陳吉清,杜天亞,蘭鳳崇

(1.華南理工大學(xué) 機(jī)械與汽車(chē)工程學(xué)院,廣州510640;2.華南理工大學(xué) 廣東省汽車(chē)工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣州510640)

0 引 言

在交通事故中,胸腹部鈍性撞擊很常見(jiàn)。王正國(guó)等系統(tǒng)分析了道路交通事故中乘員胸腹部損傷流行病學(xué)[1]。研究表明胸腹部損傷占交通傷的13%～15%,且在致命傷中占較高比例。其中肝臟損傷是最常見(jiàn)也是致死率最高的損傷類(lèi)型之一[2],據(jù)近期資料統(tǒng)計(jì),肝損傷的死亡率為6%～15%。因此開(kāi)展鈍性碰撞下的肝臟損傷研究對(duì)于改善汽車(chē)被動(dòng)安全性能、減少交通事故中人員的傷亡有重要參考意義。

肝臟是人體胸腹部最大的實(shí)質(zhì)器官,主要由左右兩片肝葉通過(guò)中間鐮狀韌帶連接而成,略呈現(xiàn)楔形,右端圓鈍而厚,左端逐漸變窄而薄,大部分位于右季肋區(qū)和腹上區(qū),被肋所掩蓋,小部分達(dá)左季肋區(qū),左、右肋弓之間有小部分露于劍突下,質(zhì)地柔軟而脆弱,是最易損傷的臟器之一。在汽車(chē)碰撞中,轉(zhuǎn)向裝置、儀表盤(pán)、側(cè)門(mén)等接觸點(diǎn)撞擊胸腹部導(dǎo)致腹腔相對(duì)脊柱壓縮變形,巨大減速度造成器官相對(duì)身體的慣性運(yùn)動(dòng),從而引起肝臟擠壓出現(xiàn)組織撕裂。針對(duì)以上肝臟損傷特點(diǎn),肝臟損傷生物力學(xué)的研究重點(diǎn)是建立器官層面力學(xué)響應(yīng)與可用儀器測(cè)量的全局力學(xué)參數(shù)的量化關(guān)系,例如,Walfisch等[3]進(jìn)行了尸體墜落實(shí)驗(yàn),指出當(dāng)受到4.5 k N的沖擊力時(shí),有50%的可能性產(chǎn)生AIS≥3肝臟損傷,Viano等[4]分析中高速剛性棒側(cè)面沖擊的腹部響應(yīng),發(fā)現(xiàn)AIS≥4肝臟損傷與43.7%的腹部壓縮量和1.98 m/s的VCmax相關(guān)。

目前,進(jìn)行鈍性碰撞中肝臟損傷生物力學(xué)研究主要有3種方法,即尸體實(shí)驗(yàn)方法、離體器官實(shí)驗(yàn)方法和數(shù)學(xué)模型方法。人類(lèi)尸體(PMHS)實(shí)驗(yàn)提供了價(jià)值極高的胸腹部全局響應(yīng)數(shù)據(jù),如胸部變形量、碰撞接觸力等,與肝臟損傷的關(guān)系,但由于尸體實(shí)驗(yàn)的樣本尺寸差異巨大、樣本老齡化、缺乏肌肉主動(dòng)力、不可重復(fù)性等問(wèn)題,目前很少開(kāi)展。離體器官實(shí)驗(yàn)?zāi)軌虻玫狡鞴賹用媪W(xué)響應(yīng),如器官表面接觸力、器官變形量、血流壓力等,但缺乏復(fù)雜的體內(nèi)約束條件,無(wú)法重現(xiàn)人體碰撞時(shí)器官的致傷環(huán)境。數(shù)字模型方法是解決上述問(wèn)題的最有效手段之一,利用有限元方法可以建立具有精細(xì)解剖結(jié)構(gòu)的人體生物力學(xué)模型,在保證模型仿生可靠性的前提下,建立器官層面力學(xué)響應(yīng)與可用儀器測(cè)量的全局力學(xué)參數(shù)的量化關(guān)系,可以準(zhǔn)確模擬碰撞過(guò)程中肝臟的生物力學(xué)響應(yīng)。

