文档介绍：中国组织工程研究与临床康复笫』眷第——出版
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人体头颈部冲击的生物力学研究及有限元模拟冰
薛强,张建国

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摘要:文章阐述了人体头颈部冲击生物力学研究的重要意义,介绍了冲击生物力学的基本概念和研究方法;其中,重点介:
绍了计算机模型,特别是有限元生物力学模型在人体头颈部结构研究和冲击模拟中的重要作用。同时详细介绍了目前国内。
外头颈部冲击生物力学以及有限元模型的研究情况,分析了目前在人体头颈部冲击有限元生物力学模型研究方面存在的问,
题,并提出了今后在人体头颈部冲击有限元生物力学模拟研究中所要进行的工作。
关键词:人体头颈;冲击生物力学;有限元模型;分析;模拟
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薛强,,,:.
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学。”
引言在人体头颈部结构和冲击响应的研究上,
有限元方法是最先进的计算机模拟冲击和碰撞
随着科技的发展及生活水平的提高,交通的研究方法,有限元生物力学模型的应用也越
工具的数量日益增多、种类日益多样化,产生来越广泛。相对于其他生物力学建模技术,有
的意外伤害也逐步增加,其中,以头部损伤给限元建模方法可以准确地表达人体的几何形状
家庭和社会带来的巨大损失最为引人关”。和结构;有限元分析软件具有先进的算法,具
文章结合国内外生物力学研究及有限元方法展有表达高速冲击下大变形非线性的材料模型,
开深入讨论,研究当人体在受到直接或非直接并能够进行大形变非线性的动力学响应模拟;
冲击时,头颈部的动力学响应,进而研究头颈有限元方法还可以得到更详细的模型信息,包
部损伤与功能紊乱的机制,为实现对各种交通括应力、应变、变形、速度、加速度和能量等天津科技大学,天
津市
工具驾驶员等头颈部损伤高危人群的保护提供数据,并以可视化的方式在模型中的任何位置
薛强, 年
理论基础。表达这些信息。生,天津市人,汉
族, 年毕业
自世纪年代起,人们在头颈部损伤于天津大学,副教
授, 主要从事
学术背景的研究中开始采用有限元方法。早期的有限元/
方面的研究。
模型, 由于受到计算机软硬件技术的限制,都..
美国州立大学生物工程中心的损
比较简单,研究进展缓慢。直到世纪年天津市应用基础
伤生物力学专家,美国国家工程院院士代以后,随着计算速度的提高,有限元生物力及前沿技术研究
计划资助项目
.对冲击生物力学的定义是“冲击生物力学模型才有了较快的发展,模型也越来越复杂。

学,是与伤害控制有关的科学,它研究的是如这以后出现的每个有限元模型,都在这样几个
中图分类号:
何通过对环境的控制来预防冲击过程中人体方面有所改进:①由于使用了和,模文献标识码:
文章编号:.
组织或者器官的损伤;冲击生物力学的目标是型的几何精度越来越高,形状也越来越接近实—
以社会公众能够承受的代价来保护交通工具际的人体解剖结构。②出现以前模型没有的解收稿日期:——
修回日期