Fundamentos Físicos del Trauma, Desaceleración Súbita
Capítulo III
Fernando Guzmán Mora, MD
Francisco Holguín Rueda, MD
Guillermo Supelano Escobar, MD (q.e.p.d.)
Introducción
El ser humano, objeto de múltiples definiciones de todo tipo, desde el punto de vista puramente biológico no es más que un conjunto de millones de células agrupadas en órganos y sistemas especializados que forman un conjunto relativamente armónico, gobernado por un computador central llamado cerebro y cuya función esencial es SOBREVIVIR.
Como ente biológico conforma una verdadera unidad de combate que se defiende de su medio ambiente, el mismo que Albert Einstein definiera como “Todo aquello que no sea yo mismo” y cuya función esencial es regular la existencia de toda especie y de todo fenómeno vital a través de leyes físicas, químicas y biológicas de tal magnitud que, como dijera Bertrand Russell: “…
Mientras más se da uno cuenta de nuestra vida efímera y de nuestra impotencia frente a fuerzas cósmicas, más sorprendente resulta ver lo que el ser humano ha logrado…”
La mayor parte de las entidades que enferman a nuestro organismo son el producto del choque entre nuestra integridad biológica, compuesta de unos materiales que sufren un deterioro progresivo y más bien acelerado, y aquellas fuerzas ambientales de todo tipo que incluyen electricidad, temperatura, mecánica química y energía nuclear, para mencionar solamente algunas de las manifestaciones palpables del infinito abanico del matrimonio Materia-Energía.
Estructura general del organismo humano
A través de receptores especializados en los que se han denominado los “sentidos”, el cuerpo humano recibe las manifestaciones del medio ambiente en forma de luz, sonido, olor, temperatura y presión, especialmente.
Las vías que llevan estos mensajes al cerebro están constituidas por los nervios sensitivos, en conexión con el computador central, que integra e interpreta las señales y produce respuestas de variados tipos.
Existen entonces sistemas eléctricos a varios niveles, a los cuales acompañan delicados sistemas hidrodinámicos ubicados en el sistema cardiovascular, secundados por fábricas de energía en las células, que obtienen su materia prima a través de los aparatos respiratorio y digestivo, que captan los elementos esenciales, los transforman, los almacenan y los eliminan, con la participación adicional del riñón, de acuerdo a las necesidades del cuerpo.
A lo anterior se suma un complicado conjunto mecánico, representado por el esqueleto, sus articulaciones y sus músculos, que ofrecen la posibilidad de desplazamiento, protegido por elementos de amortiguación como la grasa.
Todo esto se envuelve en un activo y no muy fuerte cascarón llamado piel que, junto a los órganos de los sentidos, representa la superficie de contacto con el exterior.
Por último, la expresión biológica más avanzada de supervivencia, la reproducción de las especies, se localiza en los aparatos genitales, que harán posible la unión de microtransmisores biológicos contenidos en los cromosomas, que mezclan los genes obedeciendo las leyes matemáticas de las probabilidades.
En resumen, el organismo humano esta diseñado para resistir en forma parcial el medio ambiente, en un lapso efímero de tiempo que va deteriorando sus capacidades en forma progresiva, mientras llega el fenómeno de la muerte, bien sea por desgaste o por el choque con las fuerzas que hemos mencionado previamente.
Desaceleración y transferencia de energía entre dos cuerpos
Comencemos considerando uno de los aspectos más fascinantes de esta interrelación Hombre-Medio Ambiente, a través del fenómeno de velocidad, aceleración, impacto y transferencia de energía generada por el contacto entre dos cuerpos, y sus efectos sobre la composición del organismo humano.
El auge de las comunicaciones y el desarrollo tecnológico del ser humano lo han llevado a aumentar en forma dramática su ritmo de vida, implicando con esto un aumento en la velocidad física de desplazamiento.
Por otro lado, los problemas sociales generados a lo largo de toda la historia, han llevado a la sofisticación de toda una gama de instrumentos de muerte que van desde el garrote y el puñal, hasta los misiles de alta velocidad y los explosivos, cuyo destino final es destruir los cuerpos de los grupos humanos que no han cesado de combatir, por una causa u otra, en el ultimo millón de años, desde que nuestros ancestrales parientes abandonaron los árboles y descubrieron el manejo del dedo pulgar para formar las más perfecta garra biológica que modificó la naturaleza y, al mismo tiempo, dio al futuro Homo Sapiens la posibilidad de utilizar los fenómenos de palanca, golpe y contragolpe que lo convirtieran en el mayor predador de la naturaleza, es decir, en el animal más agresivo de la creación.
