Проблема дорожно-транспортного травматизма (ДТТ) была упущена из глобальной повестки мирового здравоохранения в течение многих лет. На современном этапе она требует согласованных усилий со стороны правительств практически всех стран, обязывает в экстренном порядке принять собственные национальные решения в тесном сотрудничестве различных секторов экономики, транспорта, здравоохранения, правоохранительных органов и др. [1].

Автомобиль является самым опасным транспортным средством, поскольку абсолютное и относительное число погибших от последствий автомобильной травмы в любой стране мира значительно превышает количество погибших от других видов транспортного травматизма, в том числе авиационного. По подсчетам специалистов, ежегодно во всем мире в дорожных авариях и катастрофах гибнут около 1,2 млн человек, а телесные повреждения различной степени тяжести получают до 50 млн, что равно общей численности населения 5 крупных городов.

По прогнозам E. Kopits и соавт., C. Murray и соавт. [2, 3], без проведения совместных усилий и инициатив общее количество смертных случаев и травм в результате ДТП по всему миру в период с 2000 до 2020 г. возрастет примерно на 65%, а в странах с низким и средним уровнем дохода смертность, как ожидается, — на 80%.

По данным ВОЗ [4], смертность от дорожно-транспортного травматизма (ДТТ) составляет около 25% от всех случаев смерти в результате травм. Большинство жертв ДТП — это так называемые уязвимые участники дорожного движения: пешеходы, велосипедисты и мотоциклисты [5, 6]. В связи с прогрессивным увеличением общего количества автотранспортных средств, защита пешеходов является одной из ключевых в деятельности ВОЗ. Решение проблемы направлено на повышение мер безопасности участников дорожного движения во всем мире, так как именно пешеходы составляют более 1/3 всех погибших и получивших ранения при ДТП [7]. Среди пешеходов, выживших в ДТП, травмы нижних конечностей и таза отмечаются наиболее часто при относительно низких скоростях движения транспортных средств (ТС) — от 25 до 50 км/ч [8]. Достаточно часто такие травмы значительно снижают качество жизни пострадавших пешеходов, затрудняют их повседневную деятельность вследствие утраты трудоспособности, ведут к длительной госпитализации и нередко являются причиной инвалидизации.

Цель исследования — обобщение публикаций зарубежных авторов о результатах экспериментальных испытаний (краш-тесты)^​2​᠎ биомеханических моделей нижних конечностей пешеходов в системе профилактики ДТТ, предложенной ВОЗ (2004).

При подготовке публикации авторы использовали открытые интернет-ресурсы: данные научной электронной библиотеки (elibrary), SciVerse (Science Direct), Scopus, PubMed и Discover. Ключевые слова для поиска источников информации: транспортная травма, краш-тест, безопасность пешеходов, травмы нижних конечностей, EEVC, бампер, транспортное средство.

Описательным методом в статье изложены основные результаты краш-тестов зарубежных авторов, направленных на решение одной из актуальных проблем профилактики ДТТ, связанной с предупреждением повреждений у пешеходов, и реализацию рекомендаций, предложенных ВОЗ.

Тщательный анализ механизмов ДТП с участием пешеходов позволил установить, что риск причинения им травм при столкновениях с автомобилем зависит от нескольких параметров, главными из которых являются скорость и направление движения ТС, а также такие конструктивные особенности кузова, как форма, общая высота, жесткость, наличие выступающих элементов и др. Передний бампер, капот и лобовое стекло являются основными травмирующими частями всех ТС, которые причиняют наиболее массивные повреждения пострадавшим в ДТП пешеходам при фронтальном столкновении. При распределении травм нижних конечностей по «анатомическому признаку» установили доминирование среди повреждений переломов обеих берцовых костей (55%), травмы одной большеберцовой кости (32%) и повреждения связок колена от воздействия бампера автомобиля (10%) [9].

В практической работе судебные медики и эксперты-автотехники в каждом случае ДТП выявляют условия и механизм возникновения аварии (катастрофы), определяют фазы (этапы) причинения повреждений различным элементам ТС и, соответственно, травм, возникающих у пешеходов. В ряде случаев от экспертов требуется точная реконструкция аварии. По мнению специалистов, именно травмы нижних конечностей у пешеходов (переломы берцовых костей, разрывы связочного аппарата коленного сустава и др.) считаются лучшими «отправными точками», позволяющими объективно установить положение пешехода и скорость движения ТС в момент столкновений [10—13].

