Por James M. Madsen, MD, MPH, University of Florida
Explosión de Bazzoka leer obre explosión #DrRamonReyesMDLesiones por Explosivos y Ondas Expansivas: Análisis Extenso desde la Física, la Ciencia y la Medicina
Las explosiones son eventos catastróficos que generan complejas interacciones entre las leyes físicas, la fisiología humana y la medicina de emergencias. Las lesiones resultantes representan un reto multidisciplinario que combina conocimientos de física, cinemática del trauma y fisiopatología. Este artículo ofrece un análisis extenso, con un enfoque en cómo la ciencia explica estas lesiones y las mejores prácticas en su manejo.
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La Física de las Explosiones y Ondas Expansivas
Dinámica de las Ondas Expansivas
Cuando un explosivo detona, una gran cantidad de energía se libera en milisegundos, generando una onda expansiva. La física de este proceso implica:
1. Ley de Conservación de la Energía:
La energía química contenida en el explosivo se transforma en energía térmica, cinética y de presión. Esta liberación súbita provoca una onda de choque que se propaga en todas las direcciones desde el epicentro.
2. Ecuación de los Gases Ideales ():
Al aumentar rápidamente la temperatura () en el área del epicentro, el volumen () de los gases se expande, generando una presión () explosiva que impulsa la onda expansiva.
3. Velocidad Supersónica de la Onda de Choque:
La onda expansiva inicial viaja más rápido que el sonido ( en el aire), causando daños devastadores a medida que transmite energía al medio circundante.
4. Presión Positiva y Negativa:
Fase de Presión Positiva: La onda de choque inicial genera un aumento abrupto de presión que comprime los tejidos.
Fase de Presión Negativa: Sigue una fase de succión cuando la presión disminuye, provocando el colapso de estructuras y el desplazamiento de escombros.
Cinemática de las Lesiones
La cinemática del trauma analiza cómo la energía de una explosión se transfiere al cuerpo humano. La fórmula de energía cinética () explica cómo los fragmentos generados por la explosión adquieren velocidad () y causan lesiones secundarias al impactar el cuerpo.
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Clasificación de las Lesiones por Explosivos
1. Lesiones Primarias
Causadas por el impacto directo de la onda expansiva. Estas lesiones afectan órganos que contienen interfaces aire-líquido:
Pulmones:
Barotrauma pulmonar, neumotórax y hemorragias alveolares.
Puede ocurrir embolismo gaseoso letal si las burbujas de aire ingresan a la circulación.
Oído Medio:
Ruptura timpánica, que puede provocar pérdida auditiva temporal o permanente.
Tracto Digestivo:
Perforaciones intestinales y hemorragias internas.
2. Lesiones Secundarias
Producidas por fragmentos de la explosión que actúan como proyectiles. Ejemplos:
Laceraciones profundas.
Fracturas abiertas por impacto de escombros.
3. Lesiones Terciarias
Provocadas por el desplazamiento del cuerpo debido a la fuerza de la explosión:
Traumatismos craneoencefálicos.
Fracturas vertebrales y lesiones medulares.
4. Lesiones Cuaternarias
Incluyen quemaduras, intoxicaciones por humo y lesiones por aplastamiento cuando colapsan estructuras.
5. Lesiones Quinarias
Relacionadas con agentes químicos, biológicos o radiológicos presentes en explosivos.
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Fisiopatología de las Lesiones por Explosión
1. Sistema Respiratorio
La onda expansiva comprime los alvéolos, causando barotrauma pulmonar.
La inhalación de partículas y gases tóxicos genera edema pulmonar y daño alveolar difuso.
2. Sistema Cardiovascular
El colapso de grandes vasos sanguíneos como la aorta puede provocar hemorragias internas masivas.
Los cambios súbitos de presión afectan la función cardíaca.
3. Sistema Nervioso
Lesiones cerebrales traumáticas debidas a aceleración-desaceleración del cerebro dentro del cráneo.
Daño axonal difuso y hematomas intracraneales.
4. Sistema Digestivo
Perforaciones intestinales por cambios de presión en el abdomen, que pueden derivar en peritonitis.
5. Sistema Auditivo
El tímpano es particularmente vulnerable, y su ruptura puede causar disfunción vestibular.
