VERIFICA E DIAGNOSI DEI VERIFICA E DIAGNOSI DEI
TRAUMI STRADALI CON TRAUMI STRADALI CON L’UTILIZZO DELLE PERIZIE L’UTILIZZO DELLE PERIZIE
CINEMATICHE CINEMATICHE
ANDREA COSTANZO
Università di Roma “La Sapienza”
CORSO DI QUALIFICAZIONE E AGGIORNAMENTO IN MEDICINA ASSICURATIVA
NEGLI ULTIMI 20 ANNI IL TOTALE DEI MORTI,
PER INCIDENTE
STRADALE, E’ STATO DI 6 MILIONI IN
EUROPA E 100 MILIONI
NEL MONDO
OGNI ANNO IN
EUROPA, IN INCIDENTE STRADALE, MUOIONO
50.OOO PERSONE E 150.000 RIMANGONO INVALIDI PER TUTTA
LA VITA
IL COSTO SOCIO-ECONOMICO DELL’INCIDENTE STRADALE AMMONTA A 200 MILIARDI DI
EURO PER ANNO, CHE EQUIVALE AL COSTO DI
PRODUZIONE ANNUALE DEGLI AUTOVEICOLI ; QUINDI :
IL DANNO CAUSATO DAGLI AUTOVEICOLI E’ EQUIVALENTE
AL COSTO DELLA LORO PRODUZIONE
1990 9,9%
1993 12,4%
1996 14,9%
1999 17,3%
2000 18,0%
FERITI IN INCIDENTI STRADALI RISARCITI DALLE COMPAGNIE DI
ASSICURAZIONE
INCIDENTI DENUNCIATI E INCIDENTI DENUNCIATI E
INDENNIZZATI INDENNIZZATI
4.700.000 4.700.000
FERITI RISARCITI FERITI RISARCITI
800.000
800.000
TRAUMATIZZATI PER MEZZO DI TRASPORTO
82%
8,63%
9,37%
0% 20% 40% 60% 80% 100%
AUTOVETTURA MOTOCICLI E CICLOMOTORI ALTRI VEICOLI
TRAUMATIZZATI PER CATEGORIA
61%
30%
9%
0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70%
CONDUCENTI PASSEGGERI PEDONI
COSTO COSTO
COMPLESSIVO NEL COMPLESSIVO NEL
2000 PER DANNI 2000 PER DANNI
ALLA PERSONA ALLA PERSONA
14.480 MLD
14.480 MLD
BIOMECCANICA DEGLI IMPATTI
La scienza che impiega le cognizioni della meccanica per interpretare, in termini quantitativi e qualitativi, il funzionamento delle varie componenti del corpo umano, per poter prevedere i danni che possono derivare da condizioni anomale di impiego dell’autoveicolo, ivi compresi i danni da traumi e le tecniche per evitare o perlomeno minimizzare l’entità dei danni stessi.
Il problema fondamentale è la gestione Il problema fondamentale è la gestione
dell’
dell’energiaenergia cineticacinetica
posseduta dai corpi in movimento, a causa del movimento
•• del veicolodel veicolo
•• dei suoi occupantidei suoi occupanti
in modo da impedire i danni derivanti in modo da impedire i danni derivanti
dall’urto violento dei corpi contro le dall’urto violento dei corpi contro le
strutture interne dell’abitacolo nella brusca strutture interne dell’abitacolo nella brusca
decelerazione
decelerazione che ne consegueche ne consegue
La fisica dell’ impatto
Le leggi di Newton
1. La legge dell’inerzia
Un corpo rimane nel suo stato di quiete o di movimento lungo una linea retta, a velocità costante fino a quando non viene forzato a cambiare il suo stato da una forza agente.
La fisica dell’ impatto
Le leggi di Newton
2. La legge del movimento
La quantità di cambiamento di un momento lineare di un corpo è
proporzionale alla forza agente ed è nella direzione di questa forza.
