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Explosionstrauma Teil 1

Physikalische Grundlagen und Pathophysiologie

Explosion trauma part 1

Physical principles and pathophysiology

Zusammenfassung

Nach Explosionen kommt es durch unterschiedliche Verletzungsmechanismen meist zu multiplen Verletzungen, die den gesamten Körper betreffen können. Während hohe Druckspitzen und Hitzeeinwirkung v. a. im Nahbereich einer Detonation zu schweren Verletzungen und Organschäden führen können, stellen Splitter auch über weitere Entfernungen eine erhebliche Bedrohung für Explosionsopfer dar. Das Erkennen und die Behandlung lebensbedrohlicher Störungen sowie die Einschätzung der Verletzungsschwere erweisen sich ebenso wie die langfristige operative Therapie, Rekonstruktion und Rehabilitation der komplexen Verletzungen als Herausforderungen für das gesamte Behandlungsteam. Die Kenntnis der Verletzungsmechanik und der Pathophysiologie des Explosionstraumas soll dem interdisziplinären Team helfen, diese Herausforderungen zu meistern.

Abstract

After explosions, various injury mechanisms lead to multiple injuries that can affect the entire body. While high pressure peaks and exposure to heat, especially in the vicinity of a detonation, can cause severe injuries and organ damage, fragments also pose a considerable threat to explosion victims even over long distances. The recognition and treatment of life-threatening disorders and the assessment of the severity of the injury are just as challenging for the entire treatment team as long-term operative management, reconstruction strategies and rehabilitation of the complex injuries. Knowledge of the injury mechanics and the pathophysiology of blast injuries should help the interdisciplinary team to master this challenge.

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Correspondence to Thorsten Hauer.

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Interessenkonflikt

Gemäß den Richtlinien des Springer Medizin Verlags werden Autoren und Wissenschaftliche Leitung im Rahmen der Manuskripterstellung und Manuskriptfreigabe aufgefordert, eine vollständige Erklärung zu ihren finanziellen und nichtfinanziellen Interessen abzugeben.

Autoren

T. Hauer: A. Finanzielle Interessen: Bundeswehr: Geldmittel im Rahmen von bundeswehrinterner Sonderforschung. – Referentenhonorar oder Kostenerstattung als passiver Teilnehmer: Kursdirektor in den Kurssystemen Advanced Trauma Life Support (ATLS; Akademie der Unfallchirurgie), ASSET (American College of Surgeons) | DGAV OP-Workshop Viszeralchirurgischer Notfall und thorakoabdominelles Trauma (Deutsche Gesellschaft für Allgemein- und Viszeralchirurgie) | Prehospital Trauma Life Support (PHTLS; Deutscher Berufsverband Rettungsdienst) | Instruktor in den Kurssystemen Definitive Surgical Trauma Care (DSTC; Akademie der Unfallchirurgie) | European Trauma Course (ETC; European Trauma Course Organisation) | Tactical Combat Casualty Care (TCCC; Deutscher Berufsverband Rettungsdienst) | Terror and Disaster Surgical Care (TDSC; Akademie der Unfallchirurgie) | Referent beim Swiss International Wound Ballistics Workshop (Universität Bern, Institut für Rechtsmedizin) | Wissenschaftliche Leitung von Baxeducation für OP-Pflege (Fa. Baxter) | Medizinischer Übersetzer für den Verlag Jones & Bartlett Learning | Honorare, Reise- und Übernachtungskosten. – B. Nichtfinanzielle Interessen: Leitender Oberarzt der Klinik für Allgemein- und Viszeralchirurgie am Bundeswehrkrankenhaus Berlin | Medizinischer Direktor von PHTLS Deutschland | Mitgliedschaften: Präsidiumsmitglied der Deutschen Gesellschaft für Katastrophenmedizin (DGKM) | Deutschen Gesellschaft für Wehrmedizin und Wehrpharmazie (DGWMP) | Deutschen Gesellschaft für Chirurgie (DGCH), Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie (DGU) | Deutschen Gesellschaft für Allgemein- und Viszeralchirurgie (DGAV) | European Society for Trauma and Emergency Surgery (ESTES) | Ambroise Paré International Military Surgery Forum (APIMSF) | Arbeitsgemeinschaft Notarzt Berlin (AGNB). S. Grobert: A. Finanzielle Interessen: S. Grobert gibt an, dass kein finanzieller Interessenkonflikt besteht. – B. Nichtfinanzielle Interessen: Beruf: Truppenoffizier bei der Bundeswehr (derzeit Bundeswehrkrankenhaus Berlin, Klinik II. Allgemein- und Viszeralchirurgie) | Dienstgrad: Major | Akademischer Grad: Dipl.-Ing. (FH) | Funktion: Projektoffizier für interdisziplinäre Forschung | Doktorand am Institut für Rechtsmedizin der LMU München | Mitglied in der International Ballistics Society (https://www.ballistics.org). Deutscher Vertreter beim International Personal Armour Committee (IPAC). Mitglied, Research Task Group (RTG), Human Factors and Medicine, HFM-338 „Development of military loading exposure guidelines for prevention of chronic traumatic encephalopathy“ NATO Science and Technology Organization (STO). H. Wenniges: A. Finanzielle Interessen: H. Wenniges gibt an, dass kein finanzieller Interessenkonflikt besteht. – B. Nichtfinanzielle Interessen: ehem. Berufssoldat der Bundeswehr (OStFw a.D. seit 2020) | Truppenfachlehrer bei TSL/FSHT Aachen, Unterrichtsschwerpunkt Explosivstoffchemie/Ballistik. N. Huschitt: A. Finanzielle Interessen: N. Huschitt gibt an, dass kein finanzieller Interessenkonflikt besteht. – B. Nichtfinanzielle Interessen: berufliche Tätigkeit: Klinischer Direktor der Klinik für Allgemein- und Viszeralchirurgie, Bundeswehrkrankenhaus Berlin | Mitgliedschaften: DGCH aktives Mitglied, DGAV aktives Mitglied C. Willy: A. Finanzielle Interessen: C. Willy gibt an, dass kein finanzieller Interessenkonflikt besteht. – B. Nichtfinanzielle Interessen: Klinikdirektor und Oberstarzt, Klinik für Unfallchirurgie und Orthopädie, septisch-rekonstruktive Chirurgie, Forschungs- und Behandlungszentrum Septische Defektwunden, Bundeswehrkrankenhaus Berlin, Scharnhorststr. 13, 10115 Berlin | Mitgliedschaften: DGU | DGCh.

