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额、枕部直接冲击导致中脑损伤的力学机制研究
目的 分析额、枕部直接冲击造成中脑应力响应,探讨颅脑直接冲击导致脑干损伤的力学机制.方法 构建头颅三维有限元模型,模拟计算额、枕部直接冲击损伤,分析中脑上、下交界面节点应力分布,总结中脑应力响应.结果 中脑-间脑界面在冲击初始阶段,2ms即出现应力增高,中脑-桥脑界面应力升高开始于冲击后期(10ms),两交界面节点应力在冲击时程中均持续升高,额部冲击比枕部冲击在中-间脑界面造成的应力峰值高.结论 中脑在颅脑直接冲击伤的致伤机制中占有突出地位,中脑的应力改变可解释脑震荡的意识障碍及部分原发脑干伤的临床表现.
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国人头颅三维有限元模型有效性检验
目的检验国人头颅三维有限元模型有效性.方法依据Nahum头颅冲击尸体实验参数,对有限元模型加载额部冲击载荷,载荷位于正中矢状面上,由前向后,呈正弦波形,峰值6.8 kN,时程15ms.计算分析头颅结构的力学响应.分析不同部位结构的应力改变.由应力值计算颅内压,对模拟计算结果与尸体实验测定结果进行比较.结果头颅不同结构的应力改变不同,由额、顶及枕部硬膜节点主应力计算出的颅内压时间曲线与尸体实验测定的颅内压曲线吻合.结论由硬脑膜节点应力计算所得的颅内压与尸体实验测定值吻合.该头颅三维有限元模型可用于头颅冲击的模拟计算,模型有效.
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额、枕部直接冲击导致脑挫裂伤的力学机制研究
目的分析额、枕部直接冲击时脑组织的应力响应,探讨颅脑直接冲击导致脑挫裂伤的力学机制.方法利用头颅三维有限元模型,模拟计算8个不同方向额、枕部冲击载荷下脑组织应力应变响应,图形输出脑表面应力计算结果,分析不同载荷下,脑组织应力改变范围及大小,总结脑挫裂伤致伤机制.结果直接冲击作用于顶颅时,其造成冲击方向上脑表面von Mises应力升高,这包括冲击对侧脑的表面.上述计算结果与临床额、枕部冲击伤的影像学发现相一致.背向前、中颅底或枕部后颅窝骨壁的冲击可造成相应区域脑表面应力显著升高.结论由于颅骨、脑组织材料特性不同,在冲击中的两者变形不一致,即颅骨先变形先停止,脑组织后变形后停止,这造成颅骨与脑组织在冲击方向上发生显著相对位移,导致脑表面应力改变,当应力改变超过脑组织耐受时出现脑挫裂伤.这是脑挫裂伤的一种致伤机制.