TERZA LEGGE TERZA LEGGE
Ad ogni forza si oppone un’altra Ad ogni forza si oppone un’altra
forza, della stessa intensità e di forza, della stessa intensità e di
direzione contraria (reazione) direzione contraria (reazione)
XX 50 km/h
50 km/h 20 km/h20 km/h 10 km/h10 km/h 0 km/h0 km/h
EcEc00= M = M ** VV22/ 2/ 2
EcEc= 0= 0 tt00
FF FF FF
Nella frenata, l’energia cinetica viene
annullata attraverso il “lavoro” svolto dalle forze che agiscono sul sistema frenante e sulle ruote nel (lungo) tempo X sufficiente per la progressiva decelerazione
50 km/h
50 km/h 0 km/h0 km/h
F F
EcEc00= M = M ** VV22/ 2/ 2 EcEc= 0= 0 X
X
t t00
Nell’urto, l’energia cinetica viene annullata attraverso il “lavoro” svolto dalle forze che agiscono nella deformazione della
carrozzeria nel punto di impatto, nel breve tempo X in cui si realizza la brusca
decelerazione
BIOMECCANICA DEGLI IMPATTI
Analisi dei problemi della traumatologia della strada
Impegno di scienziati nelle branche della medicina e dell’ingegneria con mentalità interdisciplinare per affrontare i problemi in modo globale.
SINERGIA :
MEDICINA - INGEGNERIA
• Osservazione e studio della dinamica dell’impatto e della deformazione del veicolo
• Osservazione e studio delle
lesioni traumatiche reali
VARIAZIONI DELL’ENERGIA CINETICA A SEGUITO DELL’IMPATTO E SUA
TRASFORMAZIONE IN LAVORO
• Deformazione del mezzo meccanico
• Resistenze passive
• Assorbimento per deformazione
• Eventuali lesioni delle varie
parti del corpo
COMPLESSITA’ DEI TRAUMI STRADALI
I corpi degli occupanti l’abitacolo
sono sottoposti ad un complesso
gioco di forze, che variano a
seconda se essi sono cinturati, a
seconda del tipo di airbag, di
poggiatesta, della struttura del
veicolo e dei componenti l’abitacolo.
Conducente non
Conducente non cinturatocinturato
0 ms0 ms 60 ms60 ms
75 ms75 ms 90 ms90 ms
Da: A. S. Hyde, Crash injuries, pag. 8
Conducente
Conducente cinturatocinturato
75 75 msms 90 ms90 ms 0 ms0 ms
40 ms40 ms 90 ms90 ms
Da: A. S. Hyde, Crash injuries, pag.
9, rielaborato
Le distanze critiche Le distanze critiche
URTO ELASTICO ED URTO ANELASTICO
• Un urto si dice elastico se i corpi dopo
l’urto proseguono, separatamente, senza subire deformazioni permanenti.
• Un urto si dice anelastico se i corpi rimangono permanentemente deformati nell’urto e proseguono insieme alla stessa velocità dopo l’urto.
CONSERVAZIONE DELL’ENERGIA
L’energia non si distrugge ma si può solo trasformare in altre forme:
energia di traslazione e/o rotazione, termica, di
deformazione delle strutture,
acustica etc…
DINAMICA DEGLI IMPATTI
• Le forze di massa
• Le accelerazioni
• Le forze di superficie
• Le variazioni di velocità ∆V
LE FASI DELL’IMPATTO - LE SEQUENZE NEL TEMPO
• Impatto fra i veicoli. Deformazione
delle strutture. Accelerazioni lineari ed angolari.
• Trasferimento dell’accelerazione dal veicolo tamponato all’occupante.
• Movimento relativo fra tronco e testa-
collo
IMPOSTAZIONE DELL’ANALISI DEGLI IMPATTI
• Le caratteristiche dei veicoli
• Le caratteristiche dell’abitacolo
• La distribuzione delle masse
• Le traiettorie
• Gli assetti
• Informazioni sui dati raccolti sul posto ( caratteristiche della strada, caratteristiche ambientali, evidenze di frenata etc..)
