Chapitre 4 Cinématique des traumatismes
À la fin de ce chapitre, le lecteur devra être capable :
✓ de définir la notion d’énergie dans le contexte d’un processus lésionnel ;
✓ de décrire l’association entre les lois de l’énergie cinétique et la cinématique des traumatismes ;
✓ de décrire la croissance exponentielle du potentiel lésionnel avec la vitesse ;
✓ de discuter de l’échange d’énergie et de la cavitation ;
✓ d’utiliser la notion de cinématique dans l’évaluation des accidents de la circulation de façon à prévoir les lésions les plus fréquentes chez les occupants d’un véhicule non ceinturés ;
✓ de comprendre comment les principes de transfert d’énergie s’appliquent aux lésions de la tête, du rachis, du thorax, de l’abdomen et des extrémités ;
✓ d’utiliser les dégâts constatés à l’intérieur d’un véhicule pour prédire certaines lésions ;
✓ de décrire la fonction des systèmes de retenue des occupants d’un véhicule ;
✓ d’appliquer les lois du mouvement et de l’énergie à des mécanismes lésionnels autres que les accidents de la circulation (explosion, chute, etc.) ;
✓ de décrire les cinq phases du blast et les lésions produites dans chacune d’elles ;
✓ de décrire les différences de lésions produites avec des armes de moyenne et haute vélocité ;
✓ d’indiquer la relation entre la surface frontale d’un objet effectuant un impact et l’échange d’énergie dans la production des lésions ;
✓ d’intégrer les principes de la cinématique des traumatismes dans l’évaluation du patient.
Des lésions traumatiques accidentelles sont responsables de la mort de plus de 169 000 personnes aux États-Unis chaque année [1]. Les collisions de véhicules ont provoqué 37 000 décès et plus de 4 millions de blessés en 2008 [2]. Ce problème n’est pas limité aux États-Unis ; d’autres pays ont une fréquence égale de traumatismes liés aux véhicules, ceux-ci pouvant être différents. Les traumatismes pénétrants par armes à feu sont très fréquents aux États-Unis. En 2006, il y a eu environ 31 000 décès par armes à feu, dont plus de 13 000 homicides [1]. En 2008, il y a eu plus de 78 000 blessures non mortelles [3]. Les traumatismes dus aux blasts sont nombreux dans plusieurs pays, tandis que les blessures par armes blanches prédominent dans d’autres. Le succès de la prise en charge de ces patients dépend de l’identification des lésions ou des lésions potentielles et de bonnes compétences d’évaluation. Il est souvent difficile de déterminer la blessure précisément, mais la maîtrise du risque de blessure et du risque de perte de sang permettra au sauveteur d’avoir un processus de pensée critique lui permettant de reconnaître ces risques et de bien procéder pour le triage, la prise en charge et les décisions de transport.
La prise en charge de tout patient commence (après la réanimation initiale) avec l’histoire de la blessure du patient. En traumatologie, l’histoire est celle de l’impact et de l’échange d’énergie qui résulte cet impact [4]. La compréhension du processus d’échange d’énergie conduira à reconnaître 95 % des blessures potentielles.
Principes généraux
La phase de pré-impact inclut tous les événements avant l’incident. Les conditions qui sont présentes avant l’accident mais qui sont importantes dans la prise en charge des lésions du patient sont évaluées dans l’historique. Il s’agit des antécédents médicaux (et des traitements médicaux), de l’ingestion de substances comme de l’alcool ou une drogue, et de l’état d’esprit du patient. Habituellement, les jeunes traumatisés n’ont pas de maladies chroniques. Avec les personnes âgées, cependant, des problèmes médicaux présents avant l’accident peuvent causer de sérieuses complications dans l’évaluation et la prise en charge du patient, et peuvent influencer de manière importante son devenir. Par exemple, le conducteur âgé d’un véhicule qui heurte un poteau peut avoir des douleurs thoraciques indiquant un infarctus du myocarde. A-t-il heurté le poteau suite à sa douleur, ou la douleur est-elle survenue après l’impact ? Le patient prend-il des médicaments (comme des β-bloquants) qui vont empêcher l’élévation du pouls en cas de choc ? La plupart de ces conditions influencent directement les stratégies d’évaluation et de prise en charge abordées aux chapitres 5 et 6, mais elles sont importantes à prendre en compte en général, même si elles n’influent pas nécessairement sur la cinématique de l’accident.
