准静态下颞部撞击致颅脑伤的有限元模拟分析及其临床意义

目的 建立准静态下颞部撞击致颅脑伤的虚拟模型,研究准静态下颞部撞击所致的应力分布以及应力波的传播,探讨颞部撞击致颅脑伤的生物力学机制.方法 在Hypermesh软件中建立准静态颞部撞击伤的有限元模型,用Ls-Dyna软件对该有限元模型进行数值模拟计算,最后用Ls-Prepost软件进行后处理.结果 撞击点处颞骨Von Mises应力以及颅内压力随撞击速度的提高而增大;应力波在颅骨表面的传播以撞击点为圆心的径向上传播,在颅骨-脑组织耦合处急剧衰减;颅底有应力集中区域.该数值模拟的结果与生物试验结果较吻合.结论 本研究对颞部撞击致颅脑损伤的诊断和防护有重要意义.     

道路交通事故致行人中、重度颅脑损伤的有限元分析

目的 建立颅脑枕部与地面接触碰撞的虚拟模型,探讨道路交通事故致行人中、重度颅脑损伤的生物力学机制. 方法 利用临床病历资料分析道路交通事故致行人中、重度颅脑损伤的常见致伤方式和伤情特点,在Hypermesh软件中建立模拟常见致伤方式的有限元模型,用Ls-Dyna软件计算、分析颅内压力变化特点,并与伤情特点作对比分析. 结果 行人中、重度颅脑交通伤以枕部接触碰撞致伤最为常见,特点是以撞击点对应的额、颞叶部位硬膜下出血、硬膜外出血和脑组织挫裂伤为主的"对冲伤".模拟分析结果显示,以右枕部为撞击点时,从右枕部到左额部.压缩力峰值逐渐减小,拉伸力峰值逐渐增大并在对冲部位的左额叶表面达到最大. 结论 道路交通事故致行人中、重度颅脑损伤时,枕部接触碰撞最常见,额、颞叶组织拉伸变形和灰白质血管分布特点可能是发生"对冲伤"的主要生物力学机制.     

颅面骨撞击伤的生物力学研究

目的 建立具有生物力学特性的动态颅面骨三维有限元模型，在上颌骨正面撞击时响应过程，探讨颅面骨外伤骨折的生物力学基础。方法 采用GE Lightspeed多层螺旋CT对1例无牙颌患者从眉上到下颌骨下缘CT扫描，三维影像重建，数据转换，运用自编程序和Nastran软件相结合方法，模仿刚体撞击上颌骨正面。获得颅面骨三维有限元生物医学模型，分析在正面撞击时颅面骨各部位应力改变。结果 当着力点位于上颌骨，应力沿上颌骨、翼突、颧骨向颞骨颅底传导，同样也会影响颞下颌关节，髁突及髁突颈部应力有明显改变，骨结构的横截面积陡然减小的区域出现应力集中。撞击波呈梯度向后传导，在寰枕关节处应力集中，明显变化。结论 撞击波造成各部分应力改变会在骨缝连接处和骨关节处集中，出现传导改变和传导中断，形成较强大的应力梯度，游离端出现应力回弹，相应的张应力、剪应力易导致骨折的发生。而此处即为损害较严重的区域。撞击点处主要为压缩破坏，撞击点背面的骨组织为拉伸破坏，髁突等游离端主要为拉伸破坏，从理论上，这可能是撞击伤的生物力学机制之一。     

颞骨撞击生物力学变化与骨折特点

目的 探讨颞骨撞击应力分布、应力波的传播与颞骨骨折的关系. 方法 选取捐赠的新鲜尸头12具,分别在800,1 200,1 400 kPa的驱动压力进行撞击,借助64排CT的三维立体结构图像,经计算机仿真模拟计算颞骨撞击过程生物应力的分布与传播. 结果 (1)撞击驱动压力的增加,使撞击速度、撞击加速度、撞击能量、撞击锤在颅骨颞部的位移幅度均增大.(2)在颞骨撞击瞬间,形成以撞击点为中心的Von Mises应力集中区,在颅骨-脑组织耦合处急剧衰减,随之又在颅底汇聚成应力集中区域.(3)撞击驱动压力为800 kPa时,同侧线性骨折;以1 200 kPa撞击时,同侧均出现不同程度的凹陷性骨折,1例对侧颞骨形成继发性骨折;以1 400 kPa撞击颞骨时,同侧均发生混合型骨折,对侧颞骨均形成继发性骨折,并造成颅底骨折.(4)颞骨骨折线与撞击应力集中区的分布相符合. 结论 颞骨各项撞击参数、撞击应力的分布和传递与颞骨骨折相吻合.这对颢骨撞击伤的诊断和防护有重要的临床意义.     

