Изследователски център за травми, Медицински колеж в Уисконсин, Милуоки, Уисконсин, Съединени американски щати, Изследователски център за контрол на нараняванията и Център за изследване на затлъстяването и състава на тялото, Университетско училище по обществено здраве на Zhejiang, Ханджоу, Китай

горната

Отдел за машинно инженерство, Университет на Алабама в Бирмингам, Бирмингам, Алабама, Съединени американски щати

Изследователски център за нараняване на принадлежността, Медицински колеж в Уисконсин, Милуоки, Уисконсин, Съединени американски щати

Отдел за машинно инженерство, Университет на Алабама в Бирмингам, Бирмингам, Алабама, Съединени американски щати

Отделение по здравеопазване на населението, Отдел по биостатистика, Медицински колеж в Уисконсин, Милуоки, Уисконсин, Съединени американски щати

Изследователски център за наранявания на връзки, Медицински колеж в Уисконсин, Милуоки, Уисконсин, Съединени щати, Неврохирургична лаборатория по неврология, Медицински колеж в Уисконсин, Милуоки, Уисконсин, Съединени американски щати

Изследователски център за затлъстяване на партньорството, болница „Сейнт Лука“ и Институт по човешко хранене, Колеж на лекари и хирурзи на Университета Колумбия, Ню Йорк, Ню Йорк, Съединени американски щати

Партньорски център за научни въпроси, Merck & Co., Rahway, Ню Джърси, Съединени американски щати

Отдел по биостатистика и Център за изследване на храненето и затлъстяването, Университет на Алабама в Бирмингам, Алабама, Съединени американски щати

  • Шанкуан Жу,
  • Джонг-Ън Ким,
  • Сяогуанг Ма,
  • Алън Ши,
  • Пурушотам В. Лауд,
  • Франк Пинтар,
  • Уей Шен,
  • Стивън Б. Хеймсфийлд,
  • Дейвид Б. Алисън

Фигури

Резюме

Заден план

Мъжете са склонни да имат повече маса на горната част на тялото и мазнини, отколкото жените, физическа характеристика, която може да ги предразположи към тежки наранявания с катастрофи (MVC), особено в определени области на тялото. Това проучване изследва регионално нараняване на тялото, свързано с MVC, и връзката му с наличието на затлъстяване на водача, използвайки данни от реалния свят и симулация на компютърни катастрофи.

Методи и констатации

Данните от реалния свят са от 2001 до 2005 г. Национална система за вземане на проби от системата за данни за аварии. Общо 10 941 шофьори, които са били на възраст 18 или повече години, участвали в катастрофи с челен сблъсък, са отговаряли на условията за проучване. Разработени са специфични за пола модели на логистична регресия, за да се анализират връзките между увреждането на MVC и наличието на затлъстяване на водача. За да се потвърдят констатациите от реални данни, са конструирани компютърни модели на затлъстели лица и са направени симулации на катастрофи. Според реални данни мъжете със затлъстяване са имали значително по-висок риск от нараняване, особено сериозно нараняване, на горните части на тялото, включително главата, лицето, гръдния кош и гръбначния стълб, отколкото мъжете с нормално тегло (всички p 2). В диапазона с висок ИТМ мъжете са по-склонни да бъдат сериозно наранени, отколкото жените във всички области на тялото, с изключение на крайниците и коремната област (всички p 2) по-малко от 17,3 (n = 111) или по-големи от 46,0 (n = 111) - точките, които приблизително съответстваха на 1-ви и 99-ия процентил от разпределението на ИТМ в базата данни - бяха изключени, за да се избегнат потенциални пристрастия, които може да са причинени от грешки при измерване или въвеждане. Следователно в анализа са включени общо 10 941 субекта, от които 61,4% са мъже и 38,6% жени.

Определение на резултата.