Lors d’une chute, seuls les deuxième et troisième impacts ont lieu.
Énergie
Pour comprendre l’histoire de l’accident, il s’agit d’abord d’évaluer les événements au moment de celui-ci (figure 4-1), d’estimer le niveau d’échange d’énergie avec le corps humain, et d’en évaluer grossièrement les conséquences spécifiques.
Lois de l’énergie et du mouvement
La première loi de Newton indique qu’un objet au repos reste immobile à moins qu’il ne subisse l’effet d’une force extérieure. Le skieur sur la figure 4-2 était immobile avant que l’énergie résultant de la gravité ne le fasse descendre la pente. Une fois en mouvement, même s’il quitte le sol, il restera en mouvement jusqu’à ce qu’il heurte un obstacle ou qu’il retombe au sol et qu’il s’arrête.
Tout comme l’énergie mécanique d’un véhicule qui s’écrase contre un mur est absorbée par la flexion du châssis ou d’autres parties du véhicule (figure 4-3), l’énergie du mouvement des organes et des structures à l’intérieur de notre corps doit être absorbée lorsque la décélération se produit. Ces mêmes concepts s’appliquent au corps humain lorsqu’il est immobile et entre en contact avec un objet en mouvement tel qu’un couteau, une balle ou une batte de baseball.
soit
L’énergie cinétique d’une personne de 70 kg lancée à 50 km/h se calcule donc comme suit :
La masse ayant augmenté, l’énergie cinétique produite a augmenté proportionnellement.
Par conséquent, une fois qu’un objet est en mouvement et possède une énergie cinétique donnée, cet objet doit, pour s’arrêter, perdre son énergie cinétique soit en la transformant soit en la transférant à un autre objet. Par exemple, si un véhicule heurte un piéton, le piéton est projeté loin du véhicule (figure 4-4). Le véhicule est ralenti par l’impact, mais cette énergie est transmise au corps de la victime et provoque des lésions. L’énergie cinétique perdue par l’objet en mouvement est transférée au corps de la victime en raison de leur différence de masse. Les parties molles du corps versus les parties dures du véhicule seront plus nuisibles au piéton qu’au véhicule.
Échange d’énergie entre un objet solide et le corps humain
Densité
Plus la densité d’un tissu (mesurée en particules par volume) est grande, plus le nombre de particules qui vont être percutées par l’objet en mouvement est important et, par conséquent, plus la vitesse et la quantité totale d’échange d’énergie sont grandes. Mettre un coup de poing dans un oreiller et un coup de poing, à la même vitesse, dans un mur de briques aura des effets différents sur la main. Le poing absorbera plus d’énergie lors de la collision avec la densité de la brique qu’avec la densité moindre de l’oreiller (figure 4-5).
Cavitation
L’impact d’une boule blanche de billard sur une autre boule transfère son énergie à toutes les boules de la pile. La boule blanche perd son énergie cinétique et ralentit ou s’arrête (figure 4-6). Les autres boules absorbent cette énergie et sont poussées loin du point d’impact. Une cavité a été créée au niveau de la pile de boules. Il en est de même lorsqu’une boule de bowling heurte une rangée de quilles : les quilles sont projetées dans tous les sens. Le résultat de cet échange d’énergie est une cavité. Cette sorte d’échange d’énergie produit des traumatismes contondants et pénétrants.
Deux types de cavités sont créés :
une cavité temporaire est causée par l’élasticité des tissus qui intervient au moment de l’impact. En raison des propriétés d’élasticité des tissus humains, après l’impact, les tissus peuvent reprendre leur forme initiale. La taille, la forme et les parties de la cavité devenant des dommages permanents dépendent du type du tissu, de l’élasticité du tissu et du nombre de rebonds du tissu se produisant. Cette cavité ne sera généralement plus visible lorsque le secouriste examinera le patient, même après un second impact ;
une cavité permanente est créée une fois la cavité temporaire disparue ; c’est la partie visible de la destruction des tissus. Il existe en plus une cavité par broyage, produite par l’impact direct de l’objet sur les tissus. Toutes deux sont visibles quand le patient est examiné [5] (figure 4-7).
