بررسي آسيب‌هاي مغزي سرنشين خودرو در تصادف از كنار و ارائه مدل محاسباتي براي شاخص‌هاي آسيب ديفيوزآكسونال و غده‌اي زيردورال

Brain Trauma in Vehicle Side Crash; Developing a Computational Model for Diffuse Axonal and Subdural Hematoma Injuries

با توجه به دشواري انجام آزمون‌هاي واقعي و اهميت مدل‌سازي دقيق آسيب‌هاي مغزي در اين پژوهش مدل اجزا محدود سر انسان به منظور بررسي انواع مختلف آسيب‌هاي مغزي توسعه داده شده است. با استفاده از 233 مقطع تصويربرداري تشديد مغناطيسي از سر يك فرد 42 ساله و پردازش تصوير مدل هندسي بافت‌هاي استخوان جمجمه، پرده مننژ و مغز استخراج و ويرايش شده اند. خواص مكانيكي مربوط به هر يك ازبافت‌ها با استفاده از مدل‌هاي ساختاري مناسب غيرخطي استخراج شده و اعتبارسنجي با استفاده از داده‌هاي آزمايشگاهي موجود انجام شده است. با توجه به اثرات بسيار شديد ناشي از تصادف از كنار و آسيب‌پذيري بيشتر سرنشين در اين موارد داده‌هاي شتاب در ناحيه سر در يك آزمايش تصادف از كنار در يك مدل‌سازي تصادف به دست آمده و به مدل اجزا محدود اعمال شده است. معيارهاي آسيب مربوطه بر اساس داده‌هاي حاصل از شبيه‌سازي استخراج شده كه نشان مي‌دهند شتاب دوراني وارد شده به سر با دليل افزايش فشار در پرده مننژ و ايجاد كرنش زياد در بافت مغز موجب پارگي سرخرگ‌ها و سياهرگ‌هاي مغزي شده و بيشترين سهم را در شدت آسيب‌هاي مغزي دارد. درحاليكه شتاب خطي به تنهايي منجر به آسيب‌هاي شديدي در مغز نمي‌شود.

Based on complicated modelling problems of head trauma, a finite element model of the human head has been developed in order to evaluate different types of brain damage. 233 sections Magnetic Resonance Images of the head of a 42 years old man were prepared. The geometric models of Skull, Meninges and brain were extracted. Mechanical properties related to tissues of the skull, meninges and brain membrane are applied. Obtained results from simulation correlated well with experimental results. After ensuring the validity of the model, data acceleration in the head recording from side impact test was applied to the model. The simulation results showed that the rotational acceleration, due to high strain rate in the brain and increased pressure in meninges, is responsible for rupturing arteries and veins. However, linear acceleration alone does not lead to severe damages in the brain. Developing a new computational model for these injuries evaluation including side crash case, have not been considered in previous studies. So, considering this problem in addition to developing an accurate and efficient FEM head model could be supposing the considerable innovation of this study.