基于系列有限元模型的兒童頭部損傷研究.pdf

1、因交通事故造成的兒童意外傷害類型中以頭部損傷最為常見，且頭部損傷往往會造成較為嚴(yán)重的后果，給社會帶來重大的經(jīng)濟(jì)損失和負(fù)擔(dān)。因此，研究兒童頭部損傷生物力學(xué)問題，對于開發(fā)相關(guān)防護(hù)裝置以及降低傷害發(fā)生率具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。目前為止，關(guān)于兒童頭部損傷的研究大多是建立于成人研究的基礎(chǔ)上，并且由于倫理道德等因素的限制，更是難以通過兒童尸體實(shí)驗(yàn)來獲得響應(yīng)數(shù)據(jù)?，F(xiàn)階段各國安全法規(guī)評估時使用的兒童假人和損傷準(zhǔn)則等，大多是基于比例縮放方法從成人假人及其

2、損傷準(zhǔn)則獲得。但是與成人相比，兒童頭部在幾何形狀、解剖結(jié)構(gòu)及組織材料等方面都存在較大差異，采用上述縮放方法進(jìn)行的研究精確度往往不高。因此，利用詳細(xì)開發(fā)和驗(yàn)證過的兒童有限元模型進(jìn)行替代研究是一種趨勢。
　　本文利用本課題組前期開發(fā)的、具有相似網(wǎng)格劃分模式的三個典型年齡時期兒童頭部有限元模型，基于三個經(jīng)典的成人尸體實(shí)驗(yàn)和一起兒童跌落事故進(jìn)行了大量的仿真研究:基于Nahum和Trosseille的尸體實(shí)驗(yàn)對模型進(jìn)行了顱內(nèi)響應(yīng)研究;基于Y

3、oganandan的尸體實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了顱骨響應(yīng)研究;同時，基于上述實(shí)驗(yàn)還進(jìn)行了不同年齡段兒童頭部響應(yīng)的對比分析和參數(shù)化研究等工作;并且還利用已經(jīng)驗(yàn)證過的模型運(yùn)用MADYMO和LS-DYNA軟件，進(jìn)行了事故重建、損傷預(yù)測及參數(shù)化研究;此外，還對兒童損傷研究中最常采用的比例縮放方法的準(zhǔn)確性進(jìn)行了分析。
　　仿真結(jié)果表明:系列兒童頭部有限元模型能夠比較真實(shí)的反應(yīng)頭部響應(yīng);相同載荷作用下，兒童頭部受到損傷的風(fēng)險比成人要大，且損傷風(fēng)險隨兒童年齡