Για περισσότερο από έναν (1) αιώνα το κράνος έχει υπάρξει αναπόσπαστο κομμάτι του ατομικού εξοπλισμού του στρατιώτη. Στο διάστημα αυτό το κράνος έχει εξελιχθεί σε πολύ μεγάλο βαθμό, όπως έχουν εξελιχθεί και τα υλικά που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή του. Επιπλέον υπάρχει διαθέσιμη περισσότερη ιατρική γνώση και πληροφορίες, οι οποίες επιτρέπουν τη σχεδίαση κρανών με γνώμονα την καλύτερη δυνατή προστασία της κεφαλής του στρατιώτη. Σήμερα η εξέλιξη του κράνους είναι μια εξελισσόμενη και δυναμική διαδικασία, σύμφωνα με τις νέες επιχειρησιακές ανάγκες και απαιτήσεις.

Ένας άλλος παράγοντας που έχει επηρεάσει τη σχεδίαση του κράνους είναι η μεγάλη εμπειρία που έχει συσσωρευτεί από τις πρόσφατες συγκρούσεις στο Αφγανιστάν, το Ιράκ και αλλού, στη Μέση Ανατολή και την Αφρική. Όλες αυτές οι συγκρούσεις έχουν διδάξει πολλά και έχουν οδηγήσει σε αλλαγές, σε όλο το πλέγμα του ατομικού οπλισμού του στρατιώτη, από τα άρβυλα, τη φόρμα παραλλαγής και την ατομική προστασία κ.ά. Τα διδάγματα αυτά συνεπικουρούνται και από το γεγονός της τεχνολογικής προόδου στον τομέα των υλικών.

Είναι επίσης σημαντικό να ληφθούν υπόψη και οι ιατρικές πτυχές της ανάπτυξης αποτελεσματικών συστημάτων για τους στρατιώτες και κυρίως της αύξησης της ικανότητας του να αποφεύγει ή να επιβιώνει από σοβαρά τραύματα. Η εμπειρία είναι ζωτικής σημασίας. Στα «ταραγμένα» χρόνια στη Βόρεια Ιρλανδία, το Βασιλικό Νοσοκομείο Βικτώρια στο Μπέλφαστ απέκτησε αξιοζήλευτη εμπειρία στη θεραπεία τραυμάτων από πυροβολισμούς, καθιστώντας το ένα παγκόσμιο κέντρο αριστείας στον τομέα αυτό. Τα διδάγματα από το Μπέλφαστ θα εφαρμοστούν διεθνώς και θα συμβάλλουν στην ανάπτυξη ιατρικών συστημάτων και συσκευών, η χρήση των οποίων αύξησε τα ποσοστά επιβίωσης.

Οι πόλεμοι στο Αφγανιστάν, το Ιράκ και αλλού παρείχαν σημαντικές πληροφορίες για τη θεραπεία και την πρόληψη τραυμάτων, ακόμη και τραυμάτων εκτός μάχης. Παράλληλα, υπήρξε συνεχής χρηματοδότηση της έρευνας στην ιατρική και τα υλικά, με στόχο την αναζήτηση λύσεων σε ζητήματα που ανακύπτουν κατά τη διάρκεια των στρατιωτικών επιχειρήσεων. Οι στρατιωτικές επιχειρήσεις συνεχίζονται και, όπως θα δούμε, συνεχίζουν να παράγουν διδάγματα και να χρηματοδοτούν την έρευνα.

Σημείο εκκίνησης

Οι εχθροπραξίες του 1^ου Παγκοσμίου Πολέμου οδήγησε σε μια επείγουσα απαίτηση για παροχή προστασίας έναντι των θραυσμάτων πυροβολικού. Η λύση ήταν το κράνος και η πρώτη χώρα που το έκανε ήταν η Γαλλία, το 1915 με το κράνος M-15 Adrian (μια εξελιγμένη έκδοση του οποίου εισήχθη σε υπηρεσία το 1926). Το M-15 Adrian είχε περιορισμούς: Ο χάλυβας που χρησιμοποιήθηκε ήταν πολύ ελαφρύς σε σύγκριση με το υλικό κατασκευής άλλων κρανών. Από την άλλη όμως, το άνω τμήμα του κράνους βοηθούσε στην εκτροπή των θραυσμάτων και η εσωτερική επένδυση σχεδιάστηκε ως στοιχείο προστασίας από κραδασμούς. Όπως θα δούμε, ο σχεδιασμός του M-15 Adrian έγινε ένα πολύ ενδιαφέρον στοιχείο μελέτης για όσους εργάστηκαν στην ανάπτυξη της επόμενης γενιάς κρανών.