重型闭合性颅脑损伤病例流行病学特点分析

目的分析临床重型闭合性颅脑损伤的流行病学特点和损伤分布规律。方法收集近年来入院治疗的重型闭合性颅脑损伤病人资料，进行分类统计分析。结果交通事故是闭合性颅脑损伤的主要原因，可导致额、颞、顶及枕多部位损伤。颅脑损伤病人以年轻人为主，男性明显多于女性。额部受力时，额叶脑挫裂伤发生率最高；顶部受撞击可致明显的脑干挫裂伤；枕部受撞时表现出明显的额、颞叶对冲伤。结论交通事故是颅脑损伤的主要原因，随受力部位的不同颅脑损伤也发生相应变化。     

应急弹射时颅脑损伤的动力分析

目的：分析飞行员应急弹射时，颅脑对气流阻力和升力的动力响应过程．方法：用ＭＲＩ断层扫描图片直接建立颅脑的三维有限元模型，计算振型、位移、应力和压力等参量．结果：飞行员应急弹射时，生命中枢脑干内脑桥延髓部所受压力最大，是弹射后脑保护的首要部位．结论：最大限度地限制颅脑的前后运动，是保护颅脑行之有效的措施．     

硬碳颅骨成型板临床应用48例

我院干1989年3月开始用硬碳极进行狗的颅骨成型修补实验，经6个月的饲养、观察及病理学检查，证实其对周围组织，尤其是对大脑皮层无任何影响。在此基础上，我们于1989年间月将硬碳极应用于人体的颅骨成型术，至1992年8月底，共完成48例，经过临床近期观察，无任何不良反应。现将研究结果报告如下。临床资料一、一般情况本组男性39例，女性9例，年龄19～55岁（以20～25岁居多），平均28．8岁。颅骨缺损原因：颅脑损伤后42例，高血压脑出血术后6例。颅骨缺损部位：颞顶部19例，额颞部18例，额顶部7例，双额部2例，颞枕部2例。颅骨缺损至手术…     

羊和人颏部受钝物撞击时动载变化特征及颞颌关节的缓冲 …

目的 研究钝物撞击下颏时，下颌骨－颞下颌关节－颅骨复合体动载荷的变化特征。方法１２具羊头颅随机分为两组，进行交叉对照实验；第一组先以ｖ１＝１．１ｍ／ｓ速度撞击３次，然后ｖ２＝１．６ｍ／ｓ速度撞击３次；第二组的实验顺序则相反。２具人头颅先后分别以ｖ１，ｖ２被撞击３次。所有实验均由同一撞击物沿下颏至两颞颌关节连线的垂直方向撞击。结果 在本实验条件下，（１）羊头颅交叉撞击实验表明，重复撞击对实验结果无影     

准静态撞击方式下胸部粘性损伤标准与肺损伤的关系

目的：研究不同撞击条件下肺损伤的病理特点、分布特征、量效关系和发生机理．方法：建立兔胸部准静态侧向撞击实验模型，测定撞击物理参数和动力学响应参数，并观察这些参数与肺损伤分布、各部位伤情的关系，分析损伤发生机理．结果：肺损伤以出血、水肿和肺萎陷为主；肺各部位伤情与粘性标准密切相关；撞击速度较低时肺门区损伤重于肺泡区，撞击速度高时则相反；粘性标准较小时，左侧（撞击侧）肺损伤明显重于右侧；随着粘性标准的增大，左右肺伤情比值逐渐缩小．结论：粘性标准与各部位损伤伤情密切相关，撞击速度是影响损伤分布的重要因素．     

足部三维有限元模型的建立和跗跖关节模拟碾伤生物力学特性

目的 通过CT数据对人体足部主要结构进行三维有限元模型建立,并对跗跖关节进行准稳态有限元受力分析.方法 对一成年女子行足部螺旋CT扫描,将所得图像经Mimics、GUG、ANSYS等软件处理得到三维有限元数字模型,并对跗跖关节进行准稳态有限元力学分析.结果 建成了足部包括全部骨骼、韧带、皮肤、软组织的三维有限元数字模型,并在正常及模拟碾压伤情况下对跗跖关节进行了有限元应力分析.结论 在正常及模拟碾压伤情况下第二跖骨所受应力最大并集中于第二跖骨基底部.     

下颌骨在撞击作用下的力学响应特点

目的 研究下颌骨在撞击载荷作用下的应力分布规律,探讨不同撞击参数与下颌骨应力水平间的数量关系。方法 建立下颌骨三维有限元模型,在人尸体下颌骨撞击实验的基础上,分析下颌骨不同结构的应力分布规律,并对影响应力分布的三种撞击参数进行多元回归统计分析。     

Finite element analysis to determine the cause of ring fractures in a motorcyclist’s head