Нижние конечности являются наиболее уязвимой частью тела пешехода при нелетальных ДТП. В связи с этим для установления объема травмы и оценки травмоопасности бампера ТС при столкновении с пешеходом эксперты Европейского комитета повышения безопасности автомобилей (European Enhanced Vehicle safety Committee — EEVC) в 1991 г. разработали процедуру модельных испытаний (краш-тесты)^​3​᠎ [14].

Краш-тест с моделью ноги позволяет выявить наиболее и наименее опасные зоны бампера ТС и одновременно измерить силу воздействия этих зон, чтобы определить критические нагрузки на нижнюю конечность живого человека в реальных условиях. В каждом тестовом испытании осуществляли соударение модели (муляж) ноги массой 13,4 кг с бампером ТС на скорости 40 км/ч (рис. 1). Оценивали приданное модели ноги ускорение, сдвиговое смещение и угол изгиба «колена» (EEVC/WG17). Биомеханический критерий «ускорение» (120—250 g)^​4​᠎ используется для оценки риска перелома большеберцовой кости, а «сдвиговое смещение» (3,5—6,0 мм) и «угол изгиба» (6,2—8,2°) составных элементов в области колена для оценки риска травм крестообразных и коллатеральных связок коленного сустава взрослого человека. В дальнейшем специалисты Транспортной научно-исследовательской лаборатории («Transport Research Laboratory Ltd», Великобритания) разработали усовершенствованную модель нижней конечности, одобренную EEVC [15, 16].

В настоящее время официально утвержденный тест EEVC в Евросоюзе (ЕС) требует от производителей ТС не только в Европе, но и в США, Японии, Южной Корее и других странах выполнения утвержденных стандартов безопасности на этапе проектирования ТС и при их производстве [17, 18]. Специалисты частных коммерческих организаций, а также инженеры и конструкторы различных автотехнических лабораторий из США, Японии и стран ЕС разрабатывают усовершенствованные «компьютеризированные» модели нижних конечностей (рис. 2), позволяющие выполнять серию тестовых испытаний с одной моделью, способной имитировать гибкость длинных трубчатых костей и связочного аппарата коленного сустава [19, 20].

В ряде моделей их создатели для имитации кожи и мягких тканей (так называемая искусственная плоть) используют различные полимерные материалы (полиуретан, неопрен, пену confor (CF-45), резина и др.). Для моделирования костей и коленного сустава применяются металлические цилиндры (диаметр 70 мм), пластмассовые и металлические элементы, балочные механизмы, соединенные между собой винтовыми, проволочными конструкциями, проводами и т. д. Обязательным условием является соблюдение технических требований EEVC/WG17^​5​᠎ в отношении массы любой модели (13,4 кг), расположения центров тяжести бедренного и большеберцового компонентов (711 и 261 мм соответственно), а также моментов инерции в горизонтальной плоскости (0,127 и 0,120 кг·м^​2​᠎) для «бедренной» и «большеберцовой» костей соответственно.

На основании выполненных тестовых испытаний для повышения безопасности пешеходов и уменьшения тяжести травм нижних конечностей при ДТП специалисты зарубежных автомобильных компаний разрабатывают менее травматичные, «дружественные» бамперы (more friendly bumpers) ТС за счет изменения их геометрической формы и использования в комплектации бампера различных многокомпонентных композитных материалов, способных «гасить» энергию удара ТС (рис. 3). Кроме того, для усиления пассивной безопасности ТС рассматриваются технические возможности применения для этой цели внешних (наружные) подушек безопасности (exterior airbags) [21—24].

