: 魏金霞,高源

對相關申請案的交叉引用

技術領域

本公開內容總體上涉及用于降低暴露于震蕩性事件的影響的系統。

背景技術

創傷性腦損傷(TBI)仍然是45歲以下人群死亡和發病的最常見原因之一，即使在西方社會中也是如此。據報道，僅在美國每年有170萬人患TBI，導致每年總花費超過600億美元。歷史上，防止顱骨和腦損傷的重點放在使用頭盔作為外部頭蓋的保護。該方法從根本上來說是有缺陷的，因為頭盔僅僅主要對于穿透性腦損傷和顱骨骨折提供益處。而穿透性腦損傷和顱骨骨折在民間的頭部損傷中占很小的一部分。軍方統計數據顯示，即使在戰場上，也是不超過0.5％的TBI來自穿透的物體。然而，軍事人員和運動員都要經受未被頭盔緩解并且對大腦造成震蕩性損傷的高速的加速-減速機制。很大程度上，人腦的在顱腔內的運動的相對自由度傾向于直線力矢量和旋轉力矢量兩者，其中合力能量吸收導致細胞破裂和功能障礙，有時伴隨延遲的細胞死亡。

顱骨和椎管僅容納神經組織、結締組織和脂肪細胞及其間質、血液和腦脊液(CSF)。非流體內容物不完全填充由顱骨和骨性椎管限定的剛性容器，從而留下被流體組分占據的“儲備容積”。容器內針對給定壓力變化的容積變化被稱為“順應性(compliance)”。在(由于系統的高順應性帶來的)低容器壓力下，發生顱骨和骨性椎管的內容物的體積在儲備容積的范圍內增加。顱骨的加速或減速可能導致當腦和流體與顱骨的內部碰撞時顱骨與其內容物之間的不同的加速或減速。TBI可能由于腦沖擊顱骨而導致的組織和血管的壓縮、拉伸或撕扯而發生。考慮到哺乳動物腦的半固體性質，這種效應被稱為“SLOSH(晃動)”。

雖然頭盔能有效防止不常見的顱骨穿透或骨折，但是頭盔對于限制SLOSH的影響幾乎無能為力。通過增大腦的流體內容物的壓力來緩解SLOSH能夠通過降低腦的可壓縮性來顯著地降低對腦組織或其血管造成損傷的傾向。可壓縮性的降低導致被腦吸收的動能、聲能、熱能和振動能減少。

產生TBI的同樣的震蕩性事件還可能對內耳、脊髓和眼睛的結構產生破壞性的影響。注意到感覺神經性聽力喪失在TBI中以85％的比率發生。由于急性爆炸性創傷導致的對聽覺系統的并發損傷和由此造成的創傷性腦損傷占整個2004年伊拉克自由行動期間海軍陸戰隊中全部損傷的四分之——最常見的單一損傷類型。聽覺功能障礙已成為最普遍的個人兵役相關的殘疾，每年的補償總額超過10億美元。

雖然人們可能認為是爆炸波引起鼓膜破裂和聽骨鏈中斷(因此導致傳導性聽力喪失)，但是可獲得的聽力學報告顯示純感覺神經性喪失是患者中最普遍類型的聽力喪失。從1999年至2006年進行的觀察研究發現，58％的抱怨聽力喪失的現役士兵被診斷為純感覺神經性喪失。根據該研究的數據顯示38％的與爆炸相關的TBI患者也報告有感覺神經性耳鳴(耳朵里作響)。

感覺神經性聽力喪失的部位是被稱為耳蝸和前庭器官(半規管)的內耳結構。這兩種結構都是流體填充的，因此易受SLOSH誘發的能量吸收。耳蝸的鼓室和前庭管也被流體填充，并且將壓力和流體波傳遞到螺旋器(corti氏器)的微毛細胞。聽覺毛細胞直接對它們浸沒于其中的液體中的振動做出反應，而不是對耳蝸管中的橫向振動做出反應。耳蝸及其相關聯的毛細胞對SLOSH能量吸收特別敏感。

總共140ml的CSF體積中的約30ml(21％)存在于脊髓軸內，并且CSF系統的約三分之一的順應性歸因于脊髓室。如在腦中，增大脊髓室內的CSF的壓力因提高脊柱的內容物的彈性而降低脊髓室對震蕩損傷的敏感性，由此減少受到震蕩力時被脊柱內容物吸收的能量的量。

在伊拉克自由行動OIF中的軍事傷亡報告中的207例嚴重眼損傷中，百分之八十二是由爆炸和爆炸碎片造成的。在沙漠盾牌行動和沙漠風暴行動期間，在戰斗支援醫院看到的所有戰場傷病中眼睛受傷占百分之十三(19/149)。眼前房出血(前房內的出血)和創傷性白內障是閉合性眼外傷中最常見的表現，大多數(67％)的眼睛承受眼眶損傷。在持續自由行動中經歷戰斗眼部創傷(COT)的服役軍人中，66％也有TBI。簡單地說，大約三分之二的與戰斗相關的眼傷是封閉的沖擊波能量吸收導致破裂。