RU2719921C1

RU2719921C1 - Method for determining concussion severity

Info

Publication number: RU2719921C1
Application number: RU2019122680A
Authority: RU
Inventors: Алексей Викторович Денисов; Пётр Викторович Трофимов; Игорь Евгеньевич Жуков; Станислав Михайлович Логаткин; Сергей Геннадьевич Цуриков; Евгений Дмитриевич Куринной; Андрей Владимирович Таскин; Алексей Владимирович Миляев
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Специальная и медицинская техника" (ООО "Спецмедтехника")
Priority date: 2019-07-15
Filing date: 2019-07-15
Publication date: 2020-04-23

Abstract

FIELD: medicine.SUBSTANCE: invention relates to methods for determining the level of contusion impact on a biological object, namely to methods for determining the severity of contusion. Disclosed is a method for determining the severity of contusion, involving calculation of specific impulse for striker, wherein impacts are performed with hammer with fixed weight and diameter of tip on object with different energies, at that for each energy calculation of specific impulse is performed.EFFECT: method enables to obtain reliable data on the level of exposure at any weight of the striker.1 cl

Description

Изобретение относится к способам определения уровня контузионного воздействия на биообъект, а именно к способам определения степени тяжести контузии.The invention relates to methods for determining the level of contusion impact on a biological object, and in particular to methods for determining the severity of contusion.

Известен способ определения степени тяжести локальной контузионной травмы, получаемой биообъектом в результате ударного воздействия, путем оценки характера полученных им повреждений.There is a method of determining the severity of local contusion injury received by a biological object as a result of shock, by assessing the nature of the damage it received.

Российские стандарты (Прил. Б к ГОСТ Р 50744-95 «Классификация заброневой тупой травмы туловища по степени тяжести») устанавливают четыре степени тяжести такой травмы, начиная с самой легкой - I-ой до крайне тяжелой (летальной) IV-ой. При этом ГОСТ Р50744-95 «Бронеодежда. Классификация и общие технические требования» при оценке изделий допускает наличие заброневой контузионной травмы не выше П-ой (или средней) степени тяжести [1]. Согласно межгосударственному стандарту ГОСТ 34286-2017 конструкция бронеодежды должна обеспечивать выполнение требований, заданных в нормативной документации на конкретное изделие, по основным характеристикам, в том числе, по заброневому воздействию при непробитии защитной структуры. При этом показатель заброневого воздействия поражающего элемента при непробитии защитной структуры не должен превышать значения, принятого в качестве предельно допустимого [2].Russian standards (Appendix B to GOST R 50744-95 “Classification of sternal obstructive blunt trauma according to severity”) establish four degrees of severity of such trauma, starting from the lightest — I to extremely severe (lethal) IV. At the same time, GOST R50744-95 “Armored clothing. Classification and General Technical Requirements ”when evaluating products allows for the presence of an armor-less concussion injury no higher than the Pth (or moderate) severity [1]. According to the interstate standard GOST 34286-2017, the design of the armored clothing must ensure that the requirements specified in the regulatory documentation for a particular product are met according to the main characteristics, including the armored effect when the protective structure is not broken. In this case, the indicator of the acronym effect of the damaging element during non-penetration of the protective structure should not exceed the value accepted as the maximum permissible [2].

Типичными признаками травмы II-й степени тяжести являются очаговые внутримышечные кровоизлияния, ушибленные раны, единичные очаговые кровоизлияния в брыжейку кишечника, множественные субплевральные кровоизлияния, которые приводят к полной потере боеспособности не более чем на 3-5 минут из-за кратковременного болевого шока, ограниченной боеспособности на срок до 10 суток. Полное восстановление состояния здоровья ожидается через 15-20 суток [1].Typical signs of injury of the second severity are focal intramuscular hemorrhages, bruised wounds, single focal hemorrhages in the mesentery of the intestine, multiple subpleural hemorrhages, which lead to complete loss of fighting capacity for no more than 3-5 minutes due to short-term pain shock, limited fighting capacity for up to 10 days. Full recovery of health is expected in 15-20 days [1].

Таким образом, допустимой является только травма первой или второй степени тяжести, вне зависимости от назначения защитной экипировки и характера выполняемой боевой задачи.Thus, only an injury of the first or second severity is permissible, regardless of the purpose of the protective equipment and the nature of the combat mission.

Предпринимались попытки связать степень тяжести контузионного воздействия с энергией удараи привести фактор травмы кудельной энергииAttempts have been made to relate the severity of the concussion to the impact energy and to bring the trauma factor of the tow energy

Проведенные нами исследования на подопытных животных (см. таблицу) показали несостоятельность такого подхода. Связь удельной энергии с контузионным воздействием сохраняется только для воздействия метаемого элемента одной массы.Our studies on experimental animals (see table) showed the failure of this approach. The relationship between specific energy and shell-shock is preserved only for the impact of a missile element of the same mass.