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Cinemática del Trauma y Leyes de Movimiento
La cinemática del trauma por explosión se basa en principios de la física:
1. Primera Ley de Newton (Inercia):
El cuerpo humano permanece en reposo hasta que la onda expansiva lo desplaza, causando lesiones terciarias.
2. Segunda Ley de Newton ():
La fuerza ejercida por fragmentos y escombros se calcula en función de su masa () y aceleración (), explicando la gravedad de las heridas penetrantes.
3. Tercera Ley de Newton (Acción y Reacción):
El impacto de la onda de choque en el cuerpo genera una reacción proporcional, provocando desplazamientos violentos.
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Diagnóstico y Manejo Clínico
Evaluación Inicial
El enfoque ABCDE (Aire, Respiración, Circulación, Discapacidad, Exposición) es crucial para identificar y tratar lesiones mortales.
1. Aire (Airway):
Asegurar una vía aérea permeable; intubación si hay edema o quemaduras.
2. Respiración (Breathing):
Tratar neumotórax con descompresión torácica.
3. Circulación (Circulation):
Control de hemorragias con torniquetes y fluidoterapia.
4. Discapacidad (Disability):
Evaluar estado neurológico con la Escala de Glasgow.
5. Exposición (Exposure):
Detectar lesiones ocultas mediante inspección exhaustiva.
Pruebas Diagnósticas
Ecografía FAST para detectar hemorragias internas.
Radiografías para evaluar fracturas y daño torácico.
Tomografía Computarizada (TC) para lesiones craneales y abdominales.
Tratamiento Definitivo
Cirugía para reparar órganos perforados y controlar hemorragias.
Ventilación mecánica en caso de insuficiencia respiratoria.
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Historia y Evolución de las Explosiones
Conflictos Bélicos
En la Primera Guerra Mundial, la artillería pesada causó miles de lesiones por explosión, acelerando el desarrollo de la cirugía de guerra.
Los dispositivos explosivos improvisados (IEDs) utilizados en conflictos modernos, como en Irak y Afganistán, han llevado a nuevas estrategias de manejo médico.
Atentados Terroristas
El atentado de Oklahoma City (1995) y los ataques del 11 de septiembre (2001) destacaron la importancia de la preparación en emergencias civiles.
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Avances Tecnológicos en el Manejo de Lesiones por Explosión
1. Modelos de Impresión 3D:
Reconstrucción quirúrgica precisa de tejidos dañados.
2. Inteligencia Artificial (IA):
Predicción de patrones de lesión para optimizar tratamientos.
3. Equipos Portátiles de Diagnóstico:
Ecógrafos compactos para uso en campo.
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Reflexión Final
Las lesiones por explosión representan un desafío único donde la física y la medicina convergen. La comprensión de la cinemática del trauma, las leyes físicas y la fisiopatología es esencial para mejorar los resultados en las víctimas. Este conocimiento no solo salva vidas, sino que también refuerza la preparación ante desastres.
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Revisado/Modificado ene 2023
Eventos de alta energía en la que un líquido o sólido se convierte rápidamente en un gas puede ocurrir a 3 velocidades:
Deflagración: quema rápido, pero la explosión mínima
Explosión: encendido subsónico y ráfaga de viento (explosivo de bajo grado)
Detonación: encendido Supersónico y onda expansiva (de alto grado explosivo)
Las lesiones por explosión son causadas por el impacto de una onda de presión compleja generada por una explosión. La explosión provoca un aumento instantáneo de la presión, lo que crea una onda expansiva. Esta onda comienza en el lugar de la explosión y viaja hacia afuera.
Blast injuries are caused by the impact from a complex pressure wave generated by an explosion. The explosion causes an instant rise in pressure, which creates a blast wave. This wave starts at the site of the explosion and travels outward.
Blast injuries are caused by the impact from a complex pressure wave generated by an explosion. The explosion causes an instant rise in pressure, which creates a blast wave. This wave starts at the site of the explosion and travels outward.
