头部防护技术:装备先进 仍需突破

田文静 王浩

2010年11月29日～12月2日第27届美国陆军科学会议举行，2011年2月16～17日美军士兵计划执行办公室发起召开了头部防护峰会，2011年2月23～25日美国陆军举行陆军协会陆地勇士分会冬季研讨暨展览会……在这些会议上，科学家、战术专家、医学专家以及头部防护专家共聚一堂，讨论头部防护的研究现状并提出未来发展的愿景。

据统计，大约2/3的前线士兵从伊拉克或阿富汗战场返回时，患有创伤后应激障碍和脑外伤等疾病。目前，在如何采取最优方法定量分析爆炸冲击波对士兵头盔和大脑的影响以及如何消除对他们日常行动及生活质量的长期潜在影响等方面，已有越来越多的研发计划在开展。美国陆军医学研究与资源司令部目前负责管理535项相关研究计划，总投入约7.5亿美元。可见美军对“头部”的重视。

研制防护性能更优的头盔

2011年秋天，派驻在战场的士兵以及即将派驻的士兵可以把自己的先进战斗头盔（ACH）更换为Ceradyne公司的增强型战斗头盔（ECH），用士兵们的话来说，相当于从悍马升级到了MRAP。

这两种头盔外观相似，但ECH头盔在性能上有较大改进，其是美国陆军与海军陆战队共同努力的成果。ECH头盔比ACH头盔略厚，并因设计不同，反而较ACH头盔轻28～112g。更重要的是，ECH头盔比ACH头盔在防护性能上有较大提高。ECH头盔原定的破片防护性能指标比ACH头盔提高35%，但试验证明，其防护性能提升50%以上。

ECH头盔防护性能的提升是因为其一改ACH头盔采用的凯夫拉纤维，而采用新型超高分子聚乙烯纤维复合材料，并且采用了一种新的工艺方法，即将热塑材料预先成型，然后安装进轻型头盔外壳中。某种意义上而言，这种新工艺改变了美国防弹头盔材料制造的工业基础。

ECH头盔业已服役，但美国军方并未停止研制更好的头盔的脚步，美国陆军目前正在与海军陆战队、工业部门等一起为乘车士兵和徒步士兵研制下一代头盔系统。该头盔系统采取“全面措施”防护头部、脸部和颈部。以美国陆军头盔与电子显示系统升级防护技术计划为例，该计划包括枪弹与破片防护、对面部口鼻处更有效的破片防护、环境感知功能、与夜视装备的匹配措施以及改善听力防护性能。该计划将系统的各项功能进行了更优的平衡，减少了颈部负担，在保证机动性、灵活性及佩戴装备兼容性的同时，提升了士兵的作战能力和全天候态势感知能力。

完善头盔传感器

战斗头盔研发的另一项内容——头盔传感器项目也在不断取得进展。

美国陆军曾于2008年3月～2009年3月期间，为驻伊拉克和阿富汗部队的士兵共配发了7000具第一代头盔传感器，用来收集作战数据。而于2011年8月配发部队的第二代头盔传感器相比第一代头盔传感器，在电源管理、存储空间以及数据交换能力方面都进行了改进。

头盔传感器可以测量并记录因简易爆炸装置（IED）等引起的爆炸事故以及导致头部受钝伤的撞击事件中的冲击波及爆炸的超压数据。

头盔传感器并不像有些人猜测的那样，只是个战场诊断工具。其收集到的数据有助于救援人员更好地了解在爆炸事件或撞击事件中的具体情况。

至于数据传输方法，研究人员表示，第二代传感器可采用无线下载方式进行数据传输，无线传输可以方便士兵们的操作，也可像前一代一样，通过连接USB进行数据传输。

建立脑外伤研究体系

枪弹、榴弹破片、撞击以及简易爆炸装置导致的爆炸都有可能造成脑外伤。但这几种伤害的内在机理不同，其作用特点也不相同，其中最难分析的是爆炸伤害。

目前所知，爆炸伤害能够导致持久的神经与心理问题。人体护甲能够保护肺部免受爆炸冲击，而如何测量大脑在爆炸中所受的影响则是医学专家仍待解决的难题。

军事医学专家认为，正确理解与剖析爆炸伤害中的生物力学机理是美国陆军进行作战、休整及医疗的关键所在。“脑外伤”这个词本身引起了许多概念上的混淆，这其实是一类非常宽泛的损伤类型。目前有大量关于脑外伤的医学研究报告，但研究焦点集中在关于脑外伤的认识差距上。关于脑外伤，有太多我们不了解的东西。

