準靜態(tài)撞擊下豬胸腔內應力分布及其三維重視與肺損傷.pdf

1、現(xiàn)代文明社會中，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，傷員可因嚴重肺、心臟或大血管損傷而現(xiàn)場死亡；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，從而導致死亡或其它嚴重后果。肺是具有組織彈性和氣體彈性的特殊器官。肺內音速極低，約為空氣中的1/10，因此受高速載荷作用時，肺內的響應主要是應力波。應力波經反射、折射和聚焦，在某些較小部位產生

2、較大的應力和應變，造成特殊部位的嚴重損傷。另外胸腔與肺的形態(tài)極不規(guī)則，更易在特殊部位產生應力集中的情況。但是目前還不清楚受撞擊后胸腔內的力學響應規(guī)律及其與組織損傷間的關系特點，致使對肺等胸腔臟器受撞擊后的損傷程度和部位難以進行準確的診斷和評估。 因此，深入研究撞擊后胸腔內各部位的應力響應特點及應力集中部位與肺損傷部位、程度間的關系，對了解胸部撞擊傷的發(fā)生機制，以及胸部撞擊傷的防、診、治均有重要的意義。本研究通過在小型豬胸腔內不同

3、部位安置小型壓力傳感器，獲得撞擊時胸腔內不同部位壓力響應數(shù)據(jù)，了解壓力變化特點與肺損傷間的關系；然后采用構建小型豬胸部有限元模型，利用有限元分析法來模擬、重現(xiàn)和分析撞擊時小型豬胸腔內的應力響應、應力分布、集中特點，并探討撞擊過程中小型豬胸腔內不同部位應力響應、應力集中與組織損傷間的關系。 為了解右胸遭受撞擊時，胸腔內的應力響應、分布與組織損傷的關系，本研究主要進行了以下5個方面的工作：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，右側胸腔內的壓力響應與壓力分布情況；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算遭受胸壁壓縮比為8％、速度為11.5m/s撞擊時，右胸內應力響應與應力集中情況；⑤將模擬計算的數(shù)據(jù)與壓力響應數(shù)據(jù)進行對比，驗證模型的有效性。 主要結果與結論： 1、應用我室自行研制的BIM-Ⅱ型水平生物撞擊機復制小型豬右胸撞擊傷模型，

5、復制出穩(wěn)定的胸部撞擊傷模型。 2、通過在小型豬右側胸腔內不同部位安置壓力傳感器，獲得壓力響應數(shù)據(jù)，揭示了小型豬右胸遭受撞擊時，右側胸腔內的壓力響應特點。在準靜態(tài)撞擊下，右側胸腔內不同部位的壓力響應有顯著差異，隨著撞擊速度的增加，各部位的壓力響應均相應增強。8％壓縮比組，受撞擊處壓力峰值和壓力積分值最高，撞擊處及肺尖外側在14m/s撞擊速度下的壓力響應最強；在肺門及肺底處，19m/s撞擊速度下的壓力響應最強。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，右側胸腔內的壓力響應最強。肺尖內側、肺底、肺門等部位的壓力響應與撞擊壓縮比顯著相關，在高壓縮比下，這些部位壓力響應的增強非常顯著。 3、在15％壓縮比，19m/s撞擊下，右肺下葉背側面與肺門附近出現(xiàn)出血性損傷，在右肺下葉背側面，表現(xiàn)為彌漫性出血或條帶狀出血；在肺門處，表現(xiàn)為黃豆狀出血點。在這些部位損傷程度與壓力響應強度成正相關關系。在肺尖處未見明顯肺出血。 4、成功建立了小