航空救生——脊柱伤

军用战斗机已普遍采用弹射座椅进行救生。在弹射、开伞和着陆过程中，各种冲击性过载（加速度）可引起飞行人员脊柱骨折或脱位。据北大西洋公约组织六国的资料(1975)，弹射成功者脊柱骨折发生率在10～47%之间。我国(1960～1972)为19%。
脊柱损伤与下述因素有关：加速度的G值和增长率，冲击力的作用方向与作用时间，束缚系统的结构特点，弹射、开伞、着陆时身体的姿势，椅垫或伞带的弹性，肌肉的紧张程度以及脊柱的发育状况等。为改进救生装备，减少脊柱损伤，目前已对弹射跳伞脊柱损伤的原因、部位和分类，脊柱伤的医学鉴定及飞行人员脊柱的选拔标准进行了较深入的研究。
脊柱系由多数椎骨借椎间盘、关节、韧带连接而成。其作用是支持身体重量、保护脊髓和传递重力。根据生物动力学的观点，人体脊柱可分为前部及后部。前部由椎体、椎间盘和前、后纵韧带组成，作用是吸收压力，传递重力，减轻负荷；椎体主要成分为松质骨，故易被压缩。后部由椎弓、椎骨关节及其韧带组成，作用是稳定椎体及承受部分负荷。脊柱前部约传递80%的能量，后部约20%。身体处于正常姿势时，相邻椎体面互相平行，沿脊柱方向的作用力均匀分布于椎体，故能承受较大负荷。脊柱前屈时，重力集中于脊柱前部，易造成椎体前部压缩性骨折。向后伸展时脊椎后部负荷增加，由于有关节面和韧带支撑，故承受冲击性加速度的耐力较脊柱前屈或正常姿势时为高。但过度伸展，超过脊柱的弹性限度，仍可发生骨折。
脊柱骨折有多种分类法。Kazarian (1978)将脊柱伤分为三类：
❶压缩性骨折，包括椎体缘骨折、前楔形骨折、侧楔形骨折、横突骨折、棘突骨折、A型剥离骨折及肌肉痉挛性骨折。
❷骨折兼有脱位。
❸X线不可见骨折，包括Schmol结、神经弓骨折及B型剥离骨折。
根据脊柱骨折与脱位的机理又可分为：
❶过度屈曲型骨折。为冲击力作用时脊柱前屈所造成，可引起椎体前缘或前上缘压缩性骨折，或椎体扁平形压缩骨折，多发生于脊柱的胸腰段，通常是单一的椎体受累，也可波及邻近椎体，引起多椎体骨折。
❷过度伸展型骨折。冲击力作用时脊柱向后伸展所造成，可使椎体后部被压缩，椎间盘及前纵韧带破裂，关节突折断，甚至损伤脊髓。
❸冲击力直接造成骨折。脊柱任何部分都可累及，多为粉碎性骨折，软组织破坏较严重，常合并脊髓损伤。
弹射跳伞所引起的骨折，大多数属前楔形压缩性，即过度屈曲型骨折，脊柱后部一般不受损伤。Ewing (1973)分析79例弹射脊柱骨折，其中78例属前楔形压缩性骨折。过度伸展型骨折较少见，多由于跳伞时臀部着地、人向后倒，或弹射时自动固定躯干的惯性卷筒施加的力过大，超过脊柱耐限所致。
弹射跳伞所致脊柱骨折多发生于承受负荷较大、活动脊椎与不活动脊椎交界的部位。由于胸椎较颈椎、腰椎相对固定，胸、腰椎交界处活动度和负荷较大，故此处最易骨折。具体损伤部位还与作用力的方向、身体姿势、救生装备的类型有关。据大量统计资料，胸₅以下脊椎损伤的机率明显增加，其中又以胸₁₂及腰₁为最高。
弹射、开伞和着陆过程均可引起脊柱伤，但主要发生于弹射和着陆阶段。具体鉴别损伤发生于何阶段常有一定困难，应根据损伤的情况和部位，弹射跳伞时的条件，救生装备的种类，气象条件及着陆地形等综合判断。
弹射阶段 虽然弹射座椅设计规范中所确定的加速度各项参数均在人体耐受范围之内，但由于弹射时，安全带调整不当、椅垫弹性过大、环境温度升高及采取穿盖弹射等，可使弹射过载增加； 而弹射姿势不正确、座椅设计不合理、脊柱发育不良或弹射者年龄过大，又可使脊柱承受负荷的耐力降低。这些因素均可促使脊柱损伤，其中较为重要的因素是：
(1) 弹射前的姿势： 正确的姿势是使脊柱保持其自然的弯曲度，或脊柱胸腰段略向后伸展，此时脊柱能承受的负荷较大。脊柱过度弯曲，耐力即显著降低。弹射时，身体前屈，胸₁₂～腰₁处弯曲度最大，故此处骨折发生率也最高。由于座椅设计的一些缺陷，如椅背的形状不符合脊柱的自然弯曲度，躯干与大腿的夹角过大，脚蹬太高；肩带过松或飞行人员坐高超过设计标准等，均可使弹射时脊柱过度屈曲。飞机处于倒飞、螺旋、倾斜等复杂状态下弹射，也难以保持正确的弹射姿势。此时由于躯干缺乏支持，可造成脊柱大弧度弯曲。以上情况均促使弹射时脊柱骨折机率增加。
