Brucharten des Schädels Hirnverletzung AGU Zürichs7becc80aee0d5b25.jimcontent.com/download/version/...Prof. Dr. med. Felix Walz GMTTB Gründungssymposium Konstanz 8.-9.4.2011 3 a:

Prof. D

r. med. Fe

lix W

alz

GMTTB Gründungssymposium Konstanz 8.GMTTB Gründungssymposium Konstanz 8.--9.4.20119.4.2011

1

Biom

echanik der trau

matisch

en

Hirn

verletzung

Biom

echanik der trau

matisch

en

Hirn

verletzung

Felix Walz

Arbeitsgru

ppe für U

nfallm

echanik A

G

AGU Zü

rich

Prof. D

r. med. Fe

lix W

alz


2

Rechtsm

edizin

19. Ja

hrhundert:

„Die Richtung der Gewalt b

estim

mt die Richtung der Fractur“

Biegungsbruch

= direkter B

ruch durch geformte K

raft am

Ort der E

inwirkung.

Rückschluss auf „W

erkzeug“möglich. Form

en: Impressionsfraktur

mit B

ruchzentrum, Lochbruch, T

errassenbruch.

Berstu

ngsbruch

= indirekter B

ruch. Flächige Krafteinw

irkung durch V

erformung des gesam

ten Schädels (Zugspannung), z.B.

Sturz auf Strasse aus dem Stand (20 km

/h Aufprall).

Brucharten

des Schädels

Brucharten

des Schädels

Prof. D

r. med. Fe

lix W

alz


3

a: S

chädeldeformation ohn

e und mit

Fraktur

Falls Fraktur: Kraftrichtu

ng

b und d: Positiver und negativer D

ruck

sowie D

ruck-, Stossw

ellen

c: Relativbew

egung des Gehirns gegen-

über dem irregulär verform

ten Schädel

ab

cd

Verletzu

ngsm

echanism

en breitfläch

igVerletzu

ngsm

echanism

en breitfläch

ig

Prof. D

r. med. Fe

lix W

alz


4

Es fo

lgen 19 Seite

n der d

etaillie

rten Defin

ition

Asso

ciatio

n of A

utomotiv

e Medicin

e AAAM, A

bbreviated In

jury S

cale, A

IS

Was ist ein

e „schwere H

irnverletzu

ng“

????Was ist ein

e „schwere H

irnverletzu

ng“

????

Prof. D

r. med. Fe

lix W

alz


5

Befra

gung von Universitä

ts-und Kantonssp

itälern im

Hinblick

auf d

ie leich

te traumatisch

e Hirn

verletzung(„M

TBI, L

THV,

Commotio

cerebri, S

HT Grad I“):

50% se

hen cu

t off zu

schwerer H

irnverle

tzung bei G

CS 14

30% se

hen cu

t off zu

schwerer H

irnverle

tzung bei G

CS 13

15% se

hen cu

t off zu

schwerer H

irnverle

tzung bei G

CS 11

Zusammenfassu

ng:

„Die Verso

rgungsqualitä

t der V

erunfallte

n nach einer le

ichten

MTBI ist in

der S

chweiz se

hr in

homogen“(Euphemism

us !)

Joh

ann

es S et al.: L

eichte trau

matisch

e Hirn

verletzu

ng: A

ku

tverso

rgu

ng u

nd

Verlau

f.

Su

va

Med

izin M

itteil 79

, 8-1

9 (2

00

9)

Suva Stu

die 2009, CH-Kliniken

(Johannes et al. 2009)Su

va Studie 2009, C

H-Kliniken

(Johannes et al. 2009)

Prof. D

r. med. Fe

lix W

alz


6

„Nich

t mehr le

ichte Hirn

verle

tzung“:

45% se

hen den cu

t off b

ei >

10 Min. B

ewusstlo

sigkeit

15% se

hen den cu

t off b

ei >

30 Min. B

ewusstlo

sigkeit

20% se

hen den cu

t off b

ei >

60 Min. B

ewusstlo

sigkeit

5% se

hen den cu

t off b

ei >

360 Min. (sic) B

ewusstlo

sigkeit.

„Besonders e

indrücklich

ist, wie häufig

Kopfsch

merze

n, Ü

belkeit

und Erbrechen als h

inreich

ende D

iagnosekrite

rien fü

r eine M

TBI

genannt w

urden; d

iese Symptome tre

ten zw

ar h

äufig

nach einer

MTBI a

uf, sin

d aber u

nspezifisch

e Symptome und fü

r sich alleine

genommen nich

t beweise

nd fü

r das V

orlie

gen einer M

TBI“.

