在道路交通傷中,胸腹部創(chuàng)傷發(fā)生率僅次于顱腦和四肢傷,居第3位,而在致死原因中,胸腹部創(chuàng)傷僅次于顱腦創(chuàng)傷,居第2位。交通事故中胸腹部撞擊傷常因司機(jī)與轉(zhuǎn)向盤、安全氣囊等部件或乘客與內(nèi)飾件相撞引起,載荷類型多為鈍性碰撞。其中,肋骨骨折是胸部交通傷的典型骨骼損傷類型,多發(fā)性肋骨骨折造成連枷胸是傷員的主要死因。與被廣泛研究的胸部心肺損傷相比,腹部肝臟體積最大,僅部分被胸廓包覆,且對應(yīng)轉(zhuǎn)向盤下緣和正面氣囊展開范圍,碰撞時(shí)具有獨(dú)特的動力學(xué)響應(yīng)和損傷特征。研究駕駛員胸廓包覆肝臟碰撞生物力學(xué)響應(yīng)特征,為改進(jìn)駕駛員防護(hù)措施提供依據(jù),必然成為乘員保護(hù)的重要課題。利用有限元方法建立具有精細(xì)解剖結(jié)構(gòu)的胸腹部生物力學(xué)模型,在保證模型仿生可靠性的前提下,能夠準(zhǔn)確模擬汽車碰撞過程中胸腹部各組織的生物力學(xué)響應(yīng),認(rèn)識外力到人體內(nèi)部的力學(xué)傳遞關(guān)系,從應(yīng)力-應(yīng)變層次反映各組織的損傷機(jī)理與耐受極限。本研究擬針對汽車乘員胸廓包覆肝臟部位、采用數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的方法,分別從模型構(gòu)建、模型驗(yàn)證、一般鈍性碰撞、標(biāo)準(zhǔn)工況碰撞等幾個(gè)方面分析其生物力學(xué)響應(yīng)和損傷特征,旨在發(fā)現(xiàn)汽車碰撞致傷的一般規(guī)律,促進(jìn)汽車安全性設(shè)計(jì)中針對乘員胸腹部... 

【文章來源】：華南理工大學(xué)廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：165 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

不同撞擊器與方向作用下肋骨骨折示意圖

進(jìn)行肝臟精細(xì)建模。(a) 第一版 (b) 第二版圖2-1 第一版和第二版 CHUBM-M50 示意圖研究團(tuán)隊(duì)根據(jù)國標(biāo) GB10000-198850 百分位中國成年男性的身體尺寸標(biāo)準(zhǔn)（身高1678mm，體重 59kg）[143]，選定一位 30 歲、身高 1680mm、體重約 60kg 的中國成年男性志愿者進(jìn)行螺旋 CT 掃描。基于 50 百分位中國成人 CT 影像數(shù)據(jù)，借助醫(yī)學(xué)影像軟件和逆向開發(fā)工具，重建人體肝臟的三維幾何模型。利用醫(yī)學(xué)影像處理軟件分別提取肝臟及肝門靜脈的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，通過 CAD 逆向造型技術(shù)構(gòu)建肝臟整體和肝門靜脈曲面模型。

右肝葉 左肝葉肝門靜脈圖2-2 肝臟模型構(gòu)建圖2-3 肝臟模型裝配鐮狀韌帶肝組織肝包膜肝組織左肝葉肝包膜右肝葉圖2-4 肝臟有限元模型左三角冠狀韌帶韌帶右三角韌帶肝圓韌帶圖2-5 肝臟主要韌帶模型（肝臟臟面）對肝臟各部分進(jìn)行網(wǎng)格劃分，肝臟模型與肝門靜脈模型同時(shí)劃分網(wǎng)格，實(shí)現(xiàn)肝門靜脈位于肝臟內(nèi)部的部分以共節(jié)點(diǎn)方式與肝臟實(shí)體連接，這種連接關(guān)系符合解剖學(xué)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。在肝門靜脈表面自動生成殼單元作為血管壁，肝包膜以共節(jié)點(diǎn)方式與肝實(shí)質(zhì)連接，鐮狀韌帶用體單元模擬連接左右兩半葉，構(gòu)建肝臟有限元模型，如圖 2-4。肝臟主要韌帶包括冠狀韌帶、左三角韌帶、右三角韌帶、肝圓韌帶等，均以三角形單元、四邊形單元的混合殼單元類型建模，分別與胸膜、膈膜及周圍器官連接，如圖 2-5。肝臟膈面與膈膜之間、肝臟與胸腹腔壁之間定義面面接觸 (*Contact_Surface_To_Surface) 關(guān)系，肝臟與內(nèi)臟器官即周圍組織及定義為自動單面接觸 (*Contact_Automatic_Single_Surface)


本文編號：3144469