準(zhǔn)靜態(tài)撞擊下豬胸腔內(nèi)應(yīng)力分布及其三維重視與肺損傷.pdf

1、現(xiàn)代文明社會(huì)中，交通事故已成為“世界第一公害”。在交通傷亡人員中，約56％伴有胸部撞擊傷，是交通事故傷中位于第二位的死亡原因。胸部撞擊傷后，傷員可因嚴(yán)重肺、心臟或大血管損傷而現(xiàn)場(chǎng)死亡；在送往醫(yī)院的傷員中，也有不少傷員因繼發(fā)性肺損傷引起呼吸功能障礙，從而導(dǎo)致死亡或其它嚴(yán)重后果。肺是具有組織彈性和氣體彈性的特殊器官。肺內(nèi)音速極低，約為空氣中的1/10，因此受高速載荷作用時(shí)，肺內(nèi)的響應(yīng)主要是應(yīng)力波。應(yīng)力波經(jīng)反射、折射和聚焦，在某些較小部位產(chǎn)生

2、較大的應(yīng)力和應(yīng)變，造成特殊部位的嚴(yán)重?fù)p傷。另外胸腔與肺的形態(tài)極不規(guī)則，更易在特殊部位產(chǎn)生應(yīng)力集中的情況。但是目前還不清楚受撞擊后胸腔內(nèi)的力學(xué)響應(yīng)規(guī)律及其與組織損傷間的關(guān)系特點(diǎn)，致使對(duì)肺等胸腔臟器受撞擊后的損傷程度和部位難以進(jìn)行準(zhǔn)確的診斷和評(píng)估。 因此，深入研究撞擊后胸腔內(nèi)各部位的應(yīng)力響應(yīng)特點(diǎn)及應(yīng)力集中部位與肺損傷部位、程度間的關(guān)系，對(duì)了解胸部撞擊傷的發(fā)生機(jī)制，以及胸部撞擊傷的防、診、治均有重要的意義。本研究通過(guò)在小型豬胸腔內(nèi)不同

3、部位安置小型壓力傳感器，獲得撞擊時(shí)胸腔內(nèi)不同部位壓力響應(yīng)數(shù)據(jù)，了解壓力變化特點(diǎn)與肺損傷間的關(guān)系；然后采用構(gòu)建小型豬胸部有限元模型，利用有限元分析法來(lái)模擬、重現(xiàn)和分析撞擊時(shí)小型豬胸腔內(nèi)的應(yīng)力響應(yīng)、應(yīng)力分布、集中特點(diǎn)，并探討撞擊過(guò)程中小型豬胸腔內(nèi)不同部位應(yīng)力響應(yīng)、應(yīng)力集中與組織損傷間的關(guān)系。 為了解右胸遭受撞擊時(shí)，胸腔內(nèi)的應(yīng)力響應(yīng)、分布與組織損傷的關(guān)系，本研究主要進(jìn)行了以下5個(gè)方面的工作：①初步建立符合小型豬胸部解剖特征的小型豬胸部

4、三維有限元模型；②研究了不同撞擊壓縮比與撞擊速度撞擊小型豬右胸時(shí)，右側(cè)胸腔內(nèi)的壓力響應(yīng)與壓力分布情況；③大體解剖觀察了在15％壓縮比，19m/s撞擊下，肺臟損傷情況；④使用有限元模型模擬計(jì)算遭受胸壁壓縮比為8％、速度為11.5m/s撞擊時(shí)，右胸內(nèi)應(yīng)力響應(yīng)與應(yīng)力集中情況；⑤將模擬計(jì)算的數(shù)據(jù)與壓力響應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證模型的有效性。 主要結(jié)果與結(jié)論： 1、應(yīng)用我室自行研制的BIM-Ⅱ型水平生物撞擊機(jī)復(fù)制小型豬右胸撞擊傷模型，

5、復(fù)制出穩(wěn)定的胸部撞擊傷模型。 2、通過(guò)在小型豬右側(cè)胸腔內(nèi)不同部位安置壓力傳感器，獲得壓力響應(yīng)數(shù)據(jù)，揭示了小型豬右胸遭受撞擊時(shí)，右側(cè)胸腔內(nèi)的壓力響應(yīng)特點(diǎn)。在準(zhǔn)靜態(tài)撞擊下，右側(cè)胸腔內(nèi)不同部位的壓力響應(yīng)有顯著差異，隨著撞擊速度的增加，各部位的壓力響應(yīng)均相應(yīng)增強(qiáng)。8％壓縮比組，受撞擊處壓力峰值和壓力積分值最高，撞擊處及肺尖外側(cè)在14m/s撞擊速度下的壓力響應(yīng)最強(qiáng)；在肺門(mén)及肺底處，19m/s撞擊速度下的壓力響應(yīng)最強(qiáng)。15％壓縮比組，撞擊處

6、的正壓峰值與正壓積分值最高。在19m/s撞擊下，右側(cè)胸腔內(nèi)的壓力響應(yīng)最強(qiáng)。肺尖內(nèi)側(cè)、肺底、肺門(mén)等部位的壓力響應(yīng)與撞擊壓縮比顯著相關(guān)，在高壓縮比下，這些部位壓力響應(yīng)的增強(qiáng)非常顯著。 3、在15％壓縮比，19m/s撞擊下，右肺下葉背側(cè)面與肺門(mén)附近出現(xiàn)出血性損傷，在右肺下葉背側(cè)面，表現(xiàn)為彌漫性出血或條帶狀出血；在肺門(mén)處，表現(xiàn)為黃豆?fàn)畛鲅c(diǎn)。在這些部位損傷程度與壓力響應(yīng)強(qiáng)度成正相關(guān)關(guān)系。在肺尖處未見(jiàn)明顯肺出血。 4、成功建立了小