Investigadores de la Facultad de Medicina de la Universidad de Maryland UMSOM y la Facultad de Ingeniería A. James Clark de la Universidad de Maryland han desarrollado un nuevo dispositivo de amortiguación de vehículos militares que puede proteger a las tropas de una lesión cerebral traumática TBI después de una mina terrestreexplosión. Durante los últimos 18 años de conflictos en Irak y Afganistán, más de 250,000 soldados han sufrido tales lesiones.
La investigación, realizada conjuntamente por Gary Fiskum, PhD, M. Jane Matjasko Profesor de Investigación y Vicepresidente, Departamento de Anestesiología de la UMSOM, y William Founey, PhD, Decano Asociado de la Escuela Clark, Profesor Keystone de Aerospace and MechanicalIngeniería y Director del Laboratorio de Efectos Dinámicos cuenta con el apoyo de la Asociación Estratégica de la Universidad de Maryland: MPowering the State, una colaboración entre la Universidad de Maryland, Baltimore UMB y la Universidad de Maryland, College Park UMCP.
Nuevo enfoque para el estudio de TBI inducida por explosión
Antes de este estudio, la mayoría de las investigaciones en esta área se centraron en los efectos de los cambios rápidos en la presión barométrica, también conocida como sobrepresión. "Esta es la única investigación hasta ahora para modelar los efectos de las explosiones debajo del vehículo en los ocupantes".dijo Gary Fiskum, PhD, "Hemos producido nuevas ideas sobre las causas de las lesiones cerebrales traumáticas experimentadas por los ocupantes del vehículo, incluso en ausencia de cambios significativos de presión". La investigación ha llevado al desarrollo de materiales y diseño del marco del vehículo que reducen en gran medida las lesiones causadaspor explosiones debajo del vehículo.
El Dr. Fiskum y el Dr. Fourney fueron los primeros en demostrar cómo la enorme aceleración fuerza G que experimentan los ocupantes de los vehículos durante las explosiones debajo del vehículo puede causar una LCT leve a moderada incluso en condiciones en las que otros órganos vitales están ilesos.
"La aceleración intensa puede destruir las sinapsis, dañar las fibras nerviosas, estimular la neuroinflamación y dañar los vasos sanguíneos del cerebro", dijo el Dr. Fiskum. Los investigadores también aclararon los mecanismos moleculares responsables de esta forma de TBI.
Los hallazgos se describen en artículos publicados en el Revista de Trauma y Cirugía de Cuidados Agudos , con Julie Proctor, MS, gerente de laboratorio de UMSOM, como autor principal, y en Neurología Experimental, con Flaubert Tchantchou, PhD, asociado de investigación de UMSOM, como autor principal, y en el Journal of Neurotrauma, con Rao Gullapalli, PhD, UMSOMprofesor de radiología diagnóstica, como autor principal.
mitigando la fuerza G experimentada por los ocupantes del vehículo
Dr. Fourney, Ulrich Leiste, PhD, ingeniero asistente de investigación en el Departamento de Ingeniería Aeroespacial de la Escuela Clark, y el investigador doctoral Jarrod Bonsmann, PhD, desarrollaron diseños de amortiguadores altamente avanzados que incorporan tubos recubiertos de poliurea y otras estructuras para reducir la reducciónaceleración de explosión experimentada por los ocupantes del vehículo hasta en un 80 por ciento.
"Básicamente, extiende la aplicación de fuerza", explica el Dr. Fourney. "La poliurea es compresible y se recupera después de la compresión, lo que resulta en una excelente capacidad para disminuir la aceleración", dice.
Estos resultados se combinaron con los del Dr. Tchantchou, quien demostró que la mitigación de la fuerza g por los diseños de marco elástico elimina virtualmente las alteraciones de comportamiento en ratas de laboratorio y la pérdida de conexiones neuronales observadas usando vehículos a pequeña escala con marcos fijos, como se publicóen el Journal of Neurotrauma.
Peter Rock, MD, MBA, Martin Helrich Presidente del Departamento de Anestesiología, señaló: "El equipo de investigación ha abordado un problema clínico importante mediante la identificación de un mecanismo novedoso para explicar la lesión cerebral traumática, diseñó una solución al problema y demostró convincentemente mejorasen morfología y comportamiento. Este trabajo tiene implicaciones importantes para mejorar los resultados en TBI inducida por explosiones militares y podría ser aplicable a causas de TBI civil, como accidentes automovilísticos ", dijo.
La colaboración continua entre los laboratorios de los doctores Fiskum y Fourney tiene el potencial de conducir a la próxima generación de vehículos militares blindados que protegerán aún más a los ocupantes. Un próximo paso importante será probar un modelo a mayor escala ". Si los datossostiene para aquellos, será válido para la escala completa ", dijo el Dr. Fiskum.
Financiamiento para el desarrollo del proyecto
Como parte de MPowering the State, el financiamiento inicial fue provisto por una subvención inicial de colaboración UMB - UMCP 2009 otorgada a los Drs. Fiskum y Fourney. En 2013, el Ejército de los Estados Unidos otorgó a los dos un contrato de $ 1.5 millones para apoyar su investigaciónutilizando modelos a pequeña escala de explosiones debajo del vehículo. La Fuerza Aérea de los Estados Unidos otorgó una subvención adicional de $ 2.6 millones, lo que demuestra que el aumento de la presión de la cabina en los aviones durante la evacuación de pacientes con trauma a un nivel superior al que se usa actualmente mejoraresultados después de la exposición de ratas a TBI causada por explosiones debajo del vehículo, como se publicó en el Journal of Trauma and Acute Care Surgery.
"Dadas las complejidades de los desafíos de salud globales de la actualidad, los descubrimientos innovadores provienen cada vez más de la colaboración entre disciplinas, como la medicina y la ingeniería", dijo E. Albert Reece, MD, PhD, MBA, Vicepresidente Ejecutivo de Asuntos Médicos, UM Baltimore, y John Z. y Akiko K. Bowers, distinguido profesor y decano de la Facultad de medicina de la Universidad de Maryland. "Estamos orgullosos de que la Facultad de medicina esté trabajando en asociación con otras entidades del sistema universitario de Maryland, para que podamosmaximizar el impacto que estamos teniendo "
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Materiales proporcionado por Facultad de medicina de la Universidad de Maryland . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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