La quantité de cavité temporaire se transformant en cavité permanente dépend de l’élasticité des tissus (capacité d’étirement). Si vous frappez avec une batte de baseball sur un fût en tôle, cela laissera une marque. Si vous frappez de la même manière une masse de mousse de même taille, aucune marque ne sera visible (figure 4-8). Cette différence est due à l’élasticité, la mousse étant plus élastique que la tôle. Le corps humain se comporte plutôt comme la mousse que comme la tôle. Si une personne reçoit un coup de poing dans le ventre, elle sentira le poing rentrer dans son ventre, mais une fois que l’attaquant aura retiré son poing, aucune déformation ne sera visible sur le ventre de la victime. De même, un coup de batte de baseball dans la poitrine ne laissera pas de déformation externe, mais il provoquera des dégâts. C’est la description du mécanisme lésionnel qui permettra d’estimer la déformation au moment de l’impact et de prédire les lésions.
Lorsque le chien d’une arme est libéré, il vient percuter l’amorce qui produit une explosion dans la cartouche. L’énergie libérée par l’explosion se répercute sur la balle, qui s’échappe du canon. La balle a maintenant une énergie, ou force (accélération × masse = force). Une fois que cette force est transmise, la balle ne peut pas décélérer tant qu’elle ne rencontre pas une force extérieure (première loi de Newton sur le mouvement). Pour que la balle s’arrête dans le corps, une explosion doit se produire à l’intérieur des tissus qui est équivalente à l’explosion dans l’arme (accélération × masse = force = masse × décélération) (figure 4-9). Cette explosion est le résultat de l’échange d’énergie accélérant les particules des tissus hors de leur position normale, créant une cavitation.
Traumatismes contondant et pénétrant
On distingue habituellement les mécanismes lésionnels pénétrants et contondants. Cependant, le transfert d’énergie et les lésions provoquées sont similaires. Une cavitation se produit dans les deux cas ; seuls le type et la direction sont différents. La seule vraie différence est l’effraction de la peau. Si l’énergie cinétique d’un objet est concentrée sur une très petite surface cutanée, la barrière cutanée va se déchirer et l’objet va pénétrer à l’intérieur du corps où le transfert d’énergie sera plus concentré tout au long de la trajectoire. La force destructrice sera plus concentrée sur une surface donnée. Un objet plus grand, dont l’énergie cinétique est dispersée sur une plus grande surface lors de l’impact, ne pénétrera pas à l’intérieur du corps. C’est la différence entre un impact d’un camion contre un piéton et un impact de balle par exemple (figure 4-10).
Traumatisme contondant
Accidents de la circulation
Il existe de nombreux mécanismes de traumatismes contondants, mais les accidents de la circulation sont les plus courants. Au cours de l’année 2008, 86 % des victimes de traumatisme contondant étaient des passagers ou des conducteurs d’un véhicule. Les 14 % restants étaient des piétons, des cyclistes ou autres (National Highway Traffic Safety Administration [NHTSA] [6]).
Les accidents de voiture peuvent être divisés schématiquement en cinq types :
Collision frontale
Dans la figure 4-11, par exemple, le véhicule a heurté en son centre un poteau. Le point d’impact a stoppé le mouvement vers l’avant, mais le reste de la voiture a continué d’avancer jusqu’à ce que l’énergie ait été absorbée par la déformation du véhicule. Le même type de mouvement produit chez le conducteur des blessures. La colonne de direction heurte le thorax, peut-être le centre du sternum. La voiture continue d’avancer, suffisamment pour déformer les structures du véhicule ; le thorax du conducteur en fait de même. Alors que le sternum stoppe son mouvement vers l’avant contre le tableau de bord, la paroi thoracique postérieure continue jusqu’à ce que l’énergie soit absorbée par la déformation et une possible fracture de côtes. Ce processus écrasera également le cœur et les poumons, qui sont pris au piège entre le sternum et la colonne vertébrale ainsi que la paroi thoracique postérieure.