Το 1916 είδε την άφιξη δύο ακόμα κρανών, του γερμανικού Stahlhelm και του βρετανικού Brodie. Το Stahlhelm ομοιάζει με το μεσαιωνικό κράνος Sallet και προσέφερε καλή πλευρική προστασία της κεφαλής. Η τελική εξέλιξη αυτού του κράνους ήταν το ατσάλινο κράνος M-56, το οποίο χρησιμοποιήθηκε από τo Στρατό της Ανατολικής Γερμανίας (NVA). Το Brodie, επίσης εμπνευσμένο από ένα μεσαιωνικό κράνος που χρησιμοποιούσαν οι τοξότες. δεν παρείχε καμία πλευρική προστασία της κεφαλής.

Το Brodie παρέμεινε σε υπηρεσία μέχρι να αντικατασταθεί από το Mk.III το 1944. Με τη σειρά του αντικαταστάθηκε από το Mk.IV το 1959, το οποίο ήταν το τελευταίο βρετανικό κράνος κατασκευασμένο από χάλυβα. Το Mk.VI, κατασκευασμένο από βαλλιστικό νάιλον, τέθηκε σε υπηρεσία στις αρχές της δεκαετίας του 1980. Στη συνέχεια ήρθε το Mk.VIA το 2005 και ακολούθησε το εξελιγμένο σχέδιο Mk.VII το 2009. Αυτό αντικαταστάθηκε το 2015 από το Batlskin Cobra, μέρος του συστήματος προσωπικής προστασίας του Βρετανικού Στρατού Project Virtus (το Batlskin Cobra επιλέχθηκε και από τη Δανία). Βασικό χαρακτηριστικό του Batlskin Cobra είναι το μειωμένο βάρος, η αυξημένη βαλλιστική προστασία και ο εργονομικός σχεδιασμός.

Το πρώτο κράνος που χρησιμοποίησε ο Αμερικανικός Στρατός ήταν το Brodie και η χρήση του συνεχίστηκε μέχρι το τέλος του 1941 όταν άρχισε να αντικαθίσταται από το εμβληματικό ατσάλινο κράνος M-1. Το M-1 θα παρέμενε σε υπηρεσία έως το 1985, ενώ θα υιοθετηθεί ευρέως από το ΝΑΤΟ και άλλες χώρες του κόσμου, έως ότου άρχισε η διαδικασία αντικατάστασης του από τα μέσα της δεκαετίας του 1980. Για τον Αμερικανικό Στρατό, ο διάδοχος του M-1 αναπτύχθηκε στο πλαίσιο του προγράμματος PASGT (Personal System for Ground Troops).

Το επόμενο στάδιο, μετά το κράνος PASGT, ήταν το MICH (Modular Integrated Communication Helmet), αν και είχαν αξιολογηθεί και άλλες λύσεις με παραγωγή εκτός ΗΠΑ, ως πιθανοί διάδοχοι του PASGT. Το κράνος MICH τέθηκε σε υπηρεσία το 2001. Ακολούθησε η ένταξη σε υπηρεσία του ACH (Advanced Combat Helmet), από το 2002 και μετά, ενώ αργότερα παρουσιάστηκε η εξελιγμένη έκδοση ECH (Enhanced Combat Helmet), το οποίο άρχισε να εντάσσεται σε υπηρεσία από το 2013 και μετά. Ο διάδοχος των ACH και ECH είναι το IHPS (Integrated Head Protection System), το οποίο άρχισε να εντάσσεται σε υπηρεσία το 2019.