(2)动态响应效应： 椅垫弹性不合适，弹射时将会发生“超调”现象。采用合适的椅垫及拉紧束缚系统，可减少这种效应。
(3) 穿盖弹射： 某些情况下，可由弹射座椅击破舱盖作“穿盖弹射”。此时的弹射过载可能超出设计标准。由于弹射弹的冲击力受到舱盖阻挡，暂时贮存于筒内，而在穿盖瞬间，贮存的力与弹射力叠加，乃使过载显著增加。飞机设计时若考虑限制舱盖有机玻璃的厚度，则有助于减轻穿盖弹射的不利影响。
开伞阶段 在正常条件下，开伞冲击一般在人体耐受限度以内，很少引起脊柱损伤。自动开伞器控制失灵在高空高速下开伞，由于冲击力过大，可引起伤亡。开伞冲击力与开伞的高度、开伞前人-伞系统的运动速度、伞衣面积、开伞速度及人-伞系统的重量有关。在高空，由于人-伞系统临界速度(指物体自由降落过程中，空气阻力与物体重量相等时所达到的速度)较大，降落伞充气时间较短，故开伞冲击力增加：在2100m高度开伞，开伞冲击约为9G；在12000m开伞，平均为32G。近年来采用射伞枪加速开伞，使颈椎骨折率增加。据Glaister(1976)报道，英国A-5飞机10次弹射，有5例颈部受伤，其中2例死亡。颈部损伤的原因，一则因射伞枪使开伞冲击力增加；再则因开伞时间缩短，人的头、颈部尚来不及伸直，开伞时颈部呈弯曲状态所致。在飞机处于复杂状态下弹射，开伞时人体还可能受到横向及侧向加速度的作用，也易引起颈椎骨折或脱位。关于开伞冲击，目前尚缺少有效的防护方法。采用充气的头、颈固定装置，可能有助于减少颈部损伤。
着陆阶段 弹射与着陆冲击引起的脊柱骨折有时难以鉴别，故目前尚无着陆冲击引起脊柱骨折率的确切统计数字。着陆冲击与着陆的速度有关。前者与风速的平方及跳伞者体重的平方成正比。着陆时风速过大，肌肉松弛，地形崎岖不平，姿势不正确，均易造成脊柱骨折。弹射者未抛救生包，也可使着陆冲击增加。骨折的范围主要在胸12～腰3，发生于胸12～腰1者最多。由于着陆冲击时身体前屈，脊柱胸腰段交界处弯曲度最大，故易受损伤。着陆时尚可受到横向加速度的作用而导致脊柱骨折或脱位。应急弹射离机的飞行人员，由于跳伞训练少，负载重量大，着陆速度大，以及事先难以选择地形、时机等原因，其着陆损伤率远高于伞兵。
轻微脊柱骨折可完全无症状，故飞行人员弹射后应作X线检查。通过检查发现弹射者30～50%有脊柱骨折。常规检查应摄正位及侧位X线相。有些由X线也难以发现，但如损伤后2～6周有骨痂生成，即可证实骨折存在。脊柱前屈、后伸及侧弯位摄片，有助于发现脊椎间隙和韧带的损伤。断层X线相亦可采用。
飞行人员脊柱骨折治疗原则与一般脊柱骨折同。因多属压缩性骨折，一般不伤及神经组织，愈合后即可恢复飞行。骨折愈合部位骨质密度增加，再次弹射时很少在同一椎骨再发生骨折。极少数飞行人员脊柱后部骨折，常合并脊髓损伤。弹射跳伞脊柱伤可造成飞行人员长时间停飞或永久性停飞。有些虽已愈合恢复飞行，但遗有腰背痛症状。
近年在预防弹射脊柱损伤的研究方面取得一定进展，如利用动态响应指数预测脊柱损伤率，降低火箭弹射系统的冲量等，已使脊柱骨折发生率有所下降。但新型弹射救生装备又带来新的问题，如利用射伞枪加速开伞，过载值可能超过人体耐限；囊式弹射座舱，由于惯性卷筒施加于飞行人员肩部的力过大，或卷筒肩带支承点位置不当，脊柱骨折率竟高达40%以上。为进一步改进救生装备及作好有关的医学鉴定工作，当前主要进行以下几方面的研究：
❶采用动力模型研究脊柱对不同方向冲击性加速度的耐受限度。
❷研究不同弹射救生装备造成脊柱损伤的机理。
❸制订有关弹射跳伞脊柱伤的分类标准。
❹拟订选拔高性能飞机飞行人员医学条件中的脊柱标准。