第二十三章挥鞭伤的损伤机制

挥鞭伤（whipla 众inj ? ) ，即颈推的过度屈伸性损伤，它是由于汽车乘员头部与躯干不协调的加速或减速过猛所致。多见于机动车相撞或高速行驶的汽车突然刹车，致使乘员受到惯性作用，而使头颈部遇受屈伸性的外力作用所造成的头颈部组织结构的损伤。机动车保护装置，如安全带的使用增加了挥鞭伤的发生率。以往认为本病是单纯的软组织损伤，但随着对挥鞭伤研究的日益深人，特别是卜叨Rl 的出现，对其发生、发展和病理变化等有了进一步的认识。为了了解汽车追尾所致的人体脊柱损伤的复杂性，有必要了解车祸过程中的作用机制‘力学原理）。在车祸所致患者头颈的过伸和过屈阶段，各种不同的作用力（压缩力、拉伸力和剪力）作用于脊柱组织，直接引起包括挥鞭伤在内的各种头颈部组织损伤。因此，有必要定义和讨论一些物理学术语，以便能够充分讨论所遇到的问题。像惯性、质量、速度、动量、力、能、加速度和摩擦等这类术语在讨论机动车车祸中经常遇到。

第一节基本的物理学定义

重量：由于地球的吸引作用而使物体受到的力叫做重力，或者叫做重量。
惯性：一切物体都具有保持原来的运动状态（匀速直线运动或静止）的性质，我们把物体的这一性质叫做物体的惯性。
速度：是位移的时间变化率。它是矢量，描述运动的快慢和方向。
加速度：指速度的时间变化率。加速度也是矢量，描述速度的大小、方向随时间变化的快慢。
力：是物体间的相互作用。物体受力后，其运动状态或形状发生变化，换言之，力是物体获得加速度或发生形变的原因。
动量（? t ? ) ：是物质运动的一种量度，也是物质的基本属性之一。质点的动量定义是其质量与速度的乘积。
能（阴elgy ) ：能量是一个系统对另一个系统作功的本领。
功：作用在质点上的力在位移方向的分量与质点位移大小的乘积，即力对质点所作的功。摩擦：两个相互接触的物体相对运动或有相对运动的趋势时，在接触面上产生的阻碍它们相对运动的作用力称为摩擦力。可以说，摩擦是产生靡擦力的过程或现象。
质点（Pa 州de ) ；具有一定质量，而形状、大小可以不考虑的物体，称为质点。

第二节车辆追尾时的力学原理

发生在颈椎的绝大多数挥鞭伤是由于汽车追尾所致，这种情况一般发生在停泊的汽车遇到突然的撞击。由于撞击使得受撞击汽车向前移动、转向和发生加速度改变等，由此在描述汽车作用的力学原理时出现一系列难题。如果发生连环撞车，后面的汽车被追尾后加速度地撞- 4 18 一

向前面的汽车，这时又会出现其他一些问题。二次撞击的结果都是相同的，即引起撞击车辆的迅速减速（图23 一1 ）。为了了解对患者颈部的各种作用力，有必要了解运动车辆对患者整个躯干的影响。汽车保险杠和挡泥板的扭弯使得能量守衡定律和动量守衡定律的应用更加困难。
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图”一1 绝大多数汽车追尾搜击都是一个抽击点（P 田）
然而，有时会发生连环邃击，本图介绍了三辆汽车连环兹击时的情况，第2 和第3 辆汽车是处于静止状态的。通常拥击的时间很短，从O ' l 至0 . 2 秒不等，为分析人体躯千的受力情况，必须对汽车撞击时的力学机制进行分析

如果保险杠和挡泥板没有严重受损（吸收了能量），那么撞击车辆的能量和动量被传递给受到撞击的车辆。这种车辆相撞被称之为“弹性撞击”。对弹性撞击现象可以根据动量守衡定律来讨论。在撞击过程中，与撞击力相比所有外部作用力微不足道，可以忽略，这样可假设动量守衡。追尾撞击的外部作用力可以通过轮胎与地面摩擦生热使其作用能量耗散。摩擦力与许多因素有关，如有无刹车、轮胎的类型、路面情况（沥青、砂石或水泥路面）、被撞车辆的重量（即所谓的正常力）和天气情况（干燥、潮湿和结冰）等。应当对交通部门的事故报告认真地了解以确定外部摩擦力是否应忽略（如干燥路面，车辆没有明显地打滑）或必须说明一些情况（如打滑35 英尺可以减少对撞击车辆的作用能量）。如果对某个车祸的分析可以忽略其外部摩擦力，那么可以应用动量守衡定律，即撞击前后所有物体总的动量保持不变。
为了举例动量守衡定律，可计算图23 一1 中的1 号撞击点的情况。假设下列数值适合于图23 一1 中所示的头两辆汽车：l 号汽车的重量为4 000 磅，2 号汽车的重量是3 000 磅，1 号汽车的速度为巧脚h （英里／每小时）, 2 号汽车为静止状态。那么，这个系统的动量可以计算为：
P , . 2 = Pl ＋几＝( 4 000 丫15 ) + ( 3 000Xo ）二60000 磅一娜h
（质量x 速度）
如果车祸为弹性撞击，1 号汽车在碰撞后完全停止。那么，撞击后2 号汽车产生的速度可以计算为：

p : ,
VZ 二宕；, 20 mph
1 ，几2
被撞击车辆所产生的加速度直接关系到车内乘员的受伤情况。

用汽车重量的乘方和汽车一419 一

速度的乘方来计算被撞车辆的加速度。例如，以上面图23 一1 中的1 号和2 号汽车各项数值为例，来计算2 号汽车的加速度：

＿叭，? ? ? ? , r _ ? ．、．～口t _ L . ～、匆一二二气〕圣胜之阴岁二乍七l 牙以作用叼l 刊）‘》 L

＿塑一则些一0 . 2 秒

, 100 nlph ／秒

（如果碰撞的时间为0 . 2 秒）
追尾碰撞的时间‘一般是小于1 秒。一些研究人员已经对追尾进行了详细的研究。文献报告对保险杠相撞的时间从0 . 1 秒到0 . 2 秒不等。图23 一2 例举了在这极短时间内对被撞车辆加速度的测量。大多数研究人员利用与汽车水平加速度和落体相关的各种重力进行研究。一个重力单位（19 ）大约是10m / s 或是每秒速度增加30 英尺。段ve , y 研究证实在撞击时间为0 . 2 秒时，以8 mPh 的速度追尾，可以使被撞击的汽车产生29 的加速度。white 和Pa 句曲至指出撞击时间为0 . 1 秒，以18 kll 八（lo . sm 户）速度追尾的碰撞可使被撞汽车产生59 的水平

加速度。这个59 的加速度可致使大约50 ％的乘员发生脑挫伤。

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