Sóng do hơi nổ gây ra tổn thương não bộ ngay cả khi không xuất hiện tác động trực tiếp lên vùng đầu

Nghiên cứu mới về ảnh hưởng của sóng do hơi nổ có thể giúp hiểu sâu hơn về các chấn thương vùng đầu và cải tiến thiết kế mũ bảo vệ dành cho binh lính.

Với việc sử dụng các mô hình máy tính thủy động học, Willy Moss và Michael King, các nhà khoa học thuộc Trung tâm Thí nghiệm Quốc gia Lawrence Livermore đã phát hiện ra rằng sóng do hơi nổ dù không gây tử vong cũng đủ tác động đến các nếp gấp trên sọ gây hại cho não bộ ngay cả khi không xuất hiện tác động trực tiếp lên vùng đầu.

Chấn thương sọ não (TBI) là kết quả của sức nặng cơ học lên não, thường không đi kèm với vết nứt, gãy trên sọ và để lại các triệu chứng phức tạp, lâu dài cho con người.

Chấn thương sọ não ở người dân thường gây ra bởi các tác động trực tiếp lên vùng đầu trong tai nạn giao thông và hoạt động thể thao. Chấn thương sọ não cũng xuất hiện ở binh lính tham gia chiến đấu và bị ảnh hưởng bởi sóng hơi nổ. Áo giáp hiện tại đã giúp giảm đáng kể chấn thương cho binh lính trong các vụ tấn công bằng chất nổ, tuy nhiên, tỉ lệ tử vong thấp lại đi kèm với tỉ lệ chấn thương sọ não tăng lên.

Từng có những nghiên cứu chuyên sâu về việc những tác động lên vùng đầu, ví dụ trong vụ tai nạn ô tô, sẽ gây ra chấn thương sọ não theo cách nào. Nhưng chấn thương sọ não bắt nguồn từ sóng hơi nổ không đi kèm với tác động lên vùng đầu vẫn còn là bí ẩn đối với giới khoa học.

Để tìm ra lời giải đáp, nhóm nghiên cứu lần này sử dụng các mô hình thủy động học ba chiều để chứng minh rằng hoạt động trực tiếp của sóng hơi nổ trên vùng đầu gây ra các vết oằn trên vỏ não, sinh ra sức nặng cơ học trong mô não tương tự như trường hợp có tổn thương, ngay cả khi áp suất nổ chỉ thấp bằng +1 bar.

Mũ Army's Advanced Combat Helmet thay thế cho mũ cũ Personal Armor System for Ground Troops helmet. Vỏ Kevlar giúp bảo vệ người lính khỏi đạn và các tác nhân khác, viền mũ nhỏ hơn giúp cải thiện khả năng nghe, nhìn. (Ảnh: © Quân đội Hoa Kỳ)

Cụ thể, nhóm nghiên cứu đã chỉ ra rằng sóng do hơi nổ ảnh hưởng tới não bộ theo cách khác hoàn toàn so với tác động trực tiếp.

“Sóng do hơi nổ lướt qua sọ giống như một trục cán chạy qua bột nhão vậy,” King, cán bộ khảo sát của Trung tâm thí nghiệm Quốc gia Lawrence Livermore, phát biểu.

Các mô phỏng cho thấy sọ chỉ bị biến dạng khoảng 50 micron (tương đương kích thước bề ngang của một sợi tóc) , nhưng ”như vậy là đủ lớn để gây ra những sức nặng phá hủy tiềm năng trong não,” Moss cho biết.

Do sóng hơi nổ và tác động trực tiếp ảnh hưởng tới đầu theo những cách khác nhau, các hệ thống áo giáp được thiết kế để bảo lệ binh lính khỏi vật phóng và các tác động khác có thể không phù hợp để bảo vệ họ trước sóng hơi nổ.

