后碰撞中人體頸部沖擊動力學響應的有限元分析及研究.pdf

1、各種交通事故引起的損傷中，后碰撞所導致的頸部損傷占較大比例，常造成致命傷害。理解后碰撞造成的損傷及其功能紊亂的潛在機制，對由此造成傷害的進一步防護、診斷、治療具有重要作用。隨著計算機的發(fā)展，有限元模型被廣泛應用于生物力學研究。
　　 旨在根據(jù)沖擊動力學響應分析要求，建立中國人全頸椎三維有限元模型，以期用于后碰撞中人體頸部沖擊動力學響應分析及研究。
　　 該模型以中國50百分位成年男性為建模素材，通過螺旋CT掃描生成DIC

2、OM格式圖像數(shù)據(jù)；利用Materialisc mimics、逆向軟件Geomagic及Pro-E進行三維重建；運用TrueGrid劃分網格，有限元模型由椎骨、椎間盤（髓核、纖維環(huán)及軟骨終板）、韌帶和肌肉構成，用實體單元、梁單元和索單元進行模擬，其材料分別定義為線彈性、粘彈性和索。在LS-DYNA中仿真，與后碰撞志愿者實驗數(shù)據(jù)基本相符，從而驗證了模型的有效性。
　　 驗證后的模型用于后碰撞過程中人體頸部內、外部響應參數(shù)的分析及研究

3、，得到頭頸部速度、加速度曲線，各椎骨間相對轉角，各椎骨、椎間盤、韌帶的應力、應變曲線。頸部“S”形曲線、“C”形曲線得到很好體現(xiàn)；各組織應力及應變數(shù)值隨時間增長而增大，達到一定峰值后則隨時間增大而減小，其峰值都發(fā)生在“S”形、“C”形曲線出現(xiàn)階段。各椎骨的最大應力、應變發(fā)生于椎體上，上位頸椎中C2應力、應變值較大，而下位頸椎中T1數(shù)值最大。各髓核、纖維環(huán)、終板最大應力、應變主要發(fā)生在其前后緣，其中髓核、纖維環(huán)最大值發(fā)生于C7-T1間；終