VELOCIDAD
Es el término físico que describe la rapidez con la que un cuerpo se mueve. En términos matemáticos, se define a través de la fórmula:
Velocidad = Distancia recorrida
Intervalo de tiempo
La base física que explica las relaciones entre el movimiento de los cuerpos y las causas que lo producen es la dinámica. Esta se basa en los principios generales de Newton de inercia, fuerza y acción – reacción.
A su vez, debe comprenderse el concepto de ACELERACIÓN, que se refiere al cambio de velocidad de un cuerpo en movimiento por unidad de tiempo.
En la desaceleración juega esencialmente el principio de INERCIA, que es la tendencia de un cuerpo a mantener su velocidad o estado de movimiento o reposo.
El daño, a su vez, es producido con base en la FUERZA, la cual es el producto de la masa y la aceleración.
Tipos de Compartimientos orgánicos
En consideración al tipo de materiales del cuerpo, a su disposición anatómica y al tipo de impacto que pudieran recibir, podrían clasificarse las áreas corporales en los siguientes grupos, teniendo en cuenta al hueso como el material más fuerte de nuestra estructura orgánica:
- Hueso revestido por músculos (extremidades).
- Órgano especializado protegido por hueso (cráneo, columna vertebral y caja torácica).
- Órgano especializado revestido por músculo y tejidos blandos (abdomen y cuello).
- De igual manera, Órgano especializado fijo a hueso o pared (páncreas, aorta torácica, hígado y riñón).
- Y órgano especializado móvil en cavidad blanda (bazo, intestino).
La disposición de los órganos dentro de sus cavidades y las relaciones de fijación que en ellas tengan, determinaran el tipo de lesión que cada uno sufrirá, de acuerdo a la naturaleza del trauma externo, que no es sino la resultante de una inadecuada transferencia de energía de un cuerpo de cualquier naturaleza contra el cuerpo humano.
Desaceleración súbita
En la desaceleración súbita, (por ejemplo, cuando un automóvil choca de riente) se producen vados fenómenos:
A. El cuerpo se va hacia adelante y se estrella contra el continente, en este caso la parte delantera del interior del automóvil, incluyendo el volante. En esta fase se fracturan el cráneo (contra el vidrio delantero), el esternón (contra el timón del carro), los fémures (contra la carrocería interna).
B. El contenido visceral móvil se estrella contra la pared que lo contiene, el que a su vez se deforma cuando entra en contacto súbito contra los objetos sólidos del carro. En esta fase se revientan las vísceras macizas como el hígado y el bazo.
C. El súbito aumento de presión en la cavidad abdominal produce una elevación de los hemidiafragmas, que a su vez comprimen los pulmones en forma súbita y con igual velocidad los descomprimen, lesionando en forma difusa la estructura anatómica de los mismos.
D. Al mismo tiempo, las vísceras huecas aumentan de presión al formar “asas ciegas”. Cuando esta presión llega a niveles críticos el asa se revienta.
E. El corazón, situado entre dos límites óseos que son el esternón y la columna vertebral, no solamente sufre contusión directa por el impacto contra el timón, sino que es además comprimido por las estructural óseas de la columna que al atraparlo lo pueden romper.
Son varios los mecanismos por los que el corazón y/o el pericardio se pueden romper: Efecto directo del trauma, efecto comprensivo, efecto hidráulico y fuerzas libres.
Llama la atención la transmisión de fuerzas por el sistema de los grandes vasos, con ruptura de cavidades cardíacas sin evidencia de lesión directa.
Por otro lado, fragmentos de costilla o esternón pueden lesionar directamente el miocardio y el pericardio. Se ha postulado que la ruptura ventricular se produce cuando el trauma se presenta hacia el final del diástole. A su vez, la ruptura auricular ocurre tarde en la sístole cuando las válvulas están cerradas.