理想情況下,人體有限元模型精度越高,解剖學(xué)結(jié)構(gòu)越詳細(xì),越能準(zhǔn)確反映真實(shí)碰撞中肝臟的生物力學(xué)響應(yīng)情況。但是,考慮到在汽車(chē)安全性設(shè)計(jì)和虛擬評(píng)價(jià)方面的應(yīng)用價(jià)值和計(jì)算成本問(wèn)題,針對(duì)鈍性碰撞下肝臟生物力學(xué)響應(yīng)分析,在保證關(guān)鍵結(jié)構(gòu)準(zhǔn)確度的前提下,對(duì)模型做適當(dāng)簡(jiǎn)化以控制計(jì)算穩(wěn)定性和模型復(fù)雜程度是十分必要的。

綜上所述,為了深入分析鈍性撞擊下肝臟的生物力學(xué)響應(yīng),本文基于中國(guó)五十百分位男性平均尺寸建立了簡(jiǎn)化胸腹部模型,胸腹腔內(nèi)臟器官除肝臟外構(gòu)建為一個(gè)整體,肝臟模型具有較高仿真度,以達(dá)到模型精度與計(jì)算效率之間的平衡。參考國(guó)外經(jīng)典胸腹部鈍性撞擊試驗(yàn),如正面、斜側(cè)面碰撞擺錘試驗(yàn),分別進(jìn)行正面、左斜側(cè)、右斜側(cè)方向上低速(3.8～4.0 m/s)、中速(5.2～5.5 m/s)、高速(6.7～7.33 m/s)等共10組仿真計(jì)算,分析了不同加載工況下肝臟的變形機(jī)制以及動(dòng)力學(xué)響應(yīng)結(jié)果,并研究了肝臟力學(xué)響應(yīng)結(jié)果與胸部響應(yīng)指標(biāo)的相關(guān)性。

1 有限元模型的建立

考慮到研究重點(diǎn)為肝臟生物力學(xué)響應(yīng),因此肝臟及其毗鄰的軟組織建模需要詳細(xì)闡述。針對(duì)肝臟進(jìn)行單獨(dú)建模,維持較高精度的表面曲率特征,以分辨出肝臟局部解剖學(xué)結(jié)構(gòu)(如左肝葉、右肝葉、方葉、尾狀葉、鐮狀韌帶等),對(duì)其他內(nèi)臟器官,如心臟、肺、膈膜、脾臟、腎臟、胰臟、胃、大腸、小腸等,簡(jiǎn)化為一個(gè)整體。由于肝臟損傷主要來(lái)源于胸腹腔的變形和脊柱的擠壓,因此將內(nèi)臟簡(jiǎn)化為一個(gè)整體是可行的[5]。

利 用Mimics 10.0(Materialisc Inc.,Leuven,Belgium)thresholding功能分別對(duì)胸腹部和肝臟提取點(diǎn)云數(shù)據(jù),導(dǎo)入Geomagic Studio 12中構(gòu)建幾何模型,如圖1和圖2所示。在Geomagic Studio 12中,將圖1中紅色線(xiàn)圈內(nèi)部的點(diǎn)云數(shù)據(jù)刪除,得到胸腹部?jī)?nèi)臟空腔的閉合包絡(luò)面,將該閉合曲面和肝臟幾何模型(見(jiàn)圖2)分別導(dǎo)入Hypermesh中生成實(shí)體,文中記作A和B。在同一套CT中提取的所有點(diǎn)云模型使用同一坐標(biāo)系,也就是說(shuō)肝臟實(shí)體與胸腹部?jī)?nèi)臟包絡(luò)體的相對(duì)位置沒(méi)有發(fā)生變化,與體內(nèi)實(shí)際的相對(duì)位置一致,是準(zhǔn)確的解剖學(xué)位置。

圖1 軟組織的CT提取Fig.1 Soft tissue CT extraction

圖2 肝臟的點(diǎn)云模型和幾何模型Fig.2 Liver point cloud model and smoothed geometric model

采用布爾運(yùn)算(A-B)＋B的方法將內(nèi)臟整體與肝臟進(jìn)行裝配,即,在內(nèi)臟整體的實(shí)體模型中挖去肝臟相應(yīng)位置上所占部分,獲得A-B,再與肝臟實(shí)體裝配,獲得(A-B)＋B。為了避免肝臟模型與內(nèi)臟實(shí)體模型在劃分網(wǎng)格時(shí)產(chǎn)生初始滲透,導(dǎo)致計(jì)算不穩(wěn)定,在裝配前將肝臟實(shí)體模型等比例放大至1.01倍,以保證與原始尺寸肝臟模型裝配后接觸面之間留有足夠的間距進(jìn)行接觸運(yùn)算。然后將原始尺寸的肝臟實(shí)體模型按實(shí)際解剖學(xué)位置導(dǎo)入內(nèi)臟實(shí)體(A-B)中。肝臟與內(nèi)臟整體接觸定義為AUTOMATIC_SLIDING_SURFACE,摩擦因數(shù)設(shè)為0.1。

