头部替代体的生物机械反应 带头盔和没有头盔
Abhilash Singh1, Devendra Kumar1, Shailesh Ganpule2
1Department of Mechanical and Industrial Engineering, Indian Institute of Technology Roorkee, Roorkee, Uttarakhand 247667, India.
Journal of biomechanical engineering
|July 20, 2023
概括
这项研究测量了脑模拟器变形在头部替代品在的冲击. 头盔显著减少了头部动力学和大脑应变,反旋转提供了最大的保护.
科学领域:
- 生物力学 生物力学
- 神经科学是一个神经科学.
- 创伤研究 创伤研究
背景情况:
- 了解撞击下的大脑变形对于预防伤害至关重要.
- 现有的研究往往缺乏对大脑模拟菌株的详细,实验性测量.
- 头部代孕提供了一个可控的环境来研究损伤机制.
研究的目的:
- 通过实验测量头部动力学和脑模拟器在重冲击下的变形.
- 评估传统和反旋转头盔的保护作用.
- 将代孕母亲的反应与人类数据进行比较.
主要方法:
- 使用不同复杂度的头部替代物 (皮肤,头骨,硬质体,,,脑模拟剂).
- 模拟了以1米和3米/秒的冲击,引发了角平面和冠状平面的旋转.
- 测量了脑模拟菌株,并将动力学与死后人类受试者 (PMHS) 数据进行了比较.
主要成果:
- 大脑模拟菌株 (MPS,MSS) 的峰值发生在30毫秒内.
- 没有头盔,高旋转加速度的峰值应变达到50-60% (MPS) 和35-50% (MSS).
- 头盔可以减少高峰头部动力学高达75%和大脑应变高达45%;反旋转头盔可以分别减少高达90%和85%.
结论:
- 替代头部的复杂性会影响大脑模拟应变模式.
- 头盔,特别是那些具有反旋转特征的头盔,可以显著减轻头部动力学和大脑应变.
- 这项研究为了解和预防创伤性脑损伤提供了有价值的实验数据.
