專利名稱：：顱腦減速撞擊下腦組織應(yīng)力測試方法與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及創(chuàng)傷生物力學研究的實驗方法與裝置，具體指一種用于顱腦減速傷中腦組織應(yīng)力測試的實驗方法及裝置。
背景技術(shù)：
：顱腦撞擊損傷是交通事故中常見的傷類和主要致死原因之一，根據(jù)國外統(tǒng)計資料，顱腦撞擊損傷的發(fā)生率高達54%，是傷后致死、致殘的首要原因。交通事故傷是對人類生命安全危害最大的"世界第一公害"。交通事故傷的常見傷類是加速損傷和減速損傷。加速損傷是由于靜止的生物體突然遭受外力撞擊而導致加速運動而造成的損傷，而減速傷是因運動著的生物體突然碰撞其它物體，迫使生物體減速而造成的損傷。減速傷常見于交通事故傷、高空墜落傷以及體育運動損傷。研制減速傷模型并進行減速傷研究，首先需要解決的問題是對撞擊過程中顱內(nèi)腦組織所受到的應(yīng)力進行測量。有多種方法可以測量顱內(nèi)腦組織所受到的應(yīng)力，典型的有使用傳感器以及使用光彈性材料模擬顱腦進行測量。但是使用傳感器測量的方法，由于傳感器與顱腦的密度存在較大的差異導致二者位移的不同步，因此就使得測量結(jié)果面臨準確度不足的問題；另外使用光彈性材料模擬顱腦進行的測量也受到了空間上的限制，只能進行二維水平的測量，同時由光彈性材料制作的顱腦模型與實際的顱腦模型在外形尺寸方面還存在較大的差異，這也使得實驗結(jié)果較大的不準確性。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是為了提高減速損傷機理的研究水平，克服現(xiàn)有減速度致傷研究方法和裝置的缺陷，本發(fā)明通過翻模技術(shù)構(gòu)建了一套含氣泡的與真人顱骨尺寸相似的可視化顱腦模型，并使顱腦模型從一定高度下落并撞擊固定平臺。本發(fā)明通過高速攝像設(shè)備觀測透明顱腦模型撞擊過程中顱內(nèi)腦組織中任意位置氣泡的變形情況進而分析計算得出該部位腦組織的應(yīng)力變化情況。此方法和裝置可廣泛用于交通醫(yī)學、體育運動醫(yī)學和航空航天醫(yī)學等方面的基礎(chǔ)研究，可十分方便地復(fù)制出多種致傷模型，便于開展大量的碰撞實驗研究。本發(fā)明的工作原理是根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程有以下公式PnVn=P0V0=nRT式中Pn為氣泡在高速攝像第n幀時的壓力；Vn為氣泡在高速攝像第n幀時的體積；P。為氣泡的初始壓力(視為標準大氣壓)；V。為氣泡的初始體積；n為氣泡內(nèi)氣體的物質(zhì)的量；3R為比例常數(shù)；T為氣泡內(nèi)氣體的絕對溫度；在實驗中，n、R均為恒定的值，在碰撞瞬間，T可視為不變，則氣泡在高速攝像第n幀時的壓力為伴「，D一1(^0尸"-^T"據(jù)此，就可以通過氣泡在高速攝像第n幀時的體積Vn計算得出氣泡在該幀的壓力P。圖1豎式顱腦減速碰撞致傷實驗平臺示意圖圖2含氣泡透明頭顱模型細目示意圖圖中，l.上支座，2.導軌，3.擋桿，4.可移動平臺，5.下支座，6.橡膠墊片，7.透明頭顱模型，8.擋蓋。具體實施例方式具體實施例一減速碰撞致傷實驗平臺由上支座1，導軌2，擋桿3，可移動平臺4，下支座5，橡膠墊片6，透明頭顱模型7，擋蓋8組成。導軌2安裝于固定的上、下支座1、5之間；可移動平臺4可沿導軌2自由下落；透明頭顱模型7安放在可移動平臺4上，擋桿3可在可移動平臺4進行調(diào)節(jié)并與擋蓋8—起對透明頭顱模型7施加組合約束，從而使得透明頭顱模型7在減速撞擊過程中能保持穩(wěn)定。具體實施例二1)在透明頭顱模型7中的腦組織替代物的相應(yīng)部位生成若干個氣泡。在頭顱模型的減速撞擊過程中，顱內(nèi)腦組織中的氣泡體積由于環(huán)境壓力的變化會發(fā)生相應(yīng)的改變，通過高速攝像測量系統(tǒng)對撞擊過程進行記錄并對氣泡的體積變化進行分析，從而可以獲得減速撞擊過程中顱內(nèi)腦組織相應(yīng)部位所受到的壓力情況。2)將可移動平臺4連同透明頭顱模型7升高到某一高度，之后進行下落撞擊實驗，高度分別為40cm，60cm，共進行兩次下落實驗，用高速攝像測量系統(tǒng)記錄整個減速撞擊過程并進行分析。3)以下為兩次下落實驗的實驗結(jié)果可移動平臺減速撞擊的減速度峰值與氣泡的壓力峰值<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>權(quán)利要求一種用于減速傷研究的實驗方法與裝置，其特征在于該頭顱模型是透明的且顱骨模型與真人顱骨具有相似的幾何外形尺寸；2.根據(jù)權(quán)利要求書l所述的減速傷致傷方法與裝置其特征在于可在腦組織模型中生成氣泡，通過觀測氣泡的變形可計算得出該頭顱模型在減速撞擊過程中相應(yīng)位置腦組織所受到的應(yīng)力值及其變化過程。全文摘要本發(fā)明是涉及創(chuàng)傷研究的實驗方法與裝置，具體指一種基于可視化頭顱模型的用于減速傷中腦組織應(yīng)力測試的實驗方法及裝置。其特征在于構(gòu)建了一個與真人顱骨尺寸相似的顱腦模型，通過在腦組織模型中生成氣泡的方法，可借助高速攝像設(shè)備觀測到該頭顱模型在減速撞擊過程中顱內(nèi)腦組織中氣泡的變形情況進而分析得出腦組織的應(yīng)力分布及其變化情況。該方法及裝置可用于交通醫(yī)學、體育運動醫(yī)學和航空航天醫(yī)學等方面的顱腦減速致傷實驗研究。文檔編號G09B23/28GK101794530SQ201010101030公開日2010年8月4日申請日期2010年1月26日優(yōu)先權(quán)日2010年1月26日發(fā)明者劉盛雄,尹志勇,楊光瑜,王正國,趙輝申請人:中國人民解放軍第三軍醫(yī)大學野戰(zhàn)外科研究所