Основната променлива на резултата е регионалната телесна травма на водача, измерена чрез използване на съкратената скала за нараняване (AIS), най-широко използваната анатомична скала за оценка на тежестта на нараняванията. Областите на тялото включват главата, лицето, гръдния кош, корема, гръбначния стълб, горните крайници и долните крайници. Наличието на регионална телесна травма е определено като AIS> 0 за всеки от оценяваните телесни региони, докато наличието на сериозна регионална телесна травма е определено като AIS> 2 [10].

Статистически анализ.

Разработени са два модела на логистична регресия: (1) моделът на всички субекти, който включва всички субекти, и (2) моделът за промяна на скоростта (ΔV модел), който включва информация за промяната на скоростта по време на катастрофата (ΔV, км/з). Приблизително 44% от субектите нямат информация за ΔV в наборите от данни на NASS CDS. ΔV беше измерено от NHTSA като част от процеса на събиране на данни по NASS с помощта на компютърна програма (WinSMASH, Национална администрация за безопасност на движението по пътищата, Вашингтон [DC]), която реконструира едно-двумерно въздействие на превозно средство към превозно средство или превозно средство към удар с голям обект, който прилича на бариерен сблъсък [8]. Характеристиките на субектите със и без ΔV информация бяха сравнени. В допълнение, връзките между ИТМ и регионалните телесни наранявания между субекти със и без ΔV информация бяха изследвани чрез тестване на условията за взаимодействие между ИТМ и индикатора за ΔV група чрез същия логистичен регресионен модел.

За да се получат национално представителни оценки, всички анализи включват тегла за вземане на проби. Претеглените средни стойности, проценти, коефициенти на коефициенти (ORs) и стандартни грешки (SE) са изчислени с помощта на софтуера Stata (Версия 10.0, Stata Corp.), за да се коригира за сложния NASS CDS дизайн за вземане на проби. Статистическата значимост е определена на р 3) [15] на човешката подкожна мастна тъкан, след което е интегрирана в стандартните модели на манекен MADYMO, за да представи затлъстелите обитатели. Инерционните параметри и размери на крайниците бяха увеличени с увеличаване на ИТМ.

Стандартните и затлъстели модели на манекени са валидирани спрямо експериментални данни от набор тестове с шейни с човешки сурогати след смъртта (PMHS) [16]. Усреднените данни от тестове от петима мъже, които не са без глупости (средна височина 1,77 м, тегло 63,5 кг, ИТМ 20,3) и трима затлъстели лица (средна височина 1,79 м, тегло 128,0 кг, ИТМ 40,1) са използвани за валидиране на стандартния мъж (ИТМ 25) и затлъстели мъжки модели (BMI 35), съответно. Моделите-манекени бяха поставени на задната седалка със система за ограничаване на силата, предварително опъване на обезопасителните колани. Специфичните характеристики на системата за обезопасяване и импулса при срив, използвани при тестовете PMHS, са възпроизведени в симулация на модел MADYMO за сравняване на кинематиката и траекториите.

След като моделите бяха валидирани, те бяха използвани за изследване на риска от нараняване на водачите по време на челни катастрофи. Базовата конфигурация (наричана случай 1) на системата за обезопасяване на пътниците е следната. Предпазният колан е оборудван с предтегачи на катарамата и прибиращото устройство и ограничител на товара с максимална сила от 4 kN. Използвани са импулси за забавяне при пълен твърд фронтален бариерен удар (ΔV = 56 км/ч) [17] и масов дебит за разгръщане на въздушната възглавница [18] от литературата. Удължението на лентата на предпазния колан беше настроено на 10% при сила 10 kN. Бяха проведени казуси, за да се разгледат различни системи за обезопасяване и импулси при срив.

Случай 2: Не са оборудвани предварително обтегачи и ограничител на натоварването.

Случай 3: Масовият дебит на въздушната възглавница е обезсилен с около 20%.

Случай 4: ъгълът на волана е наклонен с 10 градуса надолу.

Случай 5: Импулсът за забавяне на катастрофата е мащабиран до 1,2 пъти.