Производители ТС при изготовлении бамперов широко используют различные материалы (сталь, алюминий, композиты) и инженерные конструкции. Тестовые испытания с биомеханическими моделями нижних конечностей позволяют инженерам-конструкторам ТС получить более глубокое представление о влиянии материалов бампера и его различных конструктивных элементов на механизмы повреждений моделей и соответственно на возникновение травм у пешеходов в реальных условиях. Большинство краш-тестов показали, что кожух бампера, его балка и амортизаторы (энергетические абсорберы) должны поглощать как можно больше энергии. Использование материалов с низкой прочностью (термопластик GMT, листовая пресс-масса SMC и др.) снижают передаваемое модели ускорение с формированием малого угла изгиба и сдвиговых смещений в области колена. В экспериментах, когда модель ноги сталкивалась с прочными металлическими элементами, обладающими высокой жесткостью (сталь, алюминий), деформаций бамперов ТС практически не происходило либо она была минимальной. Это приводило к тому, что ускорение голеностопной части модели увеличивалось (более 250 g) с соответствующим превышением сдвигового смещения «колена» (свыше 6 мм) и угла изгиба (более 8,2°).

Согласно требованиям EEVC, ряд технических решений конструкторов зарубежных ТС, например в автомобиле «Honda Accord» (Япония), был реализован за счет расположения поперечной балки, связывающей лонжероны, в глубине капота на расстоянии 10 см от задней поверхности бампера. Именно поэтому при наезде на пешехода податливый пластик автомобиля просто прогибался, смягчая удар, и предотвращал возникновение тяжелых травм (переломы) нижней конечности [19, 20]. В ряде моделей ТС пустоты между поперечной балкой и бампером заполняли пеной (полипропилен), усиливающей амортизационные способности передней части автомобиля [25—27].

В целом низкоскоростные краш-тесты (40 км/ч) с различными моделями нижних конечностей показали, что для минимизации травм у пешеходов при ДТП жесткость основной балки бампера ТС не должна превышать 470,15 Н/мм. Кроме того, форма бампера и распределение жесткости его конструктивных элементов заметно влияли на критерий сдвигового смещения вблизи коленного сустава модели. Чтобы свести к минимуму тяжесть травмы в области коленного сустава, бампер ТС должен распределить нагрузку от первичного контакта по длине ноги, избегая концентрации удара в области колена, а его поверхность должна легко деформироваться, чтобы оптимально снижать ударную нагрузку [28].

Таким образом, тестовые испытания ТС и моделей нижних конечностей пешеходов были нацелены на реализацию Рекомендации № 5 ВОЗ, предусматривающую осуществление конкретных мероприятий, направленных на предотвращение ДТП и минимизацию травматизма на дорогах. Защита от ударов всех, кто находится вне предела ТС, является одним из приоритетов при разработке конструкции современных Т.С. Использование новых технологий в машиностроении доказывает реальную возможность повышения безопасности ТС в реализации рекомендации ВОЗ: «Уязвимость человеческого тела должна стать ограничивающим фактором конструирования транспортных систем, включая конструирование автомобилей, дорог и установление ограничений скорости» [1].

Сбор, обобщение и предоставление объективной информации с последующим формулированием рекомендаций относительно здоровья людей во всем мире является одной из основных функций ВОЗ. Поддерживая национальные программы здравоохранения стран-членов ВОЗ на международном уровне, ВОЗ в своих докладах обращается к самым насущным проблемам, которые касаются здоровья населения во всем мире. Предотвращению дорожно-транспортного травматизма и привлечению внимания к проблеме усиления безопасности на дорогах с предоставлением конкретных рекомендаций по улучшению ситуации в этой области посвящен совместный доклад ВОЗ и Всемирного банка — World Report on Road Traffic Injury Prevention (2004)^​6​᠎. Доклад адресован политикам международного, регионального и национального уровня, международным организациям и главным специалистам в области здравоохранения, транспорта, машиностроения, образования и других секторов экономики с одной главной целью — стимулировать мероприятия, направленные на обеспечение дорожной безопасности.

Среди всех участников дорожного движения наиболее уязвимыми являются пешеходы (особенно пожилые люди и дети), для которых риск погибнуть или получить тяжелую травму в ДТП гораздо выше, чем для водителей или пассажиров Т.С. Травмы нижних конечностей у пешеходов являются самыми распространенными из нелетальных повреждений, многие из которых значительно снижают качество жизни пострадавших, затрудняют их повседневную деятельность и нередко являются причиной инвалидизации. Анализ травматизма пешеходов во всем мире свидетельствует, что чаще всего травмы данной категории участников дорожного движения причиняются на относительно низких скоростях ТС (25—50 км/ч).