Un ejemplo de deflagración sería el flash rápido (sin explosión) que se produce cuando se enciende un acúmulo abierto de polvo negro (pólvora). El mismo polvo negro confinado herméticamente en un recipiente podría causar una explosión de bajo grado. Con los explosivos de alto grado, la ola de encendido viaja a través del material a velocidad supersónica y causa una onda de explosión supersónica (detonación); ejemplos comunes incluyen nitroglicerina y trinitrotolueno (TNT–Ejemplos de explosivos de bajo grado y de alto grado).
En los incidentes con víctimas en masas que implican explosiones, se identifican 3 zonas concéntricas:
Epicentro de onda expansiva
Perímetro Secundario
Periferia de onda expansiva
En el epicentro de onda expansiva (zona de muerte), los supervivientes están probablemente heridos de muerte, es probable que se necesiten capacidades de rescate técnico, y soporte vital avanzado y altas proporciones de víctimas para atención son necesarios para los supervivientes. En el perímetro secundario (zona crítica de victimas), los sobrevivientes tendrán múltiples lesiones, y las capacidades de rescate estándar y proporciones moderadas de víctima de atención son obligatorios. En la periferia de la onda expansiva (zona de caminantes heridos), la mayoría de las víctimas tendrán lesiones que nos ponen en riesgo la vida y traumatismo psicológico, no se requiere rescate y son necesarios soporte básico y autoayuda.
Fisiopatología de las lesiones por explosiones y explosiones
Lesiones por onda expansiva incluyen tanto trauma físico como psicológico. El trauma físico incluye fracturas, compromiso respiratorio, lesiones de los tejidos blandos y órganos internos, pérdida de sangre interna y externa con el shock, quemaduras y deterioro sensorial, especialmente de la audición y de la vista. Se han descrito cinco mecanismos de lesión por onda expansiva
La onda expansiva supersónica en la lesión por onda expansiva primaria comprime espacios llenos de gas, que luego se reexpanden con rapidez y causan fuerzas de cizallamiento y desgarramiento que pueden dañar los tejidos y perforar órganos. La sangre es forzada desde la vasculatura hacia los espacios de aire y el tejido circundante. La afectación pulmonar (lesiones pulmonares por estallido) puede causar contusión pulmonar, embolia sistémica de aire (especialmente en el encéfalo y la médula espinal) y lesiones asociadas con radicales libres (trombosis, lipooxigenación, y coagulación intravascular diseminada); es una causa común de mo. La lesión primaria por el estallido también incluye barotrauma intestinal (particularmente con explosiones submarinas), barotrauma acústico (incluyendo ruptura membrana timpánica, hemotímpano sin ruptura, y fractura o dislocación de huesecillos del oído medio), y lesión cerebral traumática.
Signos y síntomas de las lesiones por explosivos y onda expansiva
La mayoría de las lesiones (p. ej., fracturas, laceraciones, lesiones cerebrales), manifiestan la misma que en otros tipos de trauma. Lesión pulmonar por onda expansiva puede causar disnea, hemoptisis, tos, dolor de pecho, taquipnea, sibilancias, disminución de los ruidos respiratorios, apnea, hipoxia, cianosis e inestabilidad hemodinámica. Una embolia gaseosa puede manifestarse como derrame cerebral, MI, abdomen agudo, ceguera, sordera, lesión de la médula espinal, o claudicación. El daño a la membrana timpánica y el oído interno puede dañar el oído, que siempre debe ser evaluado. Los pacientes con lesiones abdominales por onda expansiva pueden tener dolor abdominal, náuseas, vómitos, hematemesis, dolor rectal, tenesmo, dolor testicular, e hipovolemia inexplicable. El traumatismo encefalocraneano puede manifestarse de inmediato y resolverse o dejar efectos neurocognitivos residuales de grado variable. También existe la preocupación de que múltiples exposiciones a explosiones de nivel inferior pueden tener un efecto neurocognitivo nocivo acumulativo y quizás puedan ocasionar una encefalopatía traumática crónica.