От резултатите от симулацията на MADYMO са измерени следните четири регионални телесни наранявания. Критерият за нараняване на главата (HIC) е мярка за вероятността от нараняване на главата въз основа на ускорение в центъра на тежестта на главата на манекена. Критерият за нараняване на врата, наречен Nij, предлага критични граници за всичките четири възможни режима на натоварване на шията: опъване или компресия, комбинирани с огъване на огъване (напред) или удължаване (назад). Ускорението на гръдния кош и деформацията на гръдния кош се използват за критерии за нараняване на гръдния кош. Критерият за долните крайници (LEC) е мярка за натоварване на бедрената кост за толерантност към нараняване на крака. Подробностите за тези критерии за нараняване могат да бъдат намерени в литературата [19]. Не бяха посочени критерии за лицето, гръбначния стълб, корема и горния крайник.

Резултати

Характеристиките на шофьорите, катастрофите и средата на катастрофата по пол са показани в Таблица 1. Мъжките шофьори са имали средно по-висок среден ИТМ от шофьорите. По-голяма част от жените шофьори, отколкото мъжете шофьори, са шофирали пътнически автомобили, са били с колани и са били в превозни средства, в които е била задействана въздушна възглавница. Жените шофьори също караха относително по-нови коли. По време на катастрофата мъжете шофьори са управлявали превозни средства с по-голямо тегло и ΔV и са били по-склонни да участват в катастрофи, включващи употреба на алкохол, изхвърляне и преобръщане. Мъжете шофьори също са по-склонни да имат сблъсъци с едно превозно средство, отколкото жените шофьори. Повече мъже шофьори са имали MVC на пътища с ограничение на скоростта от 80 до 105 км/ч, докато повече жени шофьори са имали катастрофи на пътища с ограничения на скоростта от 48 до 80 км/ч. Освен това мъжете шофьори са участвали в MVC по-често през нощта, отколкото жените шофьори.

С изключение на нараняванията на главата, лицето и корема, процентите на наранявания (ранени спрямо невредими) на гръдния кош, гръбначния стълб и горните и долните крайници бяха всички по-високи при жените, отколкото при мъжете. Процентът на сериозно нараняване (сериозно наранен срещу не сериозно наранен) във всички области на тялото, с изключение на гръдния кош, корема и горния крайник, е по-голям при мъжете, отколкото при жените. Показани в таблица 2 са коефициентите, получени от логистичната регресия на ИТМ (ИТМ и ИТМ 2) за всяка регионална телесна травма, измерена по всеки от двата резултата, ранен срещу неранен (вляво) и сериозно наранен срещу тежко ранен (вдясно), във всички модели на субектите (в горната част) и в модела ΔV (в долната част). При модела за всички субекти разликата в пола е налице само при наранявания на долните крайници за резултата на ранените спрямо невредимите. В модела ΔV регионалните телесни наранявания на лицето, гръдния кош и корема се различават значително между мъжете и жените шофьори в сравнение с ранените в сравнение с неранения резултат и регионалните телесни наранявания на главата, гръдния кош и гръбначния стълб се различават значително между мъжете и жените шофьори за изходът тежко ранен срещу не сериозно ранен.

Коригираните ORs, получени от логистичната регресия в ΔV модела на BMI континуум за наранявания на главата, лицето, гръдния кош и гръбначния стълб, са показани на Фигура 1. Коригираните ORs за корема, горния крайник и долния крайник са показани на Фигура 2 В сравнение с неблагополучните мъже шофьорите мъжете със затлъстяване имат по-висок риск от нараняване и сериозно нараняване на главата, гръдния кош и гръбначния стълб. Мъжете шофьори са имали по-висок риск от нараняване в главата, гръдния кош и гръбначния стълб и за двата изхода, ранени спрямо неранени и сериозно ранени спрямо не сериозно ранени, отколкото жените шофьори. В допълнение е установена U-образна връзка между ИТМ и сериозно нараняване в коремната област както за шофьори, така и за мъже.