為了保持肝臟表面及內(nèi)臟整體包絡(luò)面固有的曲率 特 征,采 用ICEM CFD(Ansys Inc.,Canonsburg,PA)中塊功能劃分網(wǎng)格,然后在前處理軟件Hypermesh(Altair Engineering Inc.,Troy,MI)中進(jìn)行材料屬性賦值,邊界條件的加載等。肝臟的主要韌帶,如冠狀韌帶、左/右三角韌帶用彈簧單元表示,如圖3所示。

圖3 肝臟的點(diǎn)云模型和幾何模型Fig.3 Liver point cloud and smoothed geometric model

人體胸腹部有限元模型共由肋骨、胸骨、肋間肌、脊柱、肝臟、內(nèi)臟整體等組成。肋骨、胸骨、椎骨等均由皮質(zhì)骨和松質(zhì)骨構(gòu)成,用六面體單元模擬。皮質(zhì)骨和松質(zhì)骨之間采用共節(jié)點(diǎn)的方式連接。脊柱為可變形彎曲結(jié)構(gòu),椎間盤(pán)的髓核和纖維環(huán)均采用六面體單元模擬。簡(jiǎn)化后的胸腹部模型共741 916個(gè)節(jié)點(diǎn),727 705個(gè)單元,較完整胸腹部模型分別減少35%和30%,接觸面減少11個(gè),保證了計(jì)算效率和穩(wěn)定性。該簡(jiǎn)化模型已經(jīng)通過(guò)可靠性驗(yàn)證,結(jié)果詳見(jiàn)文獻(xiàn)[6],圖4展示了簡(jiǎn)化后的軀干和整人有限元模型。

圖4 簡(jiǎn)化的軀干和整人有限元模型Fig.4 FEM of torso and whole human body

整人有限元模型是基于中國(guó)五十百分位男性志愿者(身高(1678.0±59.93 mm),體重(59.0±6.66)kg[7])CT數(shù)據(jù)建立的。包括頭頸部、軀干、骨盆、四肢等主要結(jié)構(gòu)。模型具體參數(shù)及細(xì)節(jié)詳見(jiàn)文獻(xiàn)[8-12]。為了使胸腹部模型所受載荷及邊界條件與實(shí)驗(yàn)條件盡可能保持一致,將已經(jīng)建立驗(yàn)證的頭頸部、四肢有限元模型與簡(jiǎn)化胸腹部模型連接起來(lái),放置在平板上,對(duì)整人模型施加重力場(chǎng)。表1列出了簡(jiǎn)化胸腹部模型主要結(jié)構(gòu)的材料參數(shù)[5,13]。

表1 部分重要結(jié)構(gòu)的材料參數(shù)Table 1 Material settings for some important tissues

2 碰撞仿真條件設(shè)置

參照Kroell等[14]開(kāi)展的胸部正面擺錘撞擊尸體實(shí)驗(yàn)和Viano等[15]開(kāi)展的胸部側(cè)面擺錘撞擊尸體實(shí)驗(yàn),擬定胸腹部簡(jiǎn)化模型的仿真方案見(jiàn)表2。建立直徑152 mm、質(zhì)量為23 kg的圓柱體剛性撞擊塊,在正面撞擊中,撞擊塊端面中心對(duì)準(zhǔn)劍突位置;在側(cè)面碰撞中,將撞擊塊繞經(jīng)過(guò)人體重心的縱軸分別水平左右各旋轉(zhuǎn)60°,作為左右側(cè)面撞擊方向,以保證實(shí)驗(yàn)對(duì)象不會(huì)發(fā)生旋轉(zhuǎn),具體模擬邊界條件如圖5所示。10組仿真條件及計(jì)算結(jié)果列于表2。

表2 仿真結(jié)果列表Table 2 Summary of simulation results

圖5 碰撞仿真示意圖Fig.5 Frontal and oblique impact simulations

實(shí)驗(yàn)樣本在碰撞中的胸部變形量通過(guò)固定在脊柱和胸骨兩個(gè)主要特征位置的測(cè)量?jī)x采集數(shù)據(jù)得到,是指胸部在通過(guò)劍突的水平面上沿碰撞方向的相對(duì)位移量,而在仿真計(jì)算中該參數(shù)的測(cè)量相對(duì)容易,胸部變形量的測(cè)量方法見(jiàn)圖6。