Wissenschaftliche Leitung

Die vollständige Erklärung zum Interessenkonflikt der Wissenschaftlichen Leitung finden Sie am Kurs der zertifizierten Fortbildung auf www.springermedizin.de/cme.

Der Verlag

erklärt, dass für die Publikation dieser CME-Fortbildung keine Sponsorengelder an den Verlag fließen.

Für diesen Beitrag wurden von den Autoren keine Studien an Menschen oder Tieren durchgeführt. Für die aufgeführten Studien gelten die jeweils dort angegebenen ethischen Richtlinien.

Additional information

Wissenschaftliche Leitung

Volker Alt, Regensburg

Peter Biberthaler, München

Thomas Gösling, Braunschweig

Thomas Mittlmeier, Rostock

Explosionstrauma Teil 2: „Medizinische Behandlungsprinzipien“ erscheint in Kürze in Der Unfallchirurg.

CME-Fragebogen

CME-Fragebogen

Wie kann der vereinfachte Druckverlauf einer Detonation im Freifeld am ehesten charakterisiert werden?

Der Druckstoß kann maximal die einfache Schallgeschwindigkeit (Mach 1) der Luft erreichen.

Der positive Spitzendruck wird von einer Unterdruckphase gefolgt, die ebenfalls zur Gewebeschädigung beiträgt.

Konventionelle Detonationen können an der Luft einen Spitzendruck über 500.000 bar erzeugen.

Der Überdruck nimmt im nahen Umfeld einer Detonation exponentiell zu.

Der Kurvenverlauf entspricht im Zeit-Druck-Diagramm einer steilen Parabel.

Welche Aussagekraft haben Grenzwerte und Verletzungsmechanismen bei Explosionen?

Grenzwerte für primäre Explosionsverletzungen unterliegen starken Limitationen.

Grenzwerte aus Tierversuchen sind durch mathematische Skalierungen auf den Menschen übertragbar.

Die biomechanischen Grenzwerte ermöglichen Verletzungsrisikoanalysen für Explosionen im bebauten städtischen Umfeld.

Die meisten Verletzungsmechanismen sind seit Langem erforscht und konnten deshalb bereits validiert werden.

Das intakte Trommelfell eines Patienten weist darauf hin, dass weitere druckbedingte Verletzungen auszuschließen sind.