Защита пешеходов — всемирная проблема. В США ею занимаются Национальная администрация безопасности дорожного движения (NHTSA) и Страховой институт безопасности дорожного движения (IIHS); в странах ЕС — Европейская программа оценки новых автомобилей (EuroNCAP), a также Европейский комитет повышения безопасности ТС (EEVC); в Японии — Национальное агентство безопасности и помощи жертвам ТС (NASVA).

Для повышения безопасности пешеходов экспертами рабочих групп EEVC предложены тестовые испытания (краш-тесты) существующих и особенно проектируемых автомобилей с использованием моделей головы взрослого человека и головы ребенка (имитация ударов о лобовое стекло и капот ТС), а также моделей верхней части бедра (имитация удара о край капота ТС) и коленно-голеностопной части ноги (имитация удара о бампер ТС). Краш-тесты с моделями нижних конечностей проводили на скорости 40 км/ч. Основные усилия конструкторов и производителей ТС сосредоточены на разработке наиболее совершенных автомобилей путем создания оптимального бампера, способного максимально поглощать энергию удара.

Для оценки риска переломов большеберцовой кости и травм крестообразных и коллатеральных связок коленного сустава в реальных ДТП эксперты EEVC предложили следующие биомеханические критерии (стандарты безопасности): ускорение, сдвиговое смещение и угол изгиба колена. Техническим решением данной проблемы стали разнообразные предложения инженеров-конструкторов ТС, направленные на снижение жесткости конструктивных элементов бампера и передней части автомобилей, способствующих защите пешехода в случаях ДТП.

Дорожно-транспортный травматизм — колоссальная проблема здравоохранения и одновременно проблема социально-экономического развития всех государств. Ежегодно в ДТП на дорогах гибнетоколо 1,2 млн человек. Согласно данным ВОЗ, если не принять всех необходимых мер, то к 2020 г. число таких травм будет стремительно расти, особенно в странах с низким и средним уровнем дохода. В каждой стране ответственность за безопасность дорожного движения может быть распределена между рядом министерств и ведомств с участием в этой работе специалистов самых различных профессий, включая медицинских работников.

Авторский коллектив считает, что вклад национальных учреждений здравоохранения, в том числе государственных экспертных судебно-медицинских учреждений, в повышении безопасности дорожного движения, состоит в выполнении следующих мероприятий:

— сбор и систематизация достоверной статистической судебно-медицинской информации^​7​᠎, относящейся к проблематике ДТТ: количество, пол, возраст пострадавших; характер и последствия (исход) травм; типы ДТП; условия, механизмы и обстоятельства совершения ДТП [29]; порядок кодирования травм в результате ДТП [30] и др. — в общей системе междисциплинарного сбора данных о ДТП;

— исследование тяжести травм, а также причин и факторов, повышающих или снижающих риск возникновения ДТП: превышение скорости; несоответствие скоростного режима общей скорости транспортного потока; наличие в крови водителя ТС алкоголя, медицинских или стимулирующих средств; усталость, молодой возраст водителя ТС^​8​᠎; езда в темное время суток; плохое зрение; использование водителем во время езды мобильного телефона; возрастная и гендерная степень выносливости полученных травм; неиспользование ремней безопасности, специальных детских сидений (кресла), защитных шлемов у мотоциклистов и велосипедистов; прослушивание пешеходами громкой музыки (через наушники), отвлекающей внимание от ситуации на дороге и др.;

— участие в комплексной оценке доступности и эффективности (полнота, своевременность, правильность) оказания медицинской помощи пострадавшим в ДТП на всех этапах эвакуации, стационарного лечения и реабилитации;

— формулирование направлений независимых научных исследований, способствующих повышению безопасности наиболее уязвимых участников дорожного движения, а также водителей и пассажиров ТС;

— установление связей с научными экспертными учреждениями различных министерств и ведомств по обмену информацией и опыту проведения совместных, в том числе международных, исследований.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.