形状忠実な頭部物理モデルとFEモデルによる脳外傷発生メカニズムの解明に関する研究

利用形状忠实的物理头部模型和有限元模型阐明脑外伤发生机制的研究

• 批准号: 18800015
• 负责人: 宮崎 祐介
• 金额: $ 1.78万
• 依托单位: Kanazawa University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (Start-up)
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18800015/
• 关键词: 救命; 交通事故; 機械材料・材料力学; 生物・生体工学

現状のヘルメットやエアバッグなどの防護用品の設計基準は,脳の変形を考慮せずに,単に頭部を剛体とみなしたときの並進加速度のみから算出されており,実際の脳外傷の発生にそれほど関係がないと言われている。そこで,脳外傷の発生メカニズムを解明し,それに基づく設計基準を制定することが,事故の犠牲者を減らす上で重要となる。そこで,衝撃を受ける頭部の外傷発生メカニズムを解明するために,主に頭部FEモデルを用いた研究が行われているが,生体実験データの取得が困難であるため,その妥当性は十分に検証されていない。一方で,球等の単純形状の物理モデルを用いた実験も行われているが,実際に人体で起きる現象を把握できるとは言い切れない。そこで,本研究では特定個体の医用画像から構築された頭部の三次元CADデータからラピッドプロトタイピング技術を利用することにより,形状忠実な頭部の物理モデルを製作するとともに,同一形状を有する有限要素モデルも構築した。さらに,前年度において頭部物理モデルにより行われた衝撃実験結果により有限要素モデルの妥当性を検証した。その結果,従来研究での個体が異なる屍体実験結果を用いた検証では困難であった,頭部FEモデルの流体-構造の連成系の扱い,脳と頭蓋の境界条件および材料特性などの誤差要因の影響について検討し,定量的に同定を行うことが出来た。さらに,同定された頭部FEモデルを用いた高速度衝撃シミュレーションにより,その発生部位および形態に特徴を有する脳挫傷は頭蓋骨の解剖学的形状の影響で衝撃部位により好発部位が異なることを明らかにした。

Status quo の ヘ ル メ ッ ト や エ ア バ ッ グ な ど の protective equipment design benchmark は の, 脳 の - shaped を consider せ ず に, 単 に head を rigid-body と み な し た と き の hand acceleration の み か ら calculate さ れ て お り, be interstate の 脳 trauma の 発 raw に そ れ ほ ど masato is が な い と said わ れ て い る. Born そ こ で, 脳 trauma の 発 メ カ ニ ズ ム を interpret し, そ れ に base づ く design benchmark を す る こ と が, accident の bloods who を ら reduction on important と で す な る. そ こ で, blunt shock を by け る の head injury 発 raw メ カ ニ ズ ム を interpret す る た め に, Lord に head FE モ デ ル を with い た が line わ れ て い る が, living body be 験 デ ー タ の が difficult で あ る た め, そ の justice は very に 検 card さ れ て い な い. で a party, the ball and so on の 単 pure shape の physical モ デ ル を with い た be 験 も line わ れ て い る が, since the event be に human で き る phenomenon を grasp で き る と い は words cut れ な い. そ こ で, this study で は の medical specific individual portraits か ら build さ れ た head の three dimensional CAD デ ー タ か ら ラ ピ ッ ド プ ロ ト タ イ ピ ン グ technology を use す る こ と に よ り, shape sincerity be な head の physical モ デ ル を making す る と と も に, same shape を す る finite element モ デ ル も build し た. さ ら に, former annual に お い て head physical モ デ ル に よ り line わ れ た blunt shock be 験 results に よ り finite element モ デ ル の justice を 検 card し た. そ の results, 従 to study で の individual が different な る bodies be 験 results を い た 検 card で は difficult で あ っ た, head FE モ デ ル の fluid - structure の together is の Cha い, 脳 と epicranium の boundary conditions お よ び material properties な ど の の error will affect に つ い て 検 for し, quantitative に with fixed line を う こ と が た. さ ら に, with さ れ た head FE モ デ ル を with い た high speed impact shock シ ミ ュ レ ー シ ョ ン に よ り, そ の 発 sites お よ に び form, 徴 を have す る 脳 contusion は skull の anatomical shape の influence で blunt shock parts に よ り good 発 parts が different な る こ と を Ming ら か に し た.

项目成果

個体別デジタル・モデルによる自動車事故における乗員の脳応答個体差の解析

使用个体数字模型分析车祸中乘员大脑反应的个体差异

• 发表时间: 2008
• 期刊: 日本機械学会論文集C編 (掲載確定)
• 作者: 宮崎 祐介;宇治 橋貞幸;持丸 正明;河内 まき子
• 通讯作者: 河内 まき子

NTeasurement of Pressure Responses in a Physical Model of a Human Head with High Shape Fidelity Based on CT/MRI Data

基于 CT/MRI 数据的高形状保真度人体头部物理模型中的压力响应测量

• 发表时间: 2007
• 作者: Miyazaki Y;Tachiya H.;Anata K.;and Hojo A.
• 通讯作者: and Hojo A.

パラレルワイヤ駆動機構の張力評価による上体動作支援装置の開発

通过评估平行线驱动机构的张力开发上半身运动支持装置

• 发表时间: 2007
• 期刊: 日本機械学会論文集C編 73・727
• 作者: 立矢 宏;佐野巌根;他3名
• 通讯作者: 他3名

Influence of Complicated Head Shape on Intracranial Pressure Distribution at Coup and Contrecoup Sites

复杂头部形状对对侧颅内压分布的影响

• 发表时间: 2007
• 作者: Miyazaki Y.;Yachiya H.;Anata K.;and Hojo A.
• 通讯作者: and Hojo A.

形状忠実な頭部物理モデルの構築と衝撃応答計測

构建形状精确的物理头部模型并测量冲击响应

• 发表时间: 2007
• 作者: 穴田 賢二;宮崎 祐介;立 矢宏;放生 明廣
• 通讯作者: 放生 明廣