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Physisches Trauma Direkte mechanische Beschädigung von Strukturen

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Ein körperliches Trauma ist die plötzliche und supraphysiologische Übertragung mechanischer Energie auf den Körper. Die kinetische Energie E = ½mv² ist die grundlegende physikalische Größe: Je höher die Aufprallgeschwindigkeit oder je größer die Masse, desto größer ist das Schadenspotenzial. Ebenso kritisch ist die Aufpralldauer t: Die gleiche in 1 ms absorbierte Energie (Aufprall mit hoher Geschwindigkeit) erzeugt Kräfte, die 100-mal größer sind als in 100 ms (Sturz mit niedriger Geschwindigkeit).

Ein Knochenbruch tritt auf, wenn die mechanische Belastung _fracture überschreitet, was von der mikrostrukturellen Integrität des Knochens (Größe der bereits vorhandenen Mikrorisse a_crack) und seinen Materialeigenschaften (E_bone, _s) abhängt. Griffiths Frakturmechanik erklärt, warum osteoporotische Knochenbrüche mit geringerer Energie auftreten: Verdünnte Knochenbälkchen erzeugen Spannungskonzentratoren (höher wirksamer a_crack), die _fracture um 3050 % reduzieren.

Blutungen sind die unmittelbarste vaskuläre Folge eines Traumas. Die Verlustrate folgt Hagen-Poiseuille: Q r, der Querschnitt des zerbrochenen Glases bestimmt also exponentiell die Schwerkraft. Die ATLS-Klassifikation der Blutung (I: < 15 %, II: 1530 %, III: 3040 %, IV: > 40 % Blutvolumen) leitet den Ersatz ab. Die anfängliche kompensatorische Reaktion (reflexartige Vasokonstriktion, Tachykardie) hält den Blutdruck bis zu einem Verlust von 30 % aufrecht.

Die Monro-Kellie-Doktrin besagt, dass das intrakranielle Volumen fest ist (starrer Schädel): Blut + Liquor + Parenchym = konstant. Ein epidurales oder subdurales Hämatom von nur 2550 ml kann den ICP auf > 20 mmHg erhöhen und die zerebrale Durchblutung beeinträchtigen (CPP = MAP ICP; normaler CPP > 60 mmHg). Die intrakranielle C_IC-Compliance ist in frühen Stadien hoch (Liquor wird verdrängt) und nimmt stark ab, wenn die Kompensationsmechanismen erschöpft sind.

Die tödliche Triade eines schweren Traumas (Hypothermie + Azidose + Koagulopathie) ist ein Teufelskreis: Hypothermie (T < 34 °C) reduziert die enzymatische Aktivität von Gerinnungsfaktoren (Q10 2, also bei 32 °C verdoppelt sich die Gerinnungszeit), was die Blutung verschlimmert; Blutungen verursachen Unterkühlung und Azidose. Schadensbegrenzung (schnelle Operation zur Blutstillung, ausgewogener Ersatz mit Plasma/Blutplättchen/Erythrozyten im Verhältnis 1:1:1, aktive Wiedererwärmung) unterbricht diesen Zyklus.

>Modell

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gphysics.net - Dr. Willy H. Gerber
Palos Verdes, Costa de Corral, Chile