Dies e

ntsp

richt n

icht d

en Rich

tlinien der E

FNS

(Vos P

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t al: E

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jury

: report o

f an E

FN

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rce. E

ur

J N

euro

l 9, 2

07-1

9 (2

002))

Also

bitte

: „Was ist e

ine sch

were Hirn

verle

tzung in

der S

chweiz ??“

Suva Stu

die 2009, CH-Kliniken

(Johannes et al. 2009)Su

va Studie 2009, C

H-Kliniken

(Johannes et al. 2009)

Prof. D

r. med. Fe

lix W

alz


7

Verletzu

ngsm

echnism

en breitfläch

igVerletzu

ngsm

echnism

en breitfläch

ig

Breitflä

chig (stu

mpf, O

bjekt sch

wer),

Bewegter K

opf,

Kopf-B

esch

leunigung

Kopf-V

erzö

gerung

Mit

wesen

tlicher G

eschwindigkeitsän

deru

ng d

es Kopfes,

„freier Kopf“:

•Kopftran

slation, K

opfrotation, m

orphologisch

e Elemente des B

eschleu

nigu

ngs-

bzw. R

otationstrau

mas, Sch

erkräfte, Druckgradien

ten

•Ev. D

iffuse A

xonal In

jury D

AI, C

ontre-C

oup, gliding

contusions,

Brücken

venenabrisse, in

izial eher B

ewusstlosigkeit

•Even

tuell m

it Hautbefu

nd, e

her B

erstu

ngsfra

ktur

oder

Prof. D

r. med. Fe

lix W

alz


8

Breitflächig (stum

pf, Kopf an festem

Objekt

anliegend)

OhneGeschw

indigkeitsänderung des Kopfes, da „fixierter K

opf“:

•Es fehlen die m

orphologischen E

lemente des B

eschleunigungs-

Rotationstraum

as, „nur“ K

ompression

•Keine

DAI, kein C

ontre-Coup, keine gliding contusions, keine

Brücken

venenabrisse, inizial eher keineBew

usstlosigkeit (ausser bei

massiver K

ompression)

•Even

tuell m

it Hautbefu

nd, e

herBerstu

ngsfra

ktur

Verletzu

ngsm

echnism

en breitfläch

igVerletzu

ngsm

echnism

en breitfläch

ig

Prof. D

r. med. Fe

lix W

alz


9

=> Su

bduralh

ämatom

Verletzu

ngsm

echanism

en: B

rücken

venen

Verletzu

ngsm

echanism

en: B

rVerletzu

ngsm

echanism

en: B

rü ückenven

encken

venen

Prof. D

r. med. Fe

lix W

alz


10

Verletzu

ngsm

echnism

en klein

flächig

Verletzu

ngsm

echnism

en klein

flächig

Lokal konzen

triert (scharf/h

albscharf)

Biegu

ngsfraktu

rsystem

Ohnewesen

tliche G

eschwindigkeitsän

deru

ng d

es Kopfes

•Hautbefu

nd, ev. lo

kale Biegungsfra

ktur, direkte (lokale) G

ehirn

verletzung

•Kaum Kopftran

slation, kau

m m

orphologisch

e Elemente des B

eschleu

nigu

ngs-

bzw.

Rotation

straumas, kau

m Sch

erkräfte, kaum Druckgradien

ten

•Kein

e DAI, kein

Contre-C

oup etc.

•Seku

ndärb

efunde (Ö

dem

, Häm

atom etc.), ev. Pen

etration

•Spezialfall Sch

uss m

it generalisierten

Sekundärb

efunden

Prof. D

r. med. Fe

lix W

alz


11

Hoher

Druck

Tiefer

Druck

Film: T

. Gennarelli

Schuss: Sim

ulation

Projektil in Gehirn

Schuss: Sim

ulation

Projektil in Gehirn

Schuss: Sim

ulation

Projektil in GehirnP

rof. D

r. med. Fe

lix W

alz


12

Wayn

e State Kurve (“W

STC”, “W

SU-Curve”)

Wayn

e State Kurve (“W

STC”, “W

SU-Curve”)

Prof. D

r. med. Fe

lix W

alz


13

Abbrem

sung aus 1000 km/h

innert1.4 Sek., S

chlitten 22 g,

Körper 45 g

: Retinablutu

ng

John P. Stapp, “Fron

talaufprall” 1956

John P. Stapp, “Fron

talaufprall” 1956P

rof. D

r. med. Fe

lix W

alz


14

Bei H

eckkollisionenim Bereich

bis ca. Delta-

v des Fahrzeu

ges von 20 km

/h ist au

ch der

Kopfau

fprall an die K

opfstütze bzgl. G

ehirn-beschleunigung

unerheblich

(nich

t HWS!)

OhneKopfau

fprall, also beim Sch

leuder-

mech

anism

us, kön

nen selbst bei relativ

heftigen

Frontalkollision

enkeine erheblich

en

Gehirnbeschleunigungen

entstehen

.

Gehirn

verletzung O

HNE K

opfaufprall ??

Gehirn

verletzung O

HNE K

opfaufprall ??

Nein

!

Nein

!

Prof. D

r. med. Fe

lix W

alz


15

Die gefährlichen

Rotation

smech

anism

en ergeben

sich beim

Kopfau

fprall, nich

t aber bei frei schwingen

dem, u

m die y-

Achse (K

opf-Querach

se) „rotierenden

“ Kopf.