Η μετάβαση από το κράνος PASGT στο ECH και το IHPS χαρακτηρίζεται από τη μείωση του βάρους, την αυξημένη βαλλιστική προστασία και τις αλλαγές στη δομή και το σχήμα του κράνους για καλύτερη ενσωμάτωση με το σύνολο του ατομικού εξοπλισμού του στρατιώτη. Το βασικό σημείο του IHPS είναι ότι προσφέρει το ίδιο επίπεδο βαλλιστικής προστασίας με το ECH, αλλά το διπλάσιο επίπεδο προστασίας, σε σχέση με το ECH, σε επίπεδο σοβαρού τραυματισμού ή τραύματος στο κεφάλι. Η πρόκληση της βαλλιστικής προστασίας έχει ουσιαστικά επιλυθεί και πλέον έμφαση δίνεται στην αντιμετώπιση ενός ζητήματος που γίνεται ολοένα και πιο κρίσιμο και δεν είναι άλλο από την αντιμετώπιση των τραυμάτων του εγκεφάλου.

Αντιμετωπίζοντας τον τραυματισμό

Τον Ιανουάριο του 2020 πραγματοποιήθηκε η ιρανική πυραυλική επίθεση, με οκτώ πυραύλους, κατά αμερικανικών δυνάμεων στην αεροπορική βάση Ain al-Assad στο Ιράκ. Οι αμερικανικές δυνάμεις διασκορπίστηκαν σε καταφύγια καθώς είχαν έγκαιρη προειδοποίηση για την επίθεση. Κανένας Αμερικανός δεν σκοτώθηκε ή τραυματίστηκε σοβαρά κατά την επίθεση. Ωστόσο, λίγο αργότερα έγινε γνωστό ότι 110 Αμερικανοί αντιμετώπισαν εγκεφαλικό τραύμα, με διαφορετικό επίπεδο σοβαρότητας. Η αιτία του εγκεφαλικού τραυματισμού ήταν το ωστικό κύμα των εκρήξεων των πυραύλων.

Σύμφωνα με το Κέντρο Εγκεφαλικών Τραυμάτων Άμυνας και Βετεράνων (DVBIC : Defense and Veterans Brain Injury Center) των ΗΠΑ: «Ένα εγκεφαλικό τραύμα μπορεί να χαρακτηριστεί ως ήπιο, μέτριο, σοβαρό ή διεισδυτικό. Η σοβαρότητα προσδιορίζεται κατά τη στιγμή του τραυματισμού. Το εγκεφαλικό τραύμα είναι ένα χτύπημα ή ένα πλήγμα στο κεφάλι που διαταράσσει τη φυσιολογική λειτουργία του εγκεφάλου. Μπορεί να σας καταστήσει αναίσθητους για μικρό ή μεγάλο χρονικό διάστημα ή να σας κάνει να νιώσετε σύγχυση ή να δείτε αστέρια (αλλαγή συνείδησης). Δεν προκαλούν όλα τα χτυπήματα ή τα πλήγματα στο κεφάλι τραυματισμό του εγκεφάλου. Η πιο συνηθισμένη μορφή στον Στρατό είναι η ήπια. Η διάσειση είναι μια άλλη λέξη για να χαρακτηρίσει ένα ήπιο εγκεφαλικό τραύμα».

Οι πρωταρχικές αιτίες του εγκεφαλικού τραυματισμού στον Στρατό είναι οι εκρήξεις, οι σφαίρες, τα θραύσματα, οι πτώσεις, οι συγκρούσεις και οι ανατροπές των μηχανοκίνητων οχημάτων και οι επιθέσεις αυτοκτονίας, σύμφωνα με το DVBIC. Επί του πεδίου μάχης η κύρια αιτία του εγκεφαλικού τραυματισμού είναι οι εκρήξεις. Τα φυσικά συμπτώματα περιλαμβάνουν πονοκεφάλους, διαταραχές του ύπνου, ζάλη, προβλήματα ισορροπίας, ναυτία και έμετο, κόπωση, διαταραχή της όρασης, ευαισθησία στο φως και πόνο στα αυτιά. Τα γνωστικά συμπτώματα αφορούν σε προβλήματα συγκέντρωσης, προσωρινή απώλεια μνήμης, προβλήματα προσοχής, αργή σκέψη και δυσκολία στην εύρεση λέξεων. Τα συναισθηματικά ζητήματα που προκαλούνται από έναν εγκεφαλικό τραυματισμό περιλαμβάνουν ευερεθιστότητα, άγχος και αλλαγές στη διάθεση. Το DVBIC σημειώνει ότι ένας εγκεφαλικός τραυματισμός μπορεί να προκαλέσει παρατεταμένη ή ακόμη και μόνιμη νευρολογική βλάβη, ακόμη και πρόωρη άνοια.

