基于典型交通事故深度分析和动态可视化技术的颅脑损伤机制与耐限研究

颅脑撞击损伤的高发生率和高死亡率，促使颅脑损伤机制和耐受极限研究成为当前的研究热点，这也是颅脑损伤救治与防护的关键。既往研究多基于人尸、动物、假人实验和模拟仿真，这些方法有各自的缺点，难以开展深入研究。为此，申请者率先选择有监控录像的典型交通事故案例；用CT断层扫描和3D重建获取详细伤情；引入三维激光扫描记录事故现场和车辆变形并生成数字模型；最后通过仿真技术，再现事故过程和损伤过程。在此基础上采用前一课题建立的透明颅脑物理模型和微气泡检测方法，在实验室条件下逼真地模拟现场交通事故中颅脑损伤的发生过程。通过典型交通事故的深度分析和颅脑损伤的动态可视化技术开展颅脑损伤的生物力学机制和"真人"颅脑的耐受极限研究。实现通过"真人"碰撞生物力学研究完善损伤机制和耐限的目标，这对于协助研制更安全的汽车和更有效地开展临床救治，降低颅脑撞击损伤的发生率和伤残率都具有重要的科学意义。

颅脑撞击损伤的高发生率和高死亡率促使了颅脑损伤机制和耐受极限的研究成为当前研究热点。既往研究多基于人尸体、动物、假人实验和模拟仿真，这些方法有各自的确定难以展开深入研究，为此，本课题选择有监控录像的典型交通事故案例对颅脑损伤的力学机制和耐受极限进行研究。本课题建立了一种全新的交通事故的采集方法，利用航拍图像及相应的交通事故现场绘制系统，更高效、更准确的进行交通事故现场信息的采集，为后期的事故重建提供详细完整的信息；首次通过大量具有监控录像的行人事故案例进行行人头部损伤模式和损伤风险分析，确定车辆碰撞速度、行人年龄以及行人头部撞击点是影响行人头部损伤严重度的主要因素，并分析出了行人头部严重损伤和死亡的风险曲线；利用多刚体动力学方法结合监控录像进行了事故过程的重建，从而获取了线角速度、线速度、旋转加速度、旋转速度等力学参数，将其作为初始条件，利用有限元分析技术进行行人头部损伤重建，建立了头部特定损伤类型与力学参数的量效关系，行人头部特定伤情50%损伤风险的耐受极限：颅骨骨折的颅骨最大等效应力为9.56mpa；硬膜下血肿或蛛网膜下腔血肿的最大颅内压力极限为252kpa，最小颅内压力极限为-185kpa；弥漫性轴索损伤的脑部最大等效应力极限为32kpa。该项目为颅脑撞击伤生物力学的研究提供一种较为可靠的方法，为行人头部损伤的防护和损伤力学基金提供了理论依据。