Publikation

en (T

ierversuche von

Ommaya, H

irsch) au

s den

70er Jahren

mit sch

weren

Gehirn

verletzungen

ohne

Kopfau

fprall werden

meist falsch

interpretiert.

Ausnahm

e:shaken

baby (mehrph

asig, komplex, rotatorisch

, Abriss von

Brücken

venen (Su

bduralh

ämatom

), intracerebrale

Blutung, R

etinablu

tung).

Rotation

sbeschleu

nigu

ng: M

issverständnisse

Rotation

sbeschleu

nigu

ng: M

issverständnisse

Prof. D

r. med. Fe

lix W

alz


16

Biom

echanisch

e Toleranz für M

TBI (B

eschleun

igung)

Biom

echanisch

e Toleranz für M

TBI (B

eschleun

igung)

Lin

ea

r Ac

ce

lera

tion

(m/s

2)

Angular Acceleration (rad/s2)

0

200

0

400

0

600

0

800

0

100

00

120

00

02

00

400

600

800

100

01

20

01

40

0

MT

BI

No

n-In

jury

A. K

ing, Wayne S

tate

Prof. D

r. med. Fe

lix W

alz


17

•Treffer

•Ohne K

ompensation

•Rotation

Kopf

•Sch

er-und Zu

gkräfte

•Rotation

sbeschleu

nigun

g

•Knock-ou

t

•Gefäh

rlich fü

r Gehirn

Wenn es beim

Boxen

schief g

eht .....

Wenn es beim

Boxen

schief g

eht .....

Prof. D

r. med. Fe

lix W

alz


18

Kopf-

und G

ehirn

rotationKopf

Kopf- -

und G

ehirn

rotationund G

ehirn

rotation

Prof. D

r. med. Fe

lix W

alz


19

•May PR

, Fuster, New

man P, H

irschmann A

. Woodpeckers and head injury. Lancet. 28;1(7957):454-5 (1976)

•Goldsm

ith W. T

he state of head injury biomechanics: past, present and future: Part 1 C

ritical Review

s in Biom

edical Engineering 29, 441-600 (2001)

•Oda J, Sakam

oo J, Sajano K. M

echanical Evaluation of the Stru

cture and Tissue of W

oodpecker and ist Shock Absorbing System

. JSME 49, N

o. 3, pp. 390-396 (2006)

Aufprallgesch

windigkeit 25 km

/h, 20 x p

ro Sekunde!

Der Sp

echt erträgt w

ähren

d 0.5 msein

e 10 x h

öhere

Kopfb

eschleu

nigu

ngen als d

er Mensch

(5000 g statt

500g). Beim

Hacken

wirken

maxim

al „nur“ 1500

g.

Ursach

en

•Gehirn

ist nur 2 G

ramm sch

wer

•wenig B

ewegu

ngsfreih

eit•

wenig G

ehirn

flüssigkeit C

SF•

weniger G

yri, grosse Kontaktfläch

e•

nur lin

eare Besch

leunigu

ng

•kein

e Rotation

en•

starke Halsm

uskeln

•Hyoid u

nd Zu

ngen

musku

latur sp

eziell geform

t

(Toleran

z mensch

liches G

ehirn

: 8o g währen

d m

ax. 3 ms)

Warum

fällt der Specht nicht bew

usstlos vom Baum?

Warum

fWarum

fä ällt der Specht nicht bew

usstlos vom Baum?

llt der Specht nicht bew

usstlos vom Baum?

Prof. D

r. med. Fe

lix W

alz


20

Der B

oxer mit orn

itholog

ischen Kenntnissen

Der B

oxer mit orn

itholog

ischen Kenntnissen

•Treffer, sieh

t „schlim

m“ au

s

•Aber: K

ompen

sation m

it

Nacken

musku

latur

•Kein

e Kopf-

und G

ehirn

rotation

•Nur axiale B

eschleun

igung

•Kein

Knock-ou

t

•Ungefäh

rlich fü

r Gehirn

Prof. D

r. med. Fe

lix W

alz


21

Tatsäch

liche K

ollision Auto -

Fussgän

gerTats

Tatsä äch

liche K

ollision Auto

chlich

e Kollision

Auto - -

Fussg

Fussg

ä änger

nger

Prof. D

r. med. Fe

lix W

alz


22

ψ

Fussgän

gerkollision, Seku

ndärau

fprallFussg

Fussg

ä ängerkollision

ngerkollision

, Sekund

, Sekundä ärau

fprallrau

fprall

Prof. D

r. med. Fe

lix W

alz


23

AB

CD

EF

AC

FE

D B

Fussgän

gerkollision 40 km

/h, Sekundärau

fprallFussg

Fussg

ä ängerkollision

ngerkollision

40 km/h,

40 km/h, SekundSekund

ä äraufprall

raufprall

Muser, A

GU

Prof. D

r. med. Fe

lix W

alz


24

Airbags fü

r Fussgän

ger ?Airbags f

Airbags fü ü

r r Fussg

Fussg

ä änger

nger ? ?

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