面部碰撞对行人创伤性脑损伤影响的生物力学研究

摘要：

为预测和评判行人面部碰撞对创伤性脑损伤机理及生物力学响应,结合计算机断层扫描(CT)和磁共振(MRI)医学成像技术,建立符合中国人体特征的50百分位头颈部几何模型和有限元模型.有限元模型中颅骨与脑之间的相对运动采用切向滑动边界条件,摩擦系数定义为0.2,模拟鼻骨斜碰撞、鼻外侧软骨正面碰撞、牙齿正面碰撞、下颌骨碰撞和颧骨外侧斜碰撞等5种典型面部碰撞交通事故场景,探讨应力波在颅骨和脑内传播路径,得到颅内压力、von Mises等效应力和剪切应力等生物力学响应参数分布规律.结果显示,鼻骨斜碰撞颅内压力峰值为236.7 kPa,von Mises应力为25.97 kPa,超过了大脑耐受阈值;颧骨外侧斜碰撞最大横向剪切应力分别为14.56 kPa和-18.07 kPa,促使脑组织产生了较大的剪切变形,存在严重脑损伤风险.结论表明:面部碰撞的位置和方向是导致面部骨折严重程度的关键因素,面骨骨折的位置决定创伤性脑损伤的部位,面骨骨折都带有一定程度的创伤性脑损伤;头部受到冲击时,面部结构能够吸收大量的冲击能量来保护大脑,降低颅脑损伤的风险.

关键词：头颈部、有限元模型、面部碰撞、创伤性脑损伤、损伤生物力学

所属期刊栏目：35

分类号：U461.91(汽车工程)

资助基金：国家自然科学基金11172099;湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室基金31415008;中国博士后科学基金2015M572243;江苏省自然科学基金BK20130981

在线出版日期：2016-03-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：63-70