顱腦減速傷的發(fā)生機(jī)制研究.pdf

1、頭顱因外力作用而使運(yùn)動(dòng)受阻礙，除引起頭皮、顱骨局限性創(chuàng)傷外，更嚴(yán)重的是由于腦組織滯后于頭顱的運(yùn)動(dòng)，可導(dǎo)致腦著力部位、腦內(nèi)及腦對(duì)沖部位出現(xiàn)擠壓、撕裂及牽張等力學(xué)效應(yīng)，造成顱腦減速傷(deceleration iniury)。顱腦減速傷在TBI中較為常見(jiàn)，且損傷較重，常見(jiàn)于交通傷和墜落傷。 缺乏保護(hù)的行人作為道路使用者在道路交通事故(Road traffic Accident，RTA)中易受到傷害，顱腦損傷是導(dǎo)致行人傷亡的主要原因之

2、一。行人顱腦交通傷的典型損傷過(guò)程為減速-加速-減速或只有減速。進(jìn)行汽車-行人交通事故調(diào)查分析對(duì)降低汽車-行人交通事故的發(fā)生及減輕顱腦損傷、特別是減速傷的危害有重要意義。 應(yīng)力、應(yīng)變分布對(duì)創(chuàng)傷性顱腦損傷有重要影響，構(gòu)建較精細(xì)、“標(biāo)準(zhǔn)”的國(guó)人頭顱有限元(Finite Element，F(xiàn)E)模型，從顱腦減速傷的應(yīng)力波傳播和應(yīng)力分布來(lái)探討顱腦減速傷的發(fā)生機(jī)制，可為顱腦減速傷的防護(hù)和診治提供生物力學(xué)依據(jù)。 最后，開(kāi)展動(dòng)物顱腦減速傷

3、實(shí)驗(yàn)研究，研究顱腦減速傷的傷情特點(diǎn)，并以此探討顱腦減速傷的發(fā)生機(jī)制，其對(duì)顱腦減速傷的救治有積極意義。 因此，本研究通過(guò)交通事故調(diào)查、有限元模擬和動(dòng)物顱腦減速傷實(shí)驗(yàn)研究，從顱腦減速傷的發(fā)病規(guī)律、損傷特點(diǎn)以及生物力學(xué)等方面來(lái)研究顱腦減速傷的發(fā)生機(jī)制，其主要研究方法和結(jié)論如下： 一、就我國(guó)多個(gè)地區(qū)的汽車-行人交通事故進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查、分析，發(fā)現(xiàn)：汽車碰撞正橫穿公路的行人比例最高；傷亡行人中，成年人所占比例高，男性多于女性；老年人受

4、到的傷害重；行人損傷多發(fā)傷多，頭部和肢體損傷比例高，均為68.5％，顱腦損傷是導(dǎo)致行人死亡的主要因素，占71.4％；兒童頭部損傷程度明顯比成年人更嚴(yán)重。結(jié)合經(jīng)驗(yàn)公式、多剛體動(dòng)力學(xué)模擬對(duì)事故進(jìn)行分析，定量研究了汽車碰撞速度對(duì)行人損傷程度的影響，結(jié)果顯示：汽車碰撞速度對(duì)行人損傷程度以及頭部損傷有重要影響；行人頭部損傷既有加速過(guò)程，又有減速過(guò)程，但顱腦減速傷發(fā)病率高、損傷重。 二、中國(guó)可視化人體(Chinese Visible Hum

5、an，CVH)數(shù)據(jù)集含有豐富的人體解剖信息，通過(guò)CVH頭顱的三維圖像重建、實(shí)體模型重建、FE模型網(wǎng)格劃分、FE模型的裝配等操作，構(gòu)建了基于CVH的頭顱FE模型。結(jié)果顯示：網(wǎng)格單元節(jié)點(diǎn)數(shù)和單元數(shù)分別為31223和119911，所有單元均為實(shí)體單元；所構(gòu)建頭顱FE模型與國(guó)人解剖結(jié)構(gòu)基本一致，更具有“代表性”和幾何相似性，特別是將以往FE模型常簡(jiǎn)化的頜面骨和顱底部分進(jìn)行了細(xì)化，有利于這些部分的損傷生物力學(xué)研究。首例基于CvH的國(guó)人頭顱FE模型

6、的構(gòu)建是“數(shù)字化可視人”向“數(shù)字化物理人”發(fā)展的有益探索，對(duì)CVH的后續(xù)開(kāi)發(fā)有重要意義。 三、用Hypermesh軟件建立頭顱以額、顳部碰撞靜止的、大質(zhì)量鈍性物體的模擬模型，以模擬顱腦減速傷。在LS-DYNA軟件中進(jìn)行求解計(jì)算，分析顱內(nèi)應(yīng)力波傳播和顱內(nèi)應(yīng)力分布。結(jié)果顯示：額、顳部碰撞鈍性靜止物體時(shí)，應(yīng)力波由顱骨碰撞點(diǎn)沿四周輻射狀傳播；在顱骨斷端自由端、薄弱處以及顱底不規(guī)則處有應(yīng)力集中，碰撞顱骨部位的應(yīng)力最大；腦組織沖擊區(qū)下方的腦

7、組織承受最大的應(yīng)力，應(yīng)力波從沖擊區(qū)下方的腦組織向顱內(nèi)傳播，在顱內(nèi)逐漸衰減，顱底有應(yīng)力集中區(qū)域；額部碰撞的減速傷對(duì)側(cè)未發(fā)現(xiàn)應(yīng)力集中區(qū)域，顳部碰撞在對(duì)側(cè)發(fā)現(xiàn)了應(yīng)力集中區(qū)域。顱腦減速傷的FE模擬能從應(yīng)力波傳播和應(yīng)力分布解釋臨床減速傷病例，對(duì)減少顱腦減速傷的臨床漏診和誤診有重要意義。 四、研制了新型減速傷致傷裝置，用家兔開(kāi)展了顱腦減速傷實(shí)驗(yàn)研究，通過(guò)一般觀察、影像學(xué)觀察和病理觀察來(lái)研究顱腦減速傷，結(jié)合傷情特點(diǎn)來(lái)探討顱腦減速傷的發(fā)生機(jī)制。