Bascule vers le haut (up and over)
Dans ce cas, l’élan du corps du conducteur l’entraîne tête la première par-dessus le volant (figure 4-12). C’est la tête qui va généralement heurter en premier le pare-brise. Le tronc va s’écraser contre le volant. Si c’est la poitrine qui heurte le volant, la cage thoracique, les muscles et les organes internes seront touchés. Si c’est l’abdomen qui heurte le volant, les organes internes, tels la rate, les reins et le foie, seront violemment comprimés. Bien que les organes solides soient les plus vulnérables, les organes creux, tel l’intestin grêle, peuvent aussi être endommagés par compression. Mais les reins, le foie et la rate peuvent aussi être lésés par cisaillement lorsque le tronc du patient est brusquement stoppé par le volant. Un organe peut être arraché de ses attaches anatomiques (figure 4-13). Par exemple, les reins peuvent être projetés en avant alors que la colonne vertébrale s’est déjà arrêtée, ce qui peut provoquer un arrachement des vaisseaux rénaux à leur départ de la veine cave ou de l’aorte abdominale. En effet, les gros vaisseaux sont fixés si solidement à la colonne vertébrale qu’un mouvement brusque des reins vers l’avant peut étirer ces vaisseaux jusqu’à la rupture. Le mouvement continu vers l’avant des reins peut étirer les vaisseaux rénaux jusqu’au point de rupture. Une action similaire peut déchirer l’aorte dans le thorax alors que la crosse aortique, non attachée, subit une tension de l’aorte descendante (figure 4-14).
Bascule vers le bas (« sous-marinage »)
Dans ce cas de figure, la victime s’enfonce dans son siège en direction du volant et du tableau de bord (figure 4-15). La manière dont les membres inférieurs seront blessés illustre bien l’intérêt qu’il y a à comprendre le mécanisme lésionnel. Beaucoup de blessures sont difficiles à identifier si elles ne sont pas suspectées par le mécanisme en cause.
Le genou peut heurter le tableau de bord en deux endroits : au niveau du tibia ou au niveau du fémur (figure 4-16A). Si le tibia est le premier à être bloqué par le tableau de bord, le fémur continue son mouvement vers l’avant et passe par-dessus, ce qui va provoquer une luxation du genou avec déchirure des ligaments et des structures de l’articulation. L’artère poplitée étant située juste derrière l’articulation du genou, une luxation de l’articulation s’accompagne fréquemment d’une lésion vasculaire. Il peut s’agir d’une rupture complète de l’artère ou bien, plus fréquemment, d’une lésion du revêtement intérieur de l’artère, ou intima (figure 4-16B). Dans un cas comme dans l’autre, un caillot peut se former à l’intérieur de l’artère, obstruant le flux sanguin en dessous de la lésion. L’identification précoce d’une lésion du genou et d’une possible lésion vasculaire va permettre aux médecins de savoir qu’ils doivent évaluer les vaisseaux de cette région. L’identification et le traitement précoces d’une lésion de l’artère poplitée réduit significativement le risque d’amputation. Si la circulation n’est pas rétablie dans un délai de 6 heures, une amputation sera souvent nécessaire. Si l’intervenant préhospitalier n’essaie pas de comprendre le mécanisme lésionnel ou s’il ne sait pas interpréter les traces de l’accident, la lésion risque d’être reconnue trop tard.
Bien que les traces de l’impact soient probablement visibles sur le genou du patient, l’enfoncement du tableau de bord là où le genou l’a heurté donne une idée de la violence du choc subi par l’articulation (figure 4-17). Une investigation est nécessaire à l’hôpital afin de mieux éliminer des blessures possibles.
Quand c’est le fémur qui reçoit le choc, l’énergie cinétique est absorbée par la diaphyse, qui peut se rompre (figure 4-18). Le fémur est stoppé net, et le bassin, qui continue son mouvement vers l’avant, peut passer au-dessus du fémur, provoquant une dislocation postérieure de la hanche (figure 4-19).
Figure 4-18 Si c’est le fémur qui absorbe le choc, l’énergie est absorbée par la diaphyse du fémur, qui peut se rompre.
