《具有年齡特徵的兒童胸部參數化建模及損傷機理研究》是依託湖南大學，由蔣彬輝擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：具有年齡特徵的兒童胸部參數化建模及損傷機理研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：蔣彬輝
- 依託單位：湖南大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
兒童身形尺寸、解剖特徵和材料特性等隨年齡增長而變化，造成其損傷機理在不同時期存在較大差異。國內外由於可用於兒童研究的數據缺乏，針對兒童胸部損傷機理的研究還很少，致使兒童胸部損傷準則主要是參照成人數據。在此，本項目擬①採用臨床斷層掃描及心肺復甦急救回響數據，解決兒童數據不足的問題，在此基礎上，通過參數化建模的方法開發3、6、10歲典型時期具有詳細解剖特徵和相似格線劃分的兒童胸部有限元模型；②利用所建立的有限元模型開展虛擬實驗，並結合少量的兒童屍體試驗探索年齡因素及載入條件對兒童胸部損傷機理的影響；③在充分理解兒童胸部損傷機理的基礎上，結合事故重建完善不同時期兒童胸部損傷準則及容忍極限。本項目不僅可為兒童防護措施的開發提供準確的仿真模型，還可套用於兒童安全技術標準的制定及防護裝置的評估以及臨床醫學等領域，具有重要的科學意義和實用價值。
結題摘要
近年來，隨著成人道路交通安全的不斷改善和提高，兒童道路交通安全問題反而越來越突出。然而，兒童道路交通安全的研究中還存在可用於研究的數據缺乏，兒童損傷機理不明確，損傷準則和容忍極限多以參照或直接採用成人的數據為主等問題。針對上述情況，課題組開展了典型時期兒童胸部損傷生物力學研究：首先，利用臨床斷層掃描數據獲得了大量的兒童幾何數據，解決了兒童建模幾何數據缺乏的問題，並利用這些數據研究獲得了兒童主要解剖特徵隨年齡的變化關係及通過參數化建模開發了3歲、6歲以及10歲兒童有限元模型。其後，通過採集的臨床胸肺復甦急救回響數據，開展的事故重建以及少量屍體試驗解決了驗證數據缺乏的問題並完成了模型驗證，獲得了具有損傷預測能力的兒童有限元模型。最後，通過開展大量的虛擬實驗並結合事故重建數據及屍體試驗數據發現解剖結構、材料屬性及載入條件對兒童胸部回響均有較大影響，兒童胸部壓縮量損傷準則及黏性損傷準則均能在一定程度上準確的預測到兒童胸部損傷，但損傷容忍極限在不同載入條件下，不同的年齡時期存在有較大差異，直接採用或縮放成人的損傷容忍極限無法準確的反映兒童損傷嚴重程度。本課題研究中獲得的兒童模型及其他研究成果不僅可用於兒童道路交通安全的理論研究，還可用於兒童措施及防護產品的開發及評估車輛的兒童安全防護性能等，具有較大的學術研究價值及一定的社會經濟效益。