Особого внимания заслуживает метод обработки результатов экспериментов при проникающих огнестрельных ранениях, проведенных под руководством Julien S. Hatcher [3]. В предложенной им зависимости, предназначенной для прогнозирования останавливающего действия пуль патронов стрелкового оружия, помимо массы и скорости поражающего элемента, учитывалась еще и площадь его поперечного сечения. В результате этих исследований впервые было обращено внимание на то, что удельный импульс пули оказывает влияние на тяжесть огнестрельных повреждений. Однако, вследствие того, что в предложенной автором методике для согласования результатов почти для каждой пули необходимо было вводить определенные поправочные коэффициенты, она не получила широкого распространения.Particularly noteworthy is the method of processing the results of experiments with penetrating gunshot wounds conducted under the guidance of Julien S. Hatcher [3]. In the dependence proposed by him, designed to predict the stopping action of bullets of small arms cartridges, in addition to the mass and speed of the striking element, its cross-sectional area was also taken into account. As a result of these studies, attention was first drawn to the fact that the specific impulse of a bullet affects the severity of gunshot injuries. However, due to the fact that in the methodology proposed by the author for the agreement of the results for almost every bullet, it was necessary to introduce certain correction factors, it was not widely used.

Проведенные нами эксперименты показали, что и при непроникающих ранениях наблюдается прямая связь между удельным импульсом поражающего элемента (импульса приходящего на единицу площади воздействия) и степенью тяжести контузии, но только при ударах с одинаковой массой и диаметром ударника. Эту закономерность авторы использовали при определении допустимой величины удельного импульса для различных степеней контузии. Для обеспечения возможности использования материалов исследования для бронезащиты, диаметр наконечника ударника взят близким к диаметру тыльной деформации, образующейся при стрельбе по защитной структуре.Our experiments showed that even with non-penetrating wounds, there is a direct relationship between the specific impulse of the damaging element (impulse arriving per unit area of impact) and the severity of the concussion, but only with impacts with the same mass and diameter of the striker. The authors used this regularity in determining the allowable value of the specific impulse for various degrees of concussion. To enable the use of research materials for armor protection, the diameter of the impactor tip was taken close to the diameter of the rear deformation formed when firing at the protective structure.

При изменении массы ударника соответствие удельного импульса определенной величине (степени тяжести) травмы полностью нарушается и, при одном и том же значении удельного импульса, в зависимости от энергии ударника можно получить различные степени тяжести травмы. В разработанном способе определения защитных свойств средств индивидуальной защиты (Патент №RU 2254544 С2) [4], основанном на определении импульса давления (эквивалентного значения удельного импульса), связь удельного давления со степенью контузии также нарушалась при изменении массы ударника.With a change in the mass of the striker, the correspondence of the specific impulse to a certain value (severity) of the injury is completely violated and, with the same value of the specific impulse, depending on the energy of the striker, various degrees of severity of the injury can be obtained. In the developed method for determining the protective properties of personal protective equipment (Patent No.RU 2254544 C2) [4], based on the determination of pressure impulse (equivalent value of specific impulse), the relationship of specific pressure with the degree of contusion was also violated when the mass of the impactor changed.

Задачей изобретения явилась разработка способа, позволяющего получать достоверные данные по уровню воздействия при любой массе ударника.The objective of the invention was to develop a method that allows you to obtain reliable data on the level of exposure for any mass of the drummer.

Технический результат состоит в повышении достоверности данных по уровню воздействия при любой массе ударника. С этой целью нами были проведены ряд теоретических и экспериментальных исследований по исследованию влияния ударного воздействия различной величины на характер получаемых биообъектом повреждений, в результате которых была установлена четкая зависимость тяжести травмы от массы, скорости и контактной площади ударника. При этом был определен основной показатель, влияющий на степень тяжести травмы - значение приведенного удельного импульса, величина которого определяется по формуле:The technical result consists in increasing the reliability of data on the level of exposure for any mass of the drummer. To this end, we carried out a number of theoretical and experimental studies on the influence of shock effects of various sizes on the nature of injuries sustained by a bioobject, as a result of which a clear dependence of the severity of the injury on the mass, speed and contact area of the striker was established. In this case, the main indicator was determined that affects the severity of the injury - the value of the reduced specific impulse, the value of which is determined by the formula:

I_n - приведенный удельный импульс;I _n - reduced specific impulse;

М_n - приведенная масса,

M _n - reduced mass,

m_ƒ - фиксированная масса, при которой определен удельный импульс для порога степени тяжести контузии;m _ƒ is a fixed mass at which a specific impulse is determined for the threshold of severity of shell shock;

m - масса ударника;m is the mass of the striker;

V_n - приведенная скорость ударника,

V _n is the reduced velocity of the striker,

Е - кинетическая энергия ударника;E is the kinetic energy of the striker;

S - площадь поперечного сечения наконечника ударника.S is the cross-sectional area of the drummer tip.

