本文選題：損傷生物力學　切入點：CT掃描圖像　出處：《天津科技大學》2012年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：近年來,顱腦損傷在兒童中經(jīng)常發(fā)生。兒童的腦部正處于發(fā)育期,故對損傷較為敏感,即使從外表看傷情不重,但仍可能造成腦組織的損傷而影響智力的發(fā)展。因此,對于兒童頭部的損傷問題越來越受到科學家的重視。本研究利用兒童頭部CT掃描圖像,借助圖形處理和閾值分割,三維重建和有限元網(wǎng)格劃分技術,建立一個具有詳細解剖結(jié)構(gòu)的6歲兒童頭部的有限元模型。該模型通過尸體實驗驗證了其有效性。在相同的加載條件下,仿真分析得出的顱內(nèi)壓力分布趨勢與尸體實驗基本一致。在7900N的輸入力下,仿真實驗中撞擊側(cè)腦組織最大壓力值出現(xiàn)在額葉區(qū)域為220.2Kpa,對撞側(cè)腦組織最大壓力值出現(xiàn)在小腦區(qū)域為-135.2Kpa。造成兒童與成人顱內(nèi)壓力不同的因素主要有兩方面原因,一是兒童頭部的顱骨的彈性模量較成人的值要小且存在骨縫,二是兒童顱骨的厚度要比成人的小。通過對比尸體實驗數(shù)據(jù),兒童與成人在受到相同的載荷下或相同HIC值下,兒童更容易損傷。 研究主要內(nèi)容如下： 1)根據(jù)解剖學知識,分析了兒童與成人頭部的主要區(qū)別；綜述生物力學的一些基本概念以及頭部遭到碰撞損傷的特點；綜述了成人頭部損傷準則和兒童損傷準則的發(fā)展； 2)基于CT掃描圖片,通過閾值分割提取頭部的相關結(jié)構(gòu),利用逆向工程軟件和網(wǎng)格劃分軟件,構(gòu)建六歲頭部的三維有限元模型； 3)驗證模型有效性,并討論了影響兒童頭部顱內(nèi)壓力的主要因素； 4)利用模型模擬了正面碰撞實驗和側(cè)面碰撞實驗。 本研究,構(gòu)建了一個具有詳細解剖結(jié)構(gòu)的6歲兒童頭部有限元模型,為后續(xù)兒童頭部顱內(nèi)損傷的研究以及兒童防護裝置的開發(fā),具有十分重要的價值。
[Abstract]:In recent years, craniocerebral injury has often occurred in children. The brain of children is in the developmental stage, so they are sensitive to the injury. Even if the injury is not serious in appearance, it may still cause brain tissue injury and affect the development of intelligence. More and more attention has been paid to the problem of head injury in children. In this study, CT scan images of children's heads, image processing and threshold segmentation, three-dimensional reconstruction and finite element mesh generation techniques are used. A finite element model of the head of a 6-year-old child with a detailed anatomical structure was established. The model was validated by cadaver experiments. The distribution trend of intracranial pressure obtained by simulation analysis is basically consistent with that of cadaveric experiments. Under the input force of 7900N, In the simulation experiment, the maximum pressure of brain tissue in the impingement side was 220.2 KPA in the frontal lobe and -135.2 Kpa. in the cerebellar region of the impingement side. There are two main reasons for the difference in intracranial pressure between children and adults. One is that the elastic modulus of the skull of the head of the child is smaller than that of the adult, and the other is that the thickness of the skull of the child is smaller than that of the adult. By comparing the cadaveric experimental data, it is found that the child and the adult are under the same load or under the same HIC value. Children are more vulnerable. The main contents of the study are as follows:. 1) according to the anatomical knowledge, the main differences between children and adults are analyzed, some basic concepts of biomechanics and the characteristics of head damage caused by collision are reviewed, and the development of adult head injury criterion and child injury criterion are summarized. 2) based on CT scanning images, the structure of the head is extracted by threshold segmentation, and the three-dimensional finite element model of the six-year-old head is constructed by using reverse engineering software and meshing software. 3) verify the validity of the model and discuss the main factors that affect the intracranial pressure in children. 4) the frontal impact experiment and the side impact experiment are simulated by using the model. In this study, a finite element model of the head of a 6-year-old child with detailed anatomical structure was constructed, which is of great value for the subsequent study of intracranial head injury in children and the development of a protective device for children.
【學位授予單位】：天津科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：R726.5;U467.14

【共引文獻】

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本文編號：1579077