典型时期具有相似特征的儿童头部有限元模型建立及损伤生物力学研究

目前，儿童头部的损伤准则及儿童假人都是基于成人尸体实验数据，精确的儿童头部模型更是缺乏。然而，儿童头部组织结构与成人存在明显差异，且随年龄而变化，儿童头部易于受损且受损后将导致比成人头部受损更严重的后果。因此，建立典型成长时期的系列儿童头部模型并开展损伤生物力学研究具有重要的理论意义和实用价值。本项目拟运用断层影像技术获取四个典型时期的儿童头部活性骨及软组织的几何参数，采用项目组开发的基于映射原理的方法建立模型和划分网格。根据成人头部有限元模型、儿童头部实验数据及动物头部的生物力学实验获得的知识，构建系列儿童头部有限元模型，并保证类似的网格大小、材料特性及边界条件以便进行对比研究。开发样本特殊性模型，开展材料参数优化反求，再通过对典型事故案例的重建及动物类比实验来保证所建立的模型具有足够精度。利用这些模型结合项目组提出的累计应变损伤百分比衡量方法研究儿童头部损伤机理，提出儿童头部损伤准则。

目前，儿童头部的损伤准则及儿童假人都是基于成人尸体实验数据，精确的儿童头部模型更是缺乏。然而，儿童头部组织结构与成人存在明显差异，且随着年龄而变化，儿童头部易于受损且受损后将导致比成人头部受损更严重的后果。本项目运用断层影像技术获取四个典型时期的儿童头部活性骨及软组织的几何参数，采用基于Block-Controlled网格划分方法构建出具有类似网格大小和划分模式的系列典型时期儿童头部有限元建模。利用创建的系列儿童有限元头部模型结合生物力学试验、文献数据等开展了参数化研究、事故重建、不同发育阶段的生物力学特性研究等。研究结果表明，儿童头部的耐受限度会比成人更低，其HIC15要低于600。研究成果不仅可用于指导儿童交通安全防护措施、损伤准则等的开发，而且还可用于评估车辆儿童安全防护性能等，具有重大的社会效益和经济效益，并具有很高的学术研究价值。