ΔV модел, само челен сблъсък, n = 3,491 (мъжки модел, претеглен размер: 1,522,221), n ​​= 2,440 (женски модел, претеглен размер: 1,142,701) и n = 5,931 (обединен модел, претеглен размер: 2,664,922).

ΔV модел, само челен сблъсък, n = 3,491 (мъжки модел, претеглен размер: 1,522,221), n ​​= 2,440 (женски модел, претеглен размер: 1,142,701) и n = 5,931 (обединен модел, претеглен размер: 2,664,922).

Липсва информация за ΔV за приблизително 44% от водачите. Възрастта, ИТМ и пропорциите на расовата етническа принадлежност на шофьорите не се различават значително между групите, за които е наличен ΔV. По-висок дял от субектите в ΔV групата са ранени в гръдния кош, гръбначния стълб и горните и долните крайници, а по-нисък дял от субектите са сериозно ранени в гръбначния стълб. Условията за взаимодействие между ΔV група и ИТМ (или ИТМ и ИТМ 2) не са значими, с изключение на наранявания на корема и горните крайници за ранения срещу неранен резултат и за нараняване на лицето за тежко ранения срещу не сериозно ранен резултат.

Фигура 3 илюстрира стандартните и затлъстели манекени, използвани в моделните симулации за мъже и жени. Всички мъжки манекени имат същата височина като 1,77 м. Теглото на мъжките манекени е съответно 78,4, 92,7 и 110,0 кг за моделите BMI 25, 30 и 35. Теглото на подкожната мастна тъкан на торса е 9,4 kg за модела BMI 30 и 13,5 kg за модела BMI 35. Всички женски манекени имат еднаква височина от 1,52 м. Теглото на женските манекени е съответно 49,3, 69,4 и 80,8 кг за моделите BMI 22, 30 и 35. Теглото на подкожната мастна тъкан на торса е 14,3 kg за модела BMI 30 и 17,2 kg за модела BMI 35.

Фигура 4 показва резултата от проучване за валидиране на модела. Кинематиката на тялото на стандартни и затлъстели манекени е в съответствие с тази на субектите с PMHS. Въпреки че се предвижда телесната екскурзия на манекена със затлъстяване да бъде по-малка от тази на участниците в PMHS поради по-малкото тегло на манекена (110 kg) от субектите (средно тегло 128 kg), използвани в експеримента, намалената стъпка на торса, предизвикана от увеличеното хип екскурзия на затлъстелите субекти беше добре предсказана в симулацията на модела. Съотношенията между екскурзия през рамото и хип екскурзия са били 1,12 (симулация) и 1,23 ± 0,37 (експеримент) за затлъстели лица и 1,82 (симулация) и 2,05 ± 0,80 (експеримент) за неносеб.

Видеоклиповете S1 и S2 са анимираните резултати от симулацията на модела за сравняване на кинематиката на стандартните и затлъстели манекени (BMI 35) по време на челна катастрофа (случай 1), съответно за мъже и жени. От резултатите от симулацията, регионалните телесни наранявания (критерий за нараняване на главата [HIC], критерий за нараняване на врата [Nij], гръден кош и критерий за долните крайници [LEC]), които се основават на механичните реакции (регионално ускорение, сила, момент, деформация) от шестте различни манекена, показани на фигура 3, бяха измерени за всеки случай на симулация (общо пет случая). Фигури 5-9 показват вариациите на мерките за нараняване с увеличаване на ИТМ, съответно за главата, шията, гръдния кош (ускорение и отклонение на гръдния кош) и долния крайник. От резултатите, затлъстелите мъже имат много повишен риск от нараняване (особено главата, ускорението на гръдния кош, деформацията на гърдите и долните крайници) в сравнение със стандартния мъж. В същото време женските с наднормено тегло са се увеличили много (ускорение в гърдите), леко са се увеличили (глава и долни крайници) или са намалели (отклонение на врата и гърдите) в сравнение със стандартната жена.