Diagnóstico de las lesiones por explosivos y onda expansiva
Evaluación clínica
Estudios de diagnóstico por imagen indicados por hallazgos
Los pacientes son evaluados como para la mayoría de las múltiples víctimas de trauma (véase Abordaje del paciente traumatizado: evaluación clínica y tratamiento), salvo que el esfuerzo especial se dirige a identificar lesiones por onda expansiva, especialmente estallido pulmonar (embolia gaseosa y consecuente), trauma del oído, lesión penetrante oculta, y lesión por aplastamiento. Apnea, bradicardia e hipotensión son la clásica tríada clínica asociada con una lesión por estallido pulmonar. Ruptura de la membrana timpánica se ha considerado para predecir la lesión pulmonar por onda expansiva, pero petequias faríngeos puede ser un mejor predictor. Se realiza radiografía de tórax, que puede mostrar un patrón en mariposa característico. El monitoreo cardiaco se hace en todos los pacientes. Los pacientes con posible lesión por aplastamiento son la prueba de mioglobinuria, hiperpotasemia, y cambios en el ECG.
Triaje
En las lesiones por onda expansiva, los pacientes menos gravemente heridos a menudo pasan por alto triaje prehospitalario y van directamente a los hospitales, los recursos médicos posiblemente abrumadora antes la llegada tarde de los pacientes más gravemente heridos. En el lugar del siniestro el triaje difiere de triaje trauma estándar principalmente en que las lesiones por onda expansiva puede ser más difícil de reconocer en un principio, por lo que el triaje inicial debe estar orientada hacia la identificación de estallido pulmonar, lesiones por onda expansiva del abdomen, y síndrome de aplastamiento aguda además de las lesiones más evidentes.
Evaluación primaria y secundaria de lesiones traumáticas
Posición de recuperación y, a veces, oxigenoterapia hiperbárica en caso de embolia gaseosa
En las lesiones por aplastamiento, reposición de líquidos, y el control para detectar rabdomiólisis y síndrome compartimental
La atención debe enfocarse en las vías aéreas, la respiración (Breathing en inglés), circulación, discapacidad (estado neurológico) y exposición de los pacientes (véase Abordaje del paciente traumatizado: evaluación clínica y tratamiento). Alto flujo de oxígeno y la administración de líquidos son las prioridades, y la colocación del tubo torácico temprana debe ser considerada. La mayoría de las lesiones (p. ej., laceraciones, fracturas, quemaduras, lesiones internas, lesiones en la cabeza) se tratan como se explica en el MANUALde otros lugares.
Debido a que la embolia gaseosa puede empeorar después del inicio de la ventilación con presión positiva, la ventilación con presión positiva debe evitarse a menos que sea absolutamente necesario. Si se utiliza, las tasas más lentas y los ajustes de presión inspiratoria inferiores deben ser elegidos. Los pacientes con sospecha de embolia de aire-gas deben colocarse en la posición de coma (o de recuperación), a medio camino entre el decúbito lateral izquierdo y el decúbito prono, con la cabeza en o por debajo del nivel del corazón. La terapia hiperbárica de oxígeno (HBO) puede ser útil (véase Terapia de recompresión).
Si el síndrome de aplastamiento agudo se diagnostica o se sospecha, el cateterismo urinario se hace para permitir la monitorización continua de la producción de orina. La diuresis forzada utilizando una solución alcalina manitol para mantener la producción de orina hasta 8 L/día y un pH urinario de ≥ 5 puede ayudar. Gases en sangre arterial, electrolitos y enzimas musculares deben ser controlados. La hiperpotasemia se trata con calcio, insulina y glucosa (véase Hiperpotasemia: tratamiento). La terapia con oxígeno hiperbárico puede ser particularmente útil en pacientes con infecciones de tejidos profundos. El monitoreo del síndrome compartimental se hace clínicamente y mediante la medición de la presión del compartimiento. Los pacientes pueden necesitar fasciotomía si la diferencia entre la tensión arterial y el compartimiento de presión diastólica es < 30 mmHg. La hipovolemia e hipotensión pueden no ser evidentes inicialmente, pero pueden ocurrir de repente después de la liberación y la reperfusión del tejido, por lo que se infunden grandes volúmenes de líquidos por vía intravenosa (p. ej., de 1 a 2 L de Ringer lactato o solución fisiológica) tanto antes como después de la reperfusión. Los líquidos se continúan a una velocidad suficiente para mantener una producción de orina de 300 a 500 mL/h.
Las opiniones expresadas en este artículo son las del autor y no reflejan la política oficial del Departamento del Ejército, Departamento de Defensa, o el Gobierno de los Estados Unidos.
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