Modares Mechanical Engineering
مهندسی مکانیک مدرس
Modares Mechanical Engineering
Engineering & Technology
http://mme.modares.ac.ir
1
admin
1027-5940
2476-6909
10.