DATI TECNICI VEICOLO
• Distanza centro di gravità – asse anteriore
• Momento d’inerzia (Rollio)
• Momento d’inerzia (Beccheggio)
• Momento d’inerzia (Imbardata)
DATI TECNICI VEICOLO
• Lunghezza
• Larghezza
• Altezza
• Numero degli assi
• Interasse anteriore
LE CARATTERISTICHE DELL’ ABITACOLO
Caratteristiche del sedile:
• Altezza dello schienale dal cuscino
• Altezza del poggiatesta
• Misura dal top del poggiatesta al top dello schienale
• Angolo cuscino – schienale
• Angolo poggiatesta – schienale
• Consistenza del poggiatesta (duro o morbido)
• Consistenza dello schienale (solo se diverso dall’originale)
IMPOSTAZIONE DEL CALCOLO DI ∆V
• Il confronto delle quantità di moto prima e dopo l’urto
• Il bilancio dell’energia nell’urto
• La valutazione delle velocità iniziali
• La valutazione delle deformazioni delle strutture
• Le traiettorie d’impatto e gli assi di riferimento
INFLUENZA DELLA MASSA NELL’IMPATTO
• Veicolo pesante contro veicolo leggero
• Veicolo leggero contro veicolo pesante
• ∆v ed accelerazioni per gli occupanti nel veicolo che urta e nel veicolo
urtato
INFLUENZA DELLE TRAIETTORIE D’IMPATTO E DELL’ASSETTO DEI
VEICOLI
• Urto con overlap totale o parziale
• Urto angolato
• Urto con assetto in frenata
ACCELERAZIONI SUGLI OCCUPANTI
• I ∆V e le accelerazioni del veicolo come dati d’ingresso nel programma di calcolo
• La definizione della posizione degli occupanti
• L’importanza della geometria del sedile
• La distanza poggiatesta – occipite al momento dell’impatto
IMPORTANZA DEL
CALCOLO AUTOMATICO
–Il numero dei parametri e la
velocità di elaborazione dei dati –Le simulazioni al calcolatore ed i
processi iterativi
• La banca dati delle caratteristiche dei
veicoli
VEHICLE PARAMETER DATA
1. Lunghezza totale 2. Altezza totale
3. Larghezza totale
4. Lunghezza totale X larghezza totale
5. Lunghezza totale X larghezza totale X altezza totale
6. Sbalzo anteriore
7. Sbalzo anteriore X larghezza totale 8. Sbalzo posteriore
9. Sbalzo posteriore X larghezza totale
segue …
10. Distanza longitudinale dalla parte frontale del
paraurti alla parte frontale della base del parabrezza 11. Distanza longitudinale dalla parte frontale del
paraurti alla parte frontale della base del parabrezza X la distanza verticale dalla base del vetro laterale al pavimento del veicolo X la larghezza totale
12. Volume interno secondo EPA (Env. Prot. Ag.), per veicoli con più di due posti
13. Spazio disponibile per passeggeri (somma dei
volumi per testa e gambe X somma dei volumi per anche e spalle)
14. Peso percentuale della parte frontale 15. Passo delle ruote
VEHICLE PARAMETER DATA elementi addizionali
1. Altezza totale meno distanza da cuscino ant. a interno tetto 2. Distanza media del longherone dal suolo
3. Altezza del baricentro
4. Distanza media dal suolo del bordo inferiore paraurti anteriore 5. Distanza media dal suolo del bordo inferiore paraurti
posteriore
6. Larghezza interna (media tra livello spalla e livello anca) 7. Larghezza totale meno larghezza interna
8. Distanza longitudinale dalla parte frontale veicolo a parte frontale motore X larghezza totale
9. Distanza longitudinale dalla parte frontale del veicolo al divisore vano motore-abitacolo
10. Distanza longitudinale tra la parte frontale del veicolo e la parte sinistra interna del divisore vano-motore X larghezza totale
11. Distanza longitud. tra la parte frontale del veicolo e il centro del piantone sterzo X larghezza totale
12. Distanza longitudinale tra la parte frontale del veicolo e il
divisore vano-motore-abitacolo meno la lunghezza del motore X larghezza totale
LE SOLLECITAZIONI SUGLI OCCUPANTI
• Le accelerazioni sul veicolo, sulla testa e sul tronco dell’occupante
• Lo schema delle forze applicate e delle reazioni
• I gradi di libertà del sistema testa - collo e lo
schema delle sollecitazioni sulle strutture osseo – legamentose
• Movimenti relativi massa cerebrale - cranio in funzione delle accelerazioni
CLASSIFICAZIONE WAD PROPOSTA DA QTF
Dolore al collo;
Frattura e/o lussazione IV
Dolore al collo;
Segni muscoloscheletrici;
Interessamento neurologico periferico (scomparsa o assenza dei riflessi
osteotendinei, debolezza, deficit sensitivi)
III
Dolori al collo;
segni muscoloscheletrici;
(riduzione dell’articolarità e presenza di punti di dolorabilità)
II
Dolore al collo;
rigidità o solamente dolenzìa;
obiettività clinica negativa I
Assenza di dolore al collo; assenza di obiettività clinica
0
Lesioni dei tessuti molli
1° tipo
Stiramento minore dei tessuti senza alterazione della loro integrità strutturale.