Welches Organsystem wird durch den Druckstoß einer Detonation am wenigsten geschädigt?

Lunge

Zentralnervensystem

Ohr

Haut

Darm

Welche Verletzungsfolgen sind durch mikroskopische Veränderungen der druckstoßbedingten, primären Lungenverletzung („blast lung“) gekennzeichnet?

Pneumothorax

Zwerchfellruptur

Zerreißung der Alveolen

Hämatothorax

Rippenfrakturen

Wie ist die primäre Explosionsverletzung der Lunge („primary blast lung injury“) definiert?

Die Schädigungen der Alveolen sind gleichmäßig über das Lungenparenchym verteilt.

Durch radiologischen und klinischen Nachweis einer akuten Verletzung der Lunge, die innerhalb von 12 h nach einer Explosion auftritt.

Durch das Auftreten eines beidseitigen Spannungspneumothorax.

Bei einer druckstoßbedingten Schädigung der Lunge liegt in der Regel auch eine Ruptur des Trommelfells vor (Indikatorverletzung).

Durch die Entstehung einer Luftembolie, die nach 48 h zu beobachten ist.

Welche Verletzungen werden zu den sekundären Explosionsverletzungen gezählt?

Schädel-Hirn-Verletzungen durch einstürzende Gebäudeteile

Verletzungen luftgefüllter Organe, die durch den Druckstoß einer Explosion hervorgerufen werden

Verbrennungen

Splitterverletzungen

Infektionen und Spätfolgen einer Explosion

Was zeichnet die Umsetzungsart einer Detonation aus?

Sie kann bei der Vermischung von Mehlstaub mit Luftsauerstoff und einer Funkenzündung entstehen.

Sie kann einen Druckstoß mit einer Geschwindigkeit von 700 m/s erzeugen.

Sie kann im urbanen Umfeld ohne Unterdruckphase wirken.

Sie kann in geschlossenen Räumen durch Reflexionen stark an Wirksamkeit verlieren.

Sie kann aufgrund der sichtbaren Schlieren in der Luft gut von einer Deflagration unterschieden werden.

Durch welche Verletzungsmechanismen entstehen druckstoßbedingte Schädigungen des Gewebes?

Durch Druckspannungen

Durch Zug- und Schubspannungen

Durch zentrifugale und zentripetale Bewegungen der Luft hinter dem Druckstoß

Durch kurzzeitdynamische Überschreitung der Bruchspannung von Knochen

Durch Resonanzeffekte

Sie behandeln einen Patienten, der nach einer gewaltigen Explosion in einer Düngemittelfabrik mit Verbrennungen der Haut und multiplen Splitterverletzungen eingeliefert wird. Was sollten Sie dringlichst beachten?

Die Detektion der Splitter durch bildgebende Verfahren hat Vorrang im Behandlungsablauf.

Aufgrund möglicher Kontamination mit Chemikalien müssen alle Splitter durch ein umfassendes Débridement entfernt werden.

Zusätzlich zu penetrierenden Verletzungen muss mit einem schweren Inhalationstrauma gerechnet werden.

Inkorporierte Anteile von Düngemitteln können bei Kontakt mit Luftsauerstoff nachträglich umsetzen.

Verbände und an der Haut haftende Bekleidung müssen schnellstmöglich entfernt werden.

Welches Verletzungsbild zählt zum tertiären Explosionstrauma?

Die Verbrennung großer Körperareale, einhergehend mit einem Inhalationstrauma.

Der menschliche Körper kann über mehrere Meter mit hoher Geschwindigkeit gegen eine Mauer geschleudert werden und somit eine Trommelfellverletzung erleiden.

Einige Verletzungsmuster gleichen in Kombination dem „gewöhnlichen Polytrauma“.

Die Strahlenkrankheit durch radioaktive Stoffe.

Die Infektion im Verlauf durch eingesprengte Fremdkörper.

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Hauer, T., Grobert, S., Wenniges, H. et al. Explosionstrauma Teil 1. Unfallchirurg 125, 145–159 (2022). https://doi.org/10.1007/s00113-021-01073-9

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Schlüsselwörter

  • Explosionen
  • Explosivstoffe
  • Sprengverletzung
  • Verletzungsmechanik
  • Minenverletzung

Keywords

  • Explosions
  • Explosives
  • Blast injuries
  • Trauma kinematic
  • Mine injury