F. Los órganos fijos a alguna estructura, al viajar a gran velocidad y detenerse en forma súbita, por el principio de inercia siguen su trayectoria y se arrancan de sus sitios de fijación. Tal ocurre con la aorta torácica, que se secciona a nivel del ligamento arterioso y el duodeno en el retroperitoneo.
G. El cerebro se estrella contra el cráneo y su masa blanda se “desliga” de puntos de fijación en la duramadre, desgarrando sus estructuras y produciendo hemorragias intracraneales que se coleccionan luego, si el paciente sobrevive, en un sistema completamente cerrado.
Existen, por supuesto, áreas importantes del cuerpo en capacidad de absorber grandes cantidades de la energía resultante del impacto de la desaceleración súbita.
En estas se incluyen, no solamente las estructuras óseas, sino los grupos musculares de todo tipo y los depósitos de grasa, que protegen parcialmente los órganos vitales.
Sin embargo, esta capacidad es limitada, dependiendo de la magnitud del impacto, la calidad de los materiales y su desgaste con los años, el sitio mismo del trauma, duración de la fuerza y tipo de vector ocasionado sobre el organismo.
Estos vectores pueden ser: Convergentes Centrífugas (que arrancan en un sentido), Divergentes Centrífugas (fuerzas de arrancamiento en sentido contrario y simultáneas) y Convergentes Centrípetas (de aplastamiento). (Lea También: Manejo del Trauma Craneoencefálico)
La lesión que ocasionan estas fuerzas depende además del punto tensil máximo de cada tejido, en directa proporción a su elasticidad, su cohesión y su viscosidad.
En los casos de desaceleración lineal, algunos factores protegen al organismo de su completa destrucción: Posición de la víctima, tipo de impacto (frontal, lateral, posterior y por volcamiento); masa del automóvil o máquina que estrelle a la persona y elementos externos de protección que recubren el cuerpo.
Algunas formas de proteger al organismo de los efectos de la desaceleración son la reducción en la potencia de los automóviles y el uso de cinturones de seguridad.
En resumen la desaceleración súbita produce los siguientes efectos:
a: El cuerpo se va hacia adelante y se estrella contra el continente: Fracturas de cráneo, esternón y fémures.
b: El contenido visceral móvil se estrella contra la pared que lo contiene: Explosión de bazo e hígado.
c: El súbito aumento de presión en la cavidad abdominal: Produce elevación de los hemidiahagmas y lesión pulmonar.
d: Las vísceras huecas aumentan de presión al formar asas ciegas y lesionan el intestino.
e: El corazón sube contusión directa.
f: Los órganos fijos a alguna estructura, por el principio de inercia, se arrancan de sus sitios de fijación: Lesión de aorta torácica y páncreas.
g: El cerebro se estrella con el cráneo y su masa blanda se desgarra, produciendo hemorragias intraparenquimatosas.
Caída libre a grandes alturas
Se define como caída libre aquella que va desde un punto conocido de “arranque”, a otro punto conocido de “impacto”. En ella juegan varios factores, no muy bien conocidos desde el punto de vista biofísico, entre los cuales destacan la velocidad desarrollada por el cuerpo humano en la caída y la absorción de energía al estrellarse contra el suelo.
En caída libre juega papel esencial la GRAVEDAD. Esta es la atracción que ejerce la tierra sobre los cuerpos próximos a su superficie, en términos generales es de 9.8 mts/seg2.
En el trauma por caída libre la protección puede encontrarse en la fricción del aire, la desviación de la caída por varios factores y la superficie sobre la cual el cuerpo “aterrice”.
En esto es apenas obvio que el mejor sitio para finalizar la caída libre es el liquido, que amortigua el impacto en forma suave y progresiva.
Sin embargo, esto es cierto a un limite de altura máximo de 50 metros. El mismo impacto con el agua, al ser recibido por el cuerpo horizontalmente, ocasiona lesiones severas de las vísceras torácicas y abdominales, así como de estructuras vasculares.
Por lo tanto, la consistencia del material sobre el cual se aterrice y su capacidad elástica son críticos en la energía transmitida en las caídas libres. En casos de material deformable, el impacto es más demorado y la transmisión de energía más lenta. En superficies firmes, el impacto es muy rápido y asimismo lo es la transmisión de su energía.