Il dolore è inizialmente assente o di lieve entità, occasionalmente alcune ore dopo o il giorno dopo l’evento traumatico può apparire
dolenzia locale o tumefazione di lieve entità, non visibile.
Lesioni dei tessuti molli
2° tipo
Stiramento moderato dei tessuti con
lesione parziale, non completa.Il dolore è avvertito immediatamente,ma è di
entità modesta. La guarigione è generalmente completa.
Lesioni dei tessuti molli
3° tipo
Stiramento grave con lesione reale e lacerazione dell'integrità tessutale. Il dolore è immediato e profondo, l'edema è accentuato nell'area colpita, raggiunge il massimo entro il 4° giorno.
La guarigione è generalmente buona e richiede dai 3 ai 6 mesi circa,ma può essere incompleta in alcuni casi. In questo tipo di lesione i tessuti sono significativamente modificati dai fenomeni di cicatrizzazione e fibrosi.
Computational Biomechanics
Numerose sono le analisi strumentali che oggi il medico utilizza a supporto
dell’indagine clinica per formulare le sue diagnosi.
Tra queste oltre alle diffuse Indagini Radiografiche, Risonanza Magnetica (RMN), Tomografia Assiale
Computerizzata (TAC), si sta affermando sempre più la Computational Biomechanics.
Computational Biomechanics
Si tratta di un complesso meccanismo fatto di modelli matematici, sofisticati codici di calcolo automatico e potenti computer, capaci di predire il
comportamento di oggetti sotto
particolari condizioni cinematiche o meccaniche.
Computational Biomechanics
Poter predire il comportamento di parti del corpo umano sotto particolari condizioni cinematiche o meccaniche costituisce un grande ausilio per la comprensione di molti fenomeni, tra cui la ricostruzione di incidenti stradali o del lavoro.
Computational Biomechanics
Le Computational Biomechanics servono in tutti i casi in cui si desidera verificare la congruenza tra premesse cinematiche di un evento e conseguenze traumatologiche ma vengono usate soprattutto per la progettazione in generale e dei dispositivi di sicurezza in particolare.
Computational Biomechanics
Una Computational Biomechanics
richiede – prima di tutto - che venga
predisposto un modello cioè un insieme di dati che descrivono la geometria, le dimensioni, la forma, il
comportamento dei materiali
inorganici e biologici della parte oggetto di studio.
Computational Biomechanics
Il modello che viene predisposto è un modello matematico, che descrive la parte anatomica per la quale si desidera studiare
il comportamento sotto particolari condizioni.
Questo insieme di dati contiene tutte le informazioni necessarie perché il modello si comporti come la parte anatomica reale.
Computational Biomechanics
Un sofisticatissimo software è il passo immediatamente successivo perché un potente computer possa esattamente predire il comportamento di quella parte anatomica utilizzando il modello matematico relativo.
Cincinnati Engineering
Effetti lesivi
Per affrontare lo studio con premesse
scientificamente corrette - e soprattutto nel rispetto delle persone coinvolte -
l'analisi viene condotta senza trascurare nessuna grandezza significativa e – in
considerazione della complessità dello
studio - usufruendo di strumenti di calcolo adeguati.
CONCLUSIONI
• Le tecniche informatiche. Le simulazioni al calcolatore ed i processi iterativi
• La biomeccanica è l’impostazione
scientifica della dinamica degli impatti
• Le prove di crash con l’impiego di manichini e/o volontari. La
determinazione dei limiti di non-danno nel caso generale e l’influenza delle
caratteristiche costituzionali sulle sollecitazioni
• Le informazioni e la letteratura
disponibile per gli impatti alle basse
velocità e la determinazione della fascia di certo non – danno
• Ampliamento della banca dati per le correlazioni tra deformazioni delle strutture ed energia associata
La metodologia Computational Biomechanics, infine consente lo studio dell’intero scenario in funzione dell’evoluzione temporale del fenomeno dell’impatto, determinando i valori di ciascuna variabile di interesse.
Essa è al momento la sola metodologia capace di stabilire, compiutamente e con rigore scientifico, la
congruenza tra premesse meccaniche e conseguenti lesioni traumatiche prodottesi a carico
delle persone coinvolte.