圖6 正面和側(cè)面碰撞胸部變形量測(cè)量方法Fig.6 Measurement of thoracic deflection in frontal and oblique impacts

黏性準(zhǔn)則(VC)是考慮到軟組織損傷取決于壓縮量和壓縮速度而制定的胸部區(qū)域損傷準(zhǔn)則。

式中:v(t)是由變形量D(t)微分得到的變形速率;C(t)是瞬時(shí)壓縮函數(shù),即變形量D(t)和初始的軀體厚度b之間的比值。

3 肝臟生物力學(xué)響應(yīng)分析

3.1 肝臟損傷機(jī)制分析

為了清晰顯示肝臟變形劇烈的部位及引起肝臟變形的骨骼結(jié)構(gòu),圖7～圖9均隱藏了內(nèi)臟整體模型,只表達(dá)肝臟與毗鄰骨骼結(jié)構(gòu)的相對(duì)位置關(guān)系,且每個(gè)碰撞方向取碰撞速度最高的仿真結(jié)果進(jìn)行分析。

在速度為7.33 m/s的正面碰撞條件下,胸腹部動(dòng)力學(xué)響應(yīng)過(guò)程大體一致,圖7展示了整個(gè)碰撞過(guò)程中肝臟的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)變化,為了清晰呈現(xiàn)肝臟形態(tài),下列云圖均隱去了內(nèi)臟整體結(jié)構(gòu),只顯示肝臟與骨骼結(jié)構(gòu)擠壓變形情況。在碰撞初始,胸廓向內(nèi)側(cè)壓縮,與胸前壁一起壓迫肝臟。胸廓右肋弓及劍突位置與肝臟右葉鄰近鐮狀韌帶位置及膽囊底位置發(fā)生接觸。隨著胸腹變形量增大,肝臟不均勻變形劇烈,產(chǎn)生應(yīng)力集中,并推動(dòng)整個(gè)肝臟產(chǎn)生嚴(yán)重的相對(duì)位移,擠壓脊柱,造成尾狀葉部位變形。因此在正面碰撞中,擠壓造成的肝臟破裂最可能發(fā)生在右葉鄰近鐮狀韌帶位置和尾狀葉位置。

圖7 正面碰撞下肝臟應(yīng)變?cè)茍DFig.7 Liver principal strain contours in frontal impact

在6.7 m/s左側(cè)碰撞中,肝臟變形主要來(lái)自于左側(cè)胸骨下角、肋弓和劍突部位擠壓,如圖8所示。左側(cè)胸骨下角和肋弓壓迫肝左葉,劍突擠壓肝右葉鄰近鐮狀韌帶位置,與正面碰撞相似,但擠壓方向不同。從左向右的載荷方向造成肝左葉局部向脊柱運(yùn)動(dòng),左右葉之間呈一定角度折疊,局部曲率明顯增大,如圖8(b)所示,肝左葉的胃壓跡位置擠壓脊柱,產(chǎn)生應(yīng)力集中。

肝臟大部分位于右季肋部,小部分在上腹部和左季肋部,肝右葉位于胸廓的大面積覆蓋下。因此在4.0 m/s右側(cè)碰撞中,肋骨大面積擠壓肝右葉,肝葉膈面向上隆起,尾狀葉與脊柱接觸并擠壓,造成大變形和應(yīng)力集中,如圖9所示。

圖8 左側(cè)碰撞下肝臟應(yīng)變?cè)茍DFig.8 Liver principal strain contours in left impact

圖9 右側(cè)碰撞下肝臟應(yīng)變?cè)茍DFig.9 Liver principal strain contours in right impact

3.2 肝臟力學(xué)響應(yīng)分析

圖10 肝臟損傷風(fēng)險(xiǎn)較高位置示意圖Fig.10 Locations with high injury risk on liver

通過(guò)分析不同碰撞條件下肝臟的變形情況可以發(fā)現(xiàn),肝臟的劇烈變形導(dǎo)致應(yīng)變集中主要由骨骼結(jié)構(gòu)壓迫造成,分布在劍突壓迫位置,左/右肋弓壓迫位置以及脊柱擠壓位置,因此將這四個(gè)部位分別編號(hào)1～4,如圖10所示。進(jìn)行10組仿真計(jì)算,在正面、左側(cè)、右側(cè)不同碰撞方向下各取3個(gè)碰撞速度,代表低速碰撞(3.8～4.0 m/s)、中速碰撞(5.2～5.5 m/s)、高速碰撞(6.7～7.33 m/s),仿真結(jié)果見(jiàn)表3。得到1～4號(hào)位置在各碰撞條件下的壓力-時(shí)間曲線(xiàn),如圖11所示。