Αλλά πόσο διαδεδομένα είναι τα εγκεφαλικά τραύματα; Σύμφωνα με το DVBIC, μεταξύ του 2000 και του τρίτου τριμήνου του 2019, οι Αμερικανοί υπηρετούντες που διαγνώστηκαν με εγκεφαλικό τραυματισμό ανήλθαν σε 413.858. Από το υψηλότερο επίπεδο περιπτώσεων το 2011 (συνολικά 32.834 περιπτώσεις), σημειώθηκε μείωση από το 2016 έως το 2018 (17.000-18.000 περιπτώσεις ετησίως). Τα στοιχεία για το εννεάμηνο του 2019 αφορούν σε 15.262 περιπτώσεις, γεγονός που υποδηλώνει ότι ο τελικός αριθμός για το 2019 ενδέχεται να είναι μεταξύ 20.000 και 21.000. Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι οι πολλαπλές διασείσεις μπορεί να οδηγήσουν σε νευρολογική βλάβη.

Ένα σύγχρονο κράνος έχει σίγουρα δοκιμαστεί σε επίπεδο προστασία από βαλλιστικές απειλές, αλλά υπάρχει μια σαφής τάση εύρεσης βελτιωμένων επιπέδων προστασίας για την αντιμετώπιση της απειλής των εγκεφαλικών τραυματισμών. Οι εγκεφαλικοί τραυματισμοί που σημειώθηκαν στην επίθεση στη βάση Ain al-Assad έφεραν το όλο ζήτημα στο προσκήνιο. Τον Φεβρουάριο 2020 μια πανεπιστημιακή έρευνα για τα κράνη κατέληξε στο συμπέρασμα ότι το γαλλικό ADRIAN του 1915 παρείχε καλύτερη προστασία έναντι των ωστικών κυμάτων των εκρήξεων από το ACH του Αμερικανικού Στρατού.

Το παρελθόν καθοδηγεί το παρόν

Μια ομάδα διδακτορικών φοιτητών του Τμήματος Βιοϊατρικής Μηχανικής, της Σχολής Μηχανικών Πράτ του Πανεπιστημίου Ντιούκ της Βόρειας Καρολίνας, πραγματοποίησε μια μελέτη με τίτλο: «Η πρωτοβάθμια προστασία ωστικού κύματος έκρηξης στο σχεδιασμό κράνους μάχης: Μια ιστορική σύγκριση μεταξύ της σημερινής εποχής και του 1^ου Παγκόσμιου Πολέμου». Η μελέτη αυτή κατέληξε στο συμπέρασμα ότι το ADRIAN παρέχει μεγαλύτερη προστασία από ωστικό κύμα έκρηξης έναντι του ACH. Το συμπέρασμα βασίστηκε σε εκτεταμένες δοκιμές αξιολόγησης της απόδοσης του ACH, σε σύγκριση με τα κράνη του 1^ου Παγκοσμίου Πολέμου, όπως το Brodie, το Stahlhelm και το M-15 Adrian.

Η μελέτη σημειώνει ότι: «Από τον 1^ο Παγκόσμιο Πόλεμο τα κράνη χρησιμοποιήθηκαν για την προστασία του κεφαλιού στον πόλεμο, σχεδιασμένα πρωτίστως για προστασία από τα θραύσματα του πυροβολικού. Πιο πρόσφατα, οι απαιτήσεις για το κράνος περιλαμβάνουν την προστασία από βαλλιστικά και οξεία τραύματα, αλλά το νευροτραύμα από την πρωτογενή έκρηξη δεν υπήρξε ποτέ βασικό μέλημα στο σχεδιασμό του κράνους … μόνο τα τελευταία χρόνια έχει εκτιμηθεί η απειλή της άμεσης προσβολής από το ωστικό κύμα της έκρηξης, ως ξεχωριστή απειλή από το διεισδυτικό τραύμα». Για την παροχή περισσότερων δεδομένων σχετικά με την προστασία από το ωστικό κύμα των εκρήξεων «συγκρίναμε την προστατευτική επίδραση των ιστορικών (του 1^ου Παγκοσμίου Πολέμου) και των σημερινών κρανών, το ένα έναντι του άλλου, αλλά και χωρίς κράνος ή με γυμνό κεφάλι, για ρεαλιστική αξιολόγηση της επίδρασης του ωστικού κύματος στο κράνος και στην κεφαλή».