Според резултатите от анализа на чувствителността, нито един фактор не е показал значително въздействие върху моделите, с изключение на ΔV; обаче сривовете с наличните ΔV са анализирани отделно в нашето проучване. Резултатите за колани с колани и без колани бяха изчислени отделно и сравнени с резултатите за всички шофьори. И коланите, и коланите с колани показаха много сходни модели на нараняване с резултатите от двете комбинирани, особено за горните части на тялото, във всички модели на изхода, които могат да бъдат оценени успешно (101 от 112 модела). В останалите 11 случая (например сериозно нараняване на лицето в модела на всички субекти за жени, сериозно нараняване на горните крайници в ΔV моделите и за двата пола), размерите на пробите в някои ковариатни комбинации са недостатъчни за оценка на моделите. Предвид този стабилен опит с анализа на чувствителността, ние докладвахме резултати за комбинирани анализи, които запазват използването на предпазния колан като индикатор, ковариатен във всички модели.

Дискусия

Това проучване използва данни от реалния свят и симулация на компютърни катастрофи, за да изследва моделите на наранявания при MVC, връзките между ИТМ и регионалните телесни наранявания и разликите в тези асоциации по пол. От реалните данни установихме, че затлъстелите мъже шофьори имат значително по-висок риск от нараняване, особено сериозно нараняване, на горните части на тялото на главата, лицето, гръдния кош и гръбначния стълб. За сметка на това затлъстелите жени шофьори имат леко повишен риск от нараняване на гръдния кош, корема и долните крайници, но намален риск от нараняване на лицето. Освен това открихме U-образна връзка между ИТМ и сериозно нараняване в областта на коремната област на тялото както за мъже, така и за жени. Разликата между половете в връзката между ИТМ и риск от нараняване и сериозно нараняване е установена в главата, гръдния кош и гръбначния стълб. В диапазона с висок ИТМ мъжете шофьори са по-склонни да бъдат сериозно наранени, отколкото жените шофьори за всички области на тялото, с изключение на крайниците и коремната област. Резултатите от компютърната симулация на краш тестове потвърдиха констатациите от реални наблюдения, които показват, че мъжете със затлъстяване са имали по-висок риск от нараняване на горната част на тялото, отколкото мъжете, които не са.

Както затлъстелите мъже, така и затлъстелите жени показват повишен риск от нараняване на корема в настоящото проучване, което е в контраст с резултатите от предишни проучвания [21], [22], [24]. Въпреки това, за риска от сериозно нараняване на корема, настоящите резултати потвърждават предишните резултати с наднормено тегло (25≤BMI 2) [22]. Тези конструкции на кабината може да не са оптимални за шофьори, чийто размер и форма на тялото се различават значително от стандартните спецификации и могат да допринесат за повишен риск от нараняване за лица с висок диапазон на ИТМ [31], [32].

Социално-икономическият статус (SES) се свързва със затлъстяването, поради което различният модел на тежест на катастрофите и нараняванията между хората със затлъстяване и небъдещи хора може да е резултат от неравенството при SES. В това проучване сме коригирали няколко променливи, свързани със SES, като раса/етническа принадлежност, възраст на превозното средство, тип превозно средство и собствено тегло на превозното средство. Повечето SES променливи, като образование, доход и професия, обаче не са налични в базата данни на NASS CDS. В настоящото проучване е установена полова разлика за модела на регионално нараняване на тялото между мъжете и жените. SES трябва да има подобен ефект върху модела на нараняване и за двата пола, след като се контролират променливите, свързани с превозното средство, поради което тази полова разлика на регионалното нараняване на тялото не може да бъде обяснена с възможно неравенство в SES. Няколко предишни проучвания демонстрират ролята на SES за тежестта на MVC [33] - [35]. По време на анализите в това проучване бяха коригирани променливите, свързани с тежестта на MVC, като промяната в скоростта (ΔV) и вида на сблъсъка; хората със затлъстяване обаче са имали по-тежки резултати, дори когато са контролирали тежестта на катастрофите.