表3 胸部響應(yīng)指標(biāo)與肝臟響應(yīng)的相關(guān)性Table 3 Correlation coefficient of thorax response predictors and liver responses

正面碰撞引起的應(yīng)力集中主要分布在1、2號(hào)位置,即劍突壓迫處和右側(cè)肋弓壓迫處,如圖11(a)～(d)所示。左側(cè)肋弓與肝臟左葉接觸面積小,因此在胸廓變形量左右?guī)缀鯇?duì)稱(chēng)時(shí),左肋弓壓迫肝臟的壓力值小于右側(cè)肋弓壓力值。在低速碰撞條件下,肝臟較脊柱的相對(duì)運(yùn)動(dòng)幅度小,因此脊柱對(duì)肝臟的壓迫不明顯,壓力值低于25 k Pa。隨著碰撞速度增大,脊柱壓迫肝臟產(chǎn)生的壓力值大幅提高到100 k Pa以上,見(jiàn)表3,超過(guò)左側(cè)肋弓處的壓力值。

圖11 肝臟各位置壓力響應(yīng)及峰值分布Fig.11 Pressure response and eak value distribution of 4 locations on liver

左側(cè)碰撞的壓力值主要集中在左側(cè)肋弓壓迫處,即3號(hào)位置,見(jiàn)圖11(e)～(g)。低速碰撞時(shí)只有3號(hào)位置出現(xiàn)明顯的應(yīng)力集中,1、2、4號(hào)壓力值幾乎為零 。隨著碰撞速度增大,劍突對(duì)肝臟的擠壓(1號(hào)位置)漸趨劇烈,壓力值從8 k Pa增大至100 k Pa左右。值得一提的是,左側(cè)碰撞導(dǎo)致的脊柱壓迫并不明顯,但是4號(hào)位壓力值卻維持在50～100 kPa范圍內(nèi),這主要是由于左側(cè)碰撞引起肝臟在方葉(與脊柱接觸位置,即4號(hào)位)位置呈一定角度的折疊褶皺,如圖8(b)所示,導(dǎo)致出現(xiàn)較大壓力值,并非脊柱壓迫導(dǎo)致。2號(hào)位置,即右側(cè)肋弓處,一直沒(méi)有明顯的壓力變化,說(shuō)明右側(cè)肋弓在左側(cè)碰撞中不會(huì)擠壓肝臟,造成明顯損傷。

右側(cè)碰撞的壓力值主要集中在右側(cè)肋弓壓迫處,即2號(hào)位置,見(jiàn)圖11(h)～(j)。低速碰撞時(shí)只有2號(hào)位置出現(xiàn)明顯的應(yīng)力集中,1、3、4號(hào)壓力值幾乎為零 。隨著碰撞速度增大,劍突逐漸壓迫肝臟,且肝臟相對(duì)脊柱的位移增大,導(dǎo)致1、4號(hào)位置壓力增大,而3號(hào)位置,即左側(cè)肋弓處一直未壓迫肝臟。

分析1～4號(hào)位置在不同碰撞條件下的壓力峰值分布,見(jiàn)圖11(k)～(m),可以得出,正面碰撞時(shí)的1號(hào)位置、左側(cè)碰撞時(shí)3號(hào)位置以及有側(cè)碰撞時(shí)2號(hào)位置是肝臟最容易出現(xiàn)損傷的部位,且中高速碰撞時(shí)這些損傷風(fēng)險(xiǎn)最高的部位壓力差異逐步縮小,可以猜想肝臟壓力逐步收斂于一個(gè)特定值,不會(huì)隨速度提高一直增大下去,可針對(duì)這個(gè)猜想開(kāi)展進(jìn)一步的研究。