Η διαδικασία των δοκιμών που έγιναν για τη συγκεκριμένη μελέτη περιγράφεται ως εξής: «Τα κράνη τοποθετήθηκαν σε ένα ομοίωμα κεφαλής και λαιμού και ευθυγραμμίστηκαν κατά μήκος του μετώπου με έναν κυλινδρικό σωλήνα να προσομοιώνει μια έκρηξη πάνω από το κεφάλι. Ωστικά κύματα έκρηξης διαφορετικών μεγεθών δημιουργήθηκαν με βάση τις εκτιμώμενες συνθήκες έκρηξης παλαιότερων πυρομαχικών. Η μέγιστη αντανακλούμενη υπερπίεση στο ανοιχτό άκρο του σωλήνα συγκρίθηκε με την μέγιστη υπερπίεση που μετρήθηκε σε διάφορα σημεία της κεφαλής. Όλα τα κράνη παρείχαν σημαντική απορρόφηση της πίεσης σε σύγκριση με τις περιπτώσεις χωρίς κράνος. Τα σύγχρονα κράνη δεν παρείχε μεγαλύτερη απορρόφηση της πίεσης από τα παλαιότερα, ενώ ορισμένα από τα παλαιότερα κράνη είχαν καλύτερη απόδοση σε συγκεκριμένες θέσεις μέτρησης. Η μελέτη αποδεικνύει ότι τόσο τα παλαιότερα (ιστορικά) όσο και τα σύγχρονα κράνη έχουν κάποιες πρωταρχικές δυνατότητες προστασίας από ωστικό κύμα έκρηξης και ότι απλά σχεδιαστικά χαρακτηριστικά μπορούν να βελτιώσουν ακόμα περισσότερο αυτές τις δυνατότητες για μελλοντικά κράνη».

Όλα τα κράνη του 1^ου Παγκοσμίου Πολέμου κατασκευάστηκαν από παρόμοια υλικά, αν και ο γαλλικός χάλυβας ήταν λεπτότερος, και όλα τα κράνη παρείχαν προστασία έναντι ωστικού κύματος έκρηξης. Εκεί που διαφέρει το κράνος M-15 Adrian είναι ότι το λοφίο στο άνω μέρος του κράνους πιστεύεται ότι μπορεί να είχε θετική επίδραση όσον αφορά στην εκτροπή των κραδασμών. Κατά τη διάρκεια της δοκιμής η μέγιστη πίεση που ασκήθηκε στο M-15 Adrian ήταν η μικρότερη από όλα τα κράνη που δοκιμάστηκαν, ως προς τον κίνδυνο εγκεφαλικού τραυματισμού, μια επίδοση κατά πολύ καλύτερη από τα άλλα κράνη του 1^ου Παγκοσμίου Πολέμου. Απροσδόκητα επίσης το M-15 Adrian κατέγραψε πιθανότητα-κίνδυνο αιμορραγίας από εγκεφαλικό τραυματισμό μόλις 1% τη στιγμή που το ACH κατέγραψε πιθανότητα 5%.

Το σχήμα του M-15 Adrian φαίνεται ότι διαδραματίζει ρόλο στη βελτιωμένη προστασία από εκρήξεις, αλλά η μελέτη σημείωσε επίσης ότι το χείλος του κράνους ήταν εξίσου σημαντικό, όπως και το επίπεδο κάλυψης της κεφαλής που προσέφερε. Τα διαφορετικά δομικά στρώματα σε ένα σύγχρονο κράνος μπορούν να παρέχουν αυξημένη προστασία καθώς «ένα ωστικό κύμα αντανακλάται κάθε φορά που συναντά ένα νέο υλικό με διαφορετική ακουστική αντίσταση». Η μελέτη καταδεικνύει ότι η προστασία από το ωστικό κύμα της έκρηξη μπορεί να αυξηθεί μέσω της διαδικασίας δομικής επίστρωσης και σχεδιάσεων που έχουν βέλτιστη σχεδίαση, ιδιαίτερα στο άνω μέρος και το χείλος του κράνους. Όλα αυτά καταδεικνύουν ότι η αναζήτηση για το τέλειο κράνος συνεχίζεται.