The finite element (FE) method can potentially help in reconstructing skull fracture biomechanisms, enabling differentiation of the injury patterns caused by traffic accidents. This study aims to (1) reconstruct a motorcycle driver–car accident case using the total human model for safety and FE simulations; and (2) analyze the biomechanisms of fatal ring fractures in the motorcyclist’s skull base to determine if the fatal craniocerebral injuries were caused by a fall onto the highway after hitting a pedestrian or by the subsequent impact of a car. We simulated a series of loading scenarios of falls onto the road and impacts by a car, with and without a helmet being used. We reconstructed the injury processes and compared the biomechanics results to the skull tolerance limit. For the scenario of falling with a helmet, the Von-Mises stress around the foramen magnum indicated ring fractures with a slight fracture at the impact site, consistent with that detected in a traditional forensic pathology autopsy. Moreover, we found that a helmet can significantly protect the skull by controlling the increase in stress around the impact site. However, it has very little effect on the skull base, neck, or cervical spine. We determined that the characteristic ring fracture was most probably caused by the fall onto the highway. Thus, the subsequent car accident did not contribute to the motorcyclist’s death. Our study demonstrates that the FE model and method can explore injury biomechanisms, assisting in the identification of injury patterns in forensic practices.     

Mechanism of transverse fracture of the skull base caused by blunt force to the mandible

Transverse fracture of the skull base is common both in the crushing of temporal regions of the skull and in the case of force acting on one temporal region. However, the mechanism of transverse skull base fracture caused by maxillofacial force has not been fully clarified. To provide an injury identification basis for forensic pathologists and clinicians, this paper combines accident reconstruction and finite element analysis methods to study the injury mechanism of an incomplete transverse fracture of skull base after the injured individual’s mandible was subjected to violence in a traffic accident. The results show that after the injured individual’s mandible was subjected to violence, forces in the direction of the left mandibular fossa and the right mandibular fossa were generated, creating the component forces. The combination of the two forces can produce a crushing effect toward the center of the skull base, as if the left and right temporal regions are being crushed, and the stress is concentrated at the joint of the mandible, the middle cranial fossa and the hypophyseal fossa. When the stress exceeds a certain limit, it will cause a transverse fracture of the skull base.     

颅脑减速伤的损伤特点研究

目的研究颅脑减速伤的损伤特点,探讨其在颅脑创伤的伤情判断和影像诊断中的应用价值。方法分析361例临床典型颅脑减速伤患者的颅脑CT影像资料,结合致伤病史及临床资料,总结归纳颅脑减速伤的损伤特点。结果颅脑减速伤损伤的主要特点为:撞击部位头皮损伤、颅盖骨折、硬膜外血肿、硬膜下血肿和脑挫裂伤,对冲部位硬膜下血肿、颅底骨折和脑挫裂伤;颅骨骨折以撞击部位多见,硬膜下血肿以对冲部位多见,蛛网膜下腔出血主要位于脑底部及脑挫裂伤区;额、颞叶严重对冲伤是常见颅脑减速伤的重要特征。结论根据颅脑减速伤的损伤特点,结合致伤病史或颅脑CT表现,可为临床颅脑减速伤伤情的快速判断与救治、CT扫描及诊断、创伤事故原因的评判提供理论依据。     

一氧化氮在创伤性脑损伤中的变化及其对脑水肿的影响

为观察一氧化氮（ＮＯ）在创伤性脑损伤中变化及其对脑水肿的影响，作者在做成大鼠大脑半球局部脑挫裂伤动物模型的基础上，检测ＮＯ的中间代谢产物亚硝酸直力脑组织水含量，结果显示创伤诱导伤区组织ＮＯ含量的增加，应用一氧化氮合酶（ＮＯＳ）抑制剂可以有效减少脑组织水含量，说明ＮＯ参与了创伤性脑水肿的发生与发展，加重了脑水肿，ＮＯ抑制剂也许可考虑用于治疗脑水肿。     

兔坠落式颅脑减速伤的实验研究

目的研究兔坠落式颅脑减速伤模型及探讨其损伤机制。方法用自行设计的减速伤致伤装置复制兔坠落式颅脑减速性损伤。致伤装置由滑动导轨、动物固定台车、基座、撞砧及支架等部分组成。55只家兔分为对照组（10只）和致伤组（45只）,致伤组又根据坠落的高度不同随机平均分为3组,I组2．5m,Ⅱ组3．5m,Ⅲ组7．0m。将兔仰卧固定于动物固定台车上从不同高度坠落,其颅顶部撞击基座上的撞砧,用高速摄像观察兔颅脑减速伤致伤过程。从动物伤后行为、CT影像、大体解剖观察和病理变化等四方面对兔颅脑损伤进行研究。结果I、Ⅱ组动物伤后4小时存活9只和6只,Ⅲ组动物致伤后即刻死亡。I组CT影像观察和解剖未见颅脑损伤;Ⅱ组致伤后出现颅骨骨折、脑挫伤、硬膜下出血、对冲伤和轻微脑实质出血;Ⅲ组均出现了颅骨骨折、脑挫伤、硬膜下出血、脑实质出血和对冲伤。颅脑减速伤的病理改变主要为出血性脑挫伤。结论坠落高度（减速度）对颅脑损伤的程度有影响,对冲伤在严重颅脑减速伤中尤为明显。