Các nhà khoa học đã nghiên cứu mũ bảo vệ cùng các hệ thống chống xóc của chúng ảnh hưởng như thế nào tới sức nặng cơ học do sóng gây ra trong não.

“Khả năng sóng hơi nổ gây ra chấn thương sọ não có ý nghĩa quan trọng đối với điều trị chấn thương và cải thiện thiết kế áo giáp cho binh lính,” Moss nói.

Blackman cho biết thêm: “Bằng cách so sánh ảnh hưởng của sóng hơi nổ lên đầu với ảnh hưởng từ tác động trực tiếp, chúng ta sẽ hiểu được các cơ chế tổn thương khác nhau cũng như sức phá hủy của chúng đối với một người lính, và từ đó thiết kế được một chiếc mũ bảo vệ tốt nhất cho binh lính.”

Kết quả chi tiết được công bố trên tờ Physical Review Letters trực tuyến hôm 26 tháng 8.

TIN CŨ HƠN
Các nhà khoa học phát hiện LUCA, sinh vật đơn bào được cho là thủy tổ của sự sống

Các nhà khoa học phát hiện LUCA, sinh vật đơn bào được cho là thủy tổ của sự sống

Tổ tiên chung phổ quát cuối cùng là một tế bào sống cách đây 4,2 tỷ năm, khi Trái đất có những đại dương nóng và rất ít oxy.

Đăng ngày: 28/08/2025
Những điều bí ẩn trong rừng Amazon khiến bạn

Những điều bí ẩn trong rừng Amazon khiến bạn "hết hồn"

Khu rừng già Amazon rộng lớn luôn ẩn chứa những điều bí ẩn chưa được khám phá, khiến chuyến đi vào rừng đầy rẫy hiểm nguy nhưng không kém phần thú vị và kích thích trí tò mò.

Đăng ngày: 28/08/2025
Đất nước duy nhất chưa từng có bóng dáng loài rắn từ thuở sơ khai

Đất nước duy nhất chưa từng có bóng dáng loài rắn từ thuở sơ khai

Bạn biết không, rắn là một trong những loài có độ phân bổ sinh học tương đối rộng. Chỉ cần có điều kiện phù hợp, rắn chắc chắn sẽ xuất hiện.

Đăng ngày: 27/08/2025
Cặp chị em song sinh độc nhất vô nhị

Cặp chị em song sinh độc nhất vô nhị

Cặp chị em sinh đôi người Mỹ Sienna và Sierra Bernal được đánh giá là độc nhất vô nhị khi một trong số họ chỉ có kích thước cơ thể bằng một nửa người còn lại.

Đăng ngày: 27/08/2025
Nguồn gốc của oxy trên Trái Đất

Nguồn gốc của oxy trên Trái Đất

Hàng tỷ năm trước, thạch anh vỡ vụn phản ứng với nước, cung cấp điều kiện cần thiết cho tiến hóa của vi sinh vật quang hợp sản sinh phần lớn oxy trong khí quyển ngày nay.

Đăng ngày: 27/08/2025
Ánh sáng dạng hạt hay dạng sóng?

Ánh sáng dạng hạt hay dạng sóng?

Một thí nghiệm mới đây (2/11) của các nhà khoa học tại Đại học Bristol của Anh, lần đầu tiên cho thấy, ánh sáng ở dạng hạt và sóng đồng thời cùng một lúc, có thể giải mã bí ẩn bản chất thật sự của ánh sáng và toàn bộ thế giới lượng tử.

Đăng ngày: 26/08/2025
Bộ tộc khỏa thân và tục lệ ăn thịt người, dùng sọ làm cốc

Bộ tộc khỏa thân và tục lệ ăn thịt người, dùng sọ làm cốc

Bộ tộc Aghori này thường khỏa thân, dùng sọ người làm cốc, cắn đứt đầu các động vật sống và ngồi thiền trên xác chết.

Đăng ngày: 24/08/2025
Khoa Học News