Численное значение приведенного удельного импульса выражено в Па⋅с. The numerical value of the reduced specific impulse is expressed in Pa⋅s.

Осуществляется способ следующим образом. Производят удары с разными энергиями метаемого элемента с фиксированной массой и диаметром наконечника по биообъекту, при этом для каждой энергии производят расчет величины удельного импульса:The method is as follows. Impacts are made with different energies of the missile element with a fixed mass and diameter of the tip along the biological object, and for each energy, the specific impulse is calculated:

I - удельный импульс,I is the specific impulse,

m_ƒ - фиксированная масса ударника (метаемого элемента, например шара),m _ƒ - fixed mass of the striker (missile element, such as a ball),

V - скорость ударника,V is the speed of the drummer,

По результатам оценки воздействия находят допустимую величину удельного импульса, соответствующую 1-й и 2-й степеням контузии. А при производстве ударов с массами, отличающей от фиксированной, определение величины удельного импульса проводят по приведенной выше формуле 1.Based on the results of the impact assessment, they find the allowable value of the specific impulse corresponding to the 1st and 2nd degrees of concussion. And in the production of strokes with masses that differ from the fixed mass, the determination of the specific impulse is carried out according to the above formula 1.

Исследования, проведенные нами на подопытных животных с помощью ударников в форме шаров с разными массами, показали большую сходимость результатов воздействия именно от величины приведенного импульса. Одинаковая величина приведенного удельного импульса, независимо от массы ударника, соответствует определенной тяжести контузии, т.е. идет полное согласование с теорией. Коэффициент корреляции между тяжестью травмы и приведенным удельным импульсом по результатам 14 экспериментов на подопытных животных составил 0,87, то есть был достаточно высоким для исследований на биообъектах. При этом установлено, что для второй степени тяжести травмы значение приведенного удельного импульса не должно превышать 4500 Па*с.The studies we conducted on experimental animals with the help of impactors in the form of balls with different masses showed a large convergence of the results of the impact precisely on the magnitude of the reduced impulse. The same magnitude of the given specific impulse, regardless of the mass of the striker, corresponds to a certain severity of the shell shock, i.e. There is full agreement with the theory. The correlation coefficient between the severity of the injury and the specific impulse according to the results of 14 experiments on experimental animals was 0.87, that is, it was high enough for research on bioobjects. It was found that for the second degree of injury severity, the value of the specific impulse should not exceed 4500 Pa * s.

Ни в одном найденном нами источнике не встречалось упоминание о таком показателе воздействия, что подтверждает новизну предложенного способа.None of the sources we found found mention of such an impact indicator, which confirms the novelty of the proposed method.

Список литературыBibliography

1. ГОСТ Р 50744-95 «Бронеодежда. Классификация и общие технические требования» (с изм. №3 и 4).1. GOST R 50744-95 “Armor clothing. Classification and general technical requirements ”(as amended by No. 3 and 4).

2. ГОСТ 34286-2017«Бронеодежда. Классификация и общие технические требования» Межгосударственный стандарт.2. GOST 34286-2017 "Armor clothing. Classification and general technical requirements. "Interstate standard.

3. Warlow Т. Firearms, the law, and forensic ballistics // T. Warlow. - CRC Press, USA 2004, p. 154-198.3. Warlow, T. Firearms, the law, and forensic ballistics // T. Warlow. - CRC Press, USA 2004, p. 154-198.

4. Патент №RU 2254544 C2. Способ определения защитных свойств средств индивидуальной защиты. Заявл. 25.03.2003.4. Patent No.RU 2254544 C2. A method for determining the protective properties of personal protective equipment. Claim 03/25/2003.

Claims

1. A method for determining the severity of a concussion, including calculating the specific impulse for a striker, characterized in that the strikes are made by a striker with a fixed mass and tip diameter on an object with different energies, and for each energy, the specific impulse is calculated by the formula:

I is the specific impulse,

m _ƒ - fixed mass of the striker (missile element, such as a ball),

V is the speed of the drummer,

S is the cross-sectional area of the drummer tip, according to the results of the exposure, the allowable value of the specific impulse corresponding to 1 and 2 degrees of contusion is found.

2. A method for determining the severity of a concussion according to claim 1, characterized in that upon impacts of any mass and a fixed tip diameter, the specific impulse is determined by the formula:

I _n - reduced specific impulse;

M _n - reduced mass,

m _ƒ is a fixed mass at which a specific impulse is determined for the threshold of severity of shell shock;

m is the mass of the striker;

V _n is the reduced velocity of the striker,

E is the kinetic energy of the striker;

S is the cross-sectional area of the striker tip, the numerical value of the reduced specific impulse is expressed in Pa⋅s.