Collision arrière
Lors de l’impact, le véhicule est lancé vers l’avant comme une balle sortant d’un fusil. Toute la structure du véhicule ainsi que ses occupants vont suivre le même mouvement. Si l’appuie-tête du passager n’est pas positionné correctement derrière sa tête, la tête ne se déplacera pas en même temps que le reste du corps ; autrement dit, seuls le tronc et les membres inférieurs seront accélérés vers l’avant. Ce mouvement va provoquer une hyperextension de la nuque par-dessus l’appuie-tête. Ce mouvement peut arracher les ligaments de la colonne cervicale (figure 4-20A). Si l’appuie-tête est correctement relevé, la tête suivra le mouvement du corps sans hyperextension (figures 4-20B et encadré 4-1).
Encadré 4-1 Appuie-tête
S’il peut être prouvé que l’appuie-tête de la victime n’était pas correctement positionné lors de la survenue d’un traumatisme cervical, certaines cours de justice américaines atténuent le niveau de responsabilité de la partie en faute lors d’un accident de la circulation, sur le motif que la négligence de la victime a contribué à la survenue de la lésion (négligence contributive). Des mesures similaires ont également été prises dans des cas de non-utilisation des ceintures de sécurité. Les personnes âgées sont très souvent blessées [35].
Impact latéral
Un choc latéral se produit lorsqu’un véhicule est heurté par le côté. Le véhicule touché est projeté dans la direction opposée. La portière du véhicule est projetée contre le flanc des occupants. Ceux-ci risquent d’être blessés par l’impact de l’autre véhicule (figure 4-21), ou par le déplacement de la porte à l’intérieur du compartiment passagers (figure 4-22). Les lésions causées par ce choc seront moins graves si les occupants portent leur ceinture et se déplacent donc avec le véhicule [9].
Lors d’un impact latéral, cinq régions du corps sont exposées à des lésions :
la clavicule peut être compressée et fracturée si une force importante est exercée contre l’épaule (figure 4-23) ;
le thorax. La compression de la cage thoracique peut entraîner des fractures de côtes, une contusion pulmonaire, une lésion compressive des organes pleins sous la cage thoracique, ou des lésions par surpression (par exemple un pneumothorax) (figure 4-23B), ou encore une déchirure de l’aorte (25 % des ruptures de l’aorte sont dus à des impacts latéraux) [10–12] ;
l’abdomen et le bassin. L’enfoncement de la cabine écrase et fracture le bassin en même temps qu’il pousse la tête du fémur à travers l’acétabulum (figure 4-23C). Les occupants du côté conducteur risquent également des lésions de la rate, puisque celle-ci se trouve dans le flanc gauche, tandis que les occupants du côté passager risquent surtout des lésions du foie ;
le cou. Le torse risque d’être déplacé au-dessous de la tête. Le mouvement de rotation et de flexion latérale qui en résulte risque de fracturer ou de luxer les vertèbres cervicales. Ces fractures et luxations peuvent blesser le corps de la moelle épinière (figure 4-24) ;
la tête. La tête peut aller heurter le montant de la portière.
Les impacts rapprochés produisent plus de lésions que les impacts à distance.
Impact rotatoire
Les collisions rotatoires entraînent des lésions combinant les profils lésionnels des impacts frontal et latéral. La victime est projetée vers l’avant puis est heurtée par la partie latérale du véhicule lorsque celui-ci pivote autour du point d’impact (figure 4-25). Les lésions les plus graves sont observées chez la victime qui était la plus proche du point d’impact.
Tonneaux
Un véhicule faisant des tonneaux subit une succession d’impacts de différentes directions, tout comme le corps et les organes internes des occupants (figure 4-26). Chacun de ces impacts peut provoquer des lésions. Lorsqu’un véhicule fait des tonneaux, l’occupant portant sa ceinture de sécurité peut subir des lésions par cisaillement, du fait de la force centrifuge du véhicule en mouvement. Cette force est semblable à celle d’un carrousel tournant à toute vitesse. Même si les occupants du véhicule sont retenus par leur ceinture de sécurité, les organes internes sont entraînés par le mouvement et peuvent subir des arrachements. Les lésions sont encore plus graves si les occupants ne portent pas leur ceinture de sécurité. Dans la plupart des cas, ils sont éjectés du véhicule et sont alors écrasés par leur propre véhicule ou sont projetés sur le sol. De plus, si les occupants sont éjectés sur la chaussée, ils peuvent être heurtés par d’autres véhicules. La NHTSA rapporte qu’en 2008, 77 % des occupants totalement éjectés de leur véhicule sont décédés [13].