本研究利用有限元法对拳击、胸外按压致肋骨骨折进行模拟,以期为肋骨骨折致伤方式分析提供一种可视化、可量化的辅助技术。通过采用有限元法分别模拟:1)设置拳头模型以6 m/s击打THUMS4.02(Total Human Model for Safety 4.02)人体模型的左胸;2)设置按压锤模型以400 N竖直向下的力按压THUMS4.02人体模型的心前区。比较二者模拟结果的肋骨骨折分布、形态特点,从生物力学角度分析二者的损伤机制,并将模拟结果与文献报道进行比较。模拟结果显示:1)肋骨骨折形态、分布:拳击致肋骨骨折的断端形态为向内弯曲,分布于直接击打处;按压胸部致肋骨骨折的断端形态为向外翻折,分布在肋骨非直接受力处。2)生物力学响应:拳击胸部时,应变集中分布在拳击肋骨处,击打处肋骨外侧面产生压应力,内侧面产生拉应力。按压胸部时,除按压处存在应变分布外,按压侧的肋骨腋前线处出现明显应变分布,腋前线处肋骨外侧面产生拉应力,内侧面产生压应力。本研究模拟结果均得到文献支持,提示利用有限元法可实现对肋骨骨折致伤方式可视化、可量化的辅助性分析与解释。
本文采用有限元法对颅骨骨折的致伤方式进行生物力学分析,为判断颅骨骨折的致伤方式提供可视化、可量化的辅助分析技术。根据实际案例信息,利用有限元法模拟比较:1)高坠时,THUMS4.02(Total Human Model for Safety4.02)人体模型以8.04 m/s速度左头顶部着地时的应力分布;2)钢管击打时,钢管模型以5.8 m/s速度击打左头顶部时的应力分布。模拟结果结合案例信息从生物力学角度分析颅骨骨折的致伤方式。应力云图显示,高坠时应力最先从接触部位开始,随着颅骨塌陷,应力向四周传导,最后形成类圆形应力区,而钢管击打时应力最早分布在钢管与头部的接触区,中心区应力分布不明显,结合案例左顶骨凹陷骨折形态呈锥形,提示受力由圆心向内推挤,分析认为左顶骨凹陷骨折符合高坠形成。利用有限元法可实现颅骨凹陷骨折致伤方式可视化、量化的分析。