Entra aquí el concepto de VISCOSIDAD, que es la resistencia de un fluido al ser desplazado. Por ejemplo, al caer un cuerpo sobre el agua, la fuerza de penetración esta dada por su peso. A este se opone la resistencia del fluido
La velocidad del impacto se ha calculado en la fórmula:
V = V 2 g S
En donde:
V = Velocidad de impacto,
g = Aceleración de la gravedad
S = Distancia de caída
La energía producida se resume en la fórmula:
E = m x V2
2
Aquí aplica también la tercera ley de Newton (acción-reacción), que expresa que cuando dos cuerpos interaccionan, la fuerza que el uno ejerce sobre el otro tienen igual módulo y dirección contraria a la fuerza que el segundo ejerce sobre el primero.
El sitio de impacto en el cuerpo que cae, es decir, la orientación del cuerpo al tocar tierra, determina el tipo de lesiones que van a encontrarse.
Efectos de la caída Libre:
A. Fracturas de huesos que tocan el suelo.
B. Desgarros articulares.
C. Hemorragia rekoperitoneal.
D. Aplastamiento vertebral.
E. Arrancamiento vascular.
Al parecer, la máxima posibilidad de supervivencia se logra cuando los pies son los primeros en tocar tierra, debido a la absorción masiva de energía por los miembros inferiores, que sufren una extensa destrucción osteomuscular que “amortigua” la llegada a órganos vitales del abdomen y el tórax. Se producen entonces fracturas del calcáneo, del cuello de pie, de los huesos largos del muslo y la pierna, luxaciones de cualquier articulación (cadera, rodilla y tobillo), arrancamiento de ligamentos y destrucción de otros elementos de fijación y hemorragia retroperitoneal secundaria a desgarros vasculares extensos.
La columna sufre el efecto del impacto y sufre aplastamiento de sus cuerpos, con disyunción de su integridad vertical y lesión de la medula lumbar y torácica. El sacro sufre un tipo especial de fractura transversal, que ocasiona alteración neurológica en esfínteres y perineo.
Los vasos sanguíneos se arrancan en sus sitios de fijación (aorta torácica):
Se lesionan con los desplazamientos osteoarticulares y con los fragmentos de hueso y, además, sufren desprendimientos en la capa íntima, que llevan a trombosis y oclusión del vaso.
Por otro lado, la capacidad de deformación del tejido y la cantidad de grasa pueden estar a favor de la víctima. Esto es particularmente cierto en niños que caen de grandes alturas, quienes tienen un índice de supervivencia mayor al de los adultos, debido a la consistencia de sus tejidos que, al ser más elásticos, prolongan más el tiempo de contacto con la superficie impactada y distribuyen la absorción de energía en forma mucho más uniforme.
En la génesis de las lesiones también cuenta la deformación de elementos anatómicos al recibir el golpe. Aquí aplica la descripción efectuada en desaceleración lineal súbita. Pero además se observa una nueva situación: Partes del organismo actúan como “lesionantes” de otras áreas. Por ejemplo, la hiperflexión de la mandíbula sobre el esternón en el momento del impacto, fractura ambos huesos, ocasionando por un lado una contusión miocárdica y por otro la disrupción del maxilar inferior y un impacto secundario sobre la columna cervical, que puede sufrir fracturas, luxaciones y lesión de la misma medula por la desaceleración instantánea.
Referencias
- Anderson, P, Frederick, P The epidemiology of seatbelt-asociated injuries. J. Trauma 1991; 31: 60-67.
- Barlow, B., Niemirska, M., Gandhi, R et al. Ten years of experience with falls from a height in children. J. Pediatr Surg 1983; 18: 509-511.
- Fulda, G., Rodríguez, A. Blunt traumatic rupture of the heart and pericardium: a ten-year experience (1979 – 1989). J. Trauma 1991; 31: 167-173.
- Guzmán, F, Vergara, A., Holguin, F Fundamentos físicos de los traumatismos. Anuario Fundación Santa Fe de Bogotá 1992; 110- 116.
- Layton, T., Villella, E., Kelly, E. High free fall with survival. J. Trauma 1981; 21: 983-985.
- Maull, K., Whitley, R., Caread, J. Vertical deceleration injury. Surg Gynecol Obstet 1981; 153: 233-236.
- Robertson L. How To save fuel and reduce injuries in automobiles. J. Trauma 1991; 31: 107-109.
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