在医学界，至今没有一个可完全被临床接受的客观诊断，脑外伤的诊断主要基于爆炸事件中的当事人报告，以及一些在场人员的描述，再就是随之而来的症状表现，而症状表现只会使人更加迷惑。因此，时至今日，医学专家们仍在努力寻找能够最终解决脑外伤判定标准的答案。

这些努力包括：

预防与保护

研究人员表示，至少有3种药品或保健品（内含DHA成分）对大脑有保护作用，可以通过提供内含DHA（DHA，二十二碳六烯酸，俗称脑黄金，是一种对人体非常重要的多不饱和脂肪酸）成分的药品来减轻或改善爆炸对大脑造成的伤害。

早期探测

头盔探测器迟早应具备此项功能。

评估

目前有一种应用于神经外伤诊断及伤员分类的方法，其通过检测血液中的神经细胞蛋白质含量判断细胞损伤程度，这类似于心脏病专家将酶或蛋白质含量作为心脏损伤判定指标的做法。专家们认为，血液检测法很有前途，这是目前所知最有可能以客观方法判断脑外伤程度的检测手段。美国食品与药品署（FDA）已批准从现在起3年或更多时间内，将开展大规模临床试验，获得成功后在医院中推广。最终目标是开发出手持式检测设备，以应用于战场环境，及时发现士兵的脑外伤疾患，以便得到及时治疗。

治疗

对于严重的脑外伤，目前还没有特效的药物治疗手段。但在前期临床试验阶段发现，有几种药品能产生较好的疗效，其中包括新西兰生产的NNZ-2566。它含有人类大脑激素的一种成分，能够降低脑损伤程度。

对轻微和中度脑外伤，研究的重点在治疗其慢性症状上。其中一个措施是采取高压氧治疗，即在一个带压力的房间内为伤员供应纯氧。这种治疗方法对脑外伤症状的确有所改善。

康复

陆军正在研究客观的、可重复使用的评估手段，来帮助判断伤员能否重返岗位。评估手段包括武器使用、生理测量、平衡性以及其他内容。

头盔测试尚需深入研究

目前，科学家们正在试验室中针对各种不同的头型进行爆炸试验，为头型建立矩阵，有的科学家正在为探寻头部受伤的规律拟定研究指标。实际上，关于应该采用哪些研究指标尚未达成共识。

当弹头击中士兵的头盔，头盔会因为吸收撞击能量而发生变形，导致头盔内凹5.08～7.62cm，有时甚至更多。

而在头盔内部，士兵的头部与头盔内壁之间有1.3～1.9cm的空隙。科学家们所需要做的是，借助试验手段，精准地将这个形变过程还原出来。

理想情况下，科学家可以将撞击速度、受力、接触区域等因素结合起来研究。他们最感兴趣的是，到底是哪种有效能量对士兵的头部造成损伤。

下阶段计划

士兵计划执行办公室主办的士兵头部防护峰会上有人提出，希望将科学界、体育界、国防部门及医学界的专家集中起来，共同研究由爆炸、破片撞击引起的头部损伤的防护和治疗方案。

专家们目前已经确定出一个由爆炸引起的脑外伤的有效数学模型。约翰霍普金斯大学应用物理研究室的一个专家小组正在为这个有效模型建立检验标准。该模型将会被独立审核，并将最终提交给美国国防卫生事务部，这一举措有助于美国国防部将采取什么标准进行脑外伤判定。