3.3 相關(guān)性分析

國(guó)內(nèi)外學(xué)者采用不同指標(biāo)預(yù)測(cè)肝臟損傷,至今沒(méi)有統(tǒng)一定論,這些指標(biāo)主要包括碰撞速度,接觸力峰值,VCmax,胸部變形量等,而器官層面主要通過(guò)應(yīng)力、應(yīng)變峰值判斷損傷是否發(fā)生。分析10組仿真結(jié)果,研究各預(yù)測(cè)指標(biāo)與肝臟響應(yīng)結(jié)果的相關(guān)性,進(jìn)而獲得相關(guān)性較高的胸部響應(yīng)指標(biāo)。采用線(xiàn)性回歸方法,以相同方向下不同速度的仿真結(jié)果作為取樣點(diǎn),計(jì)算不同碰撞方向條件下胸部各響應(yīng)指標(biāo)分別與肝臟應(yīng)力峰值及應(yīng)變峰值的相關(guān)性判定系數(shù)R2,見(jiàn)表3。由于肝臟不對(duì)稱(chēng)的解剖學(xué)特點(diǎn)和不同碰撞方向引起胸廓?jiǎng)偠炔町?碰撞方向和碰撞點(diǎn)位置顯著影響肝臟生物力學(xué)響應(yīng),導(dǎo)致不同碰撞條件下各胸部響應(yīng)指標(biāo)相關(guān)性結(jié)果差異巨大。在正面碰撞中,胸部變形量與肝臟壓力顯著相關(guān);在左側(cè)碰撞中,接觸力、VCmax和胸部變形量等預(yù)測(cè)指標(biāo)與肝臟應(yīng)變峰值的相關(guān)性普遍較強(qiáng),而與肝臟壓力的相關(guān)性并不顯著;在右側(cè)碰撞中,胸部響應(yīng)參數(shù)與肝臟壓力、應(yīng)變峰值的相關(guān)性均普遍較高。因此采用單一胸部響應(yīng)指標(biāo)預(yù)測(cè)所有加載工況下肝臟損傷情況的做法是值得商榷的。

4 結(jié) 論

(1)不同碰撞方向和碰撞位置導(dǎo)致肝臟與胸廓擠壓位置發(fā)生變化。劍突、胸骨下角及肋弓位置最易與肝臟發(fā)生擠壓,劍突一般引起肝右葉靠近鐮狀韌帶位置變形劇烈,而胸骨下角和肋弓對(duì)肝臟的加載則與碰撞條件密切相關(guān)。不同的加載條件均導(dǎo)致肝臟相對(duì)脊柱產(chǎn)生位移,導(dǎo)致肝臟方葉位置受脊柱壓迫產(chǎn)生應(yīng)力應(yīng)變集中。

(2)正面碰撞時(shí)壓力主要分布在劍突壓迫位置,其次為右肋弓擠壓位置和脊柱擠壓位置,左肋弓擠壓引起的應(yīng)力應(yīng)變較小,損傷影響可以忽略。右側(cè)碰撞時(shí)壓力主要分布在右側(cè)肋弓壓迫位置,其次為劍突擠壓和脊柱擠壓,左肋弓擠壓影響小。左側(cè)碰撞時(shí)壓力主要分布在左側(cè)肋弓壓迫位置,其次為劍突擠壓位置,脊柱接觸位置也會(huì)出現(xiàn)一定程度應(yīng)力集中,但不是脊柱壓迫造成,而是肝臟在方葉處呈一定角度折疊產(chǎn)生。各部位的壓力峰值均隨碰撞速度的增大而增大,隨著速度增大,峰值差逐漸減小,趨于收斂。

(3)各胸部響應(yīng)指標(biāo)與肝臟損傷程度(用應(yīng)力、應(yīng)變峰值表示)的相關(guān)性隨加載條件的差異而發(fā)生變化。在正面碰撞中,胸部變形量與肝臟壓力顯著相關(guān);在左側(cè)碰撞中,接觸力峰值、VCmax和胸部變形量等預(yù)測(cè)指標(biāo)與肝臟應(yīng)變峰值的相關(guān)性普遍較強(qiáng);在右側(cè)碰撞中,胸部響應(yīng)參數(shù)與肝臟壓力、應(yīng)變峰值的相關(guān)性均普遍較高。

(4)本研究中使用的肝臟模型仍是一個(gè)整體,對(duì)重要解剖學(xué)結(jié)構(gòu),如肝包膜、鐮狀韌帶、肝門(mén)靜脈等進(jìn)行了簡(jiǎn)化,無(wú)法得到這些結(jié)構(gòu)的力學(xué)響應(yīng)。事實(shí)上,如果關(guān)注肝臟特定結(jié)構(gòu)的碰撞相應(yīng),可以針對(duì)分析部位進(jìn)一步細(xì)化處理,以得到更加豐富的信息,但是以犧牲計(jì)算效率為代價(jià)。根據(jù)不同的研究需求建立恰當(dāng)規(guī)模的有限元模型也逐步成為生物力學(xué)研究的一個(gè)重要課題。

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