羊 玢 曹立波 李 鹏 胡 敏 肖 峰 袁云康梅永存 Lee Heow Pueh

1 (湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室，长沙 410082)2(南京林业大学汽车与交通工程学院，南京 210037)3(新加坡国立大学机械工程系，新加坡 117576)

面部碰撞对行人创伤性脑损伤影响的生物力学研究

羊 玢1,2,3曹立波1*李 鹏2胡 敏2肖 峰2袁云康2梅永存2Lee Heow Pueh3

1(湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室，长沙 410082)2(南京林业大学汽车与交通工程学院，南京 210037)3(新加坡国立大学机械工程系，新加坡 117576)

为预测和评判行人面部碰撞对创伤性脑损伤机理及生物力学响应，结合计算机断层扫描(CT)和磁共振(MRI)医学成像技术，建立符合中国人体特征的50百分位头颈部几何模型和有限元模型。有限元模型中颅骨与脑之间的相对运动采用切向滑动边界条件，摩擦系数定义为0.2，模拟鼻骨斜碰撞、鼻外侧软骨正面碰撞、牙齿正面碰撞、下颌骨碰撞和颧骨外侧斜碰撞等5种典型面部碰撞交通事故场景，探讨应力波在颅骨和脑内传播路径，得到颅内压力、von Mises等效应力和剪切应力等生物力学响应参数分布规律。结果显示，鼻骨斜碰撞颅内压力峰值为236.7 kPa，von Mises应力为25.97 kPa，超过了大脑耐受阈值；颧骨外侧斜碰撞最大横向剪切应力分别为14.56 kPa和-18.07 kPa，促使脑组织产生了较大的剪切变形，存在严重脑损伤风险。结论表明：面部碰撞的位置和方向是导致面部骨折严重程度的关键因素，面骨骨折的位置决定创伤性脑损伤的部位，面骨骨折都带有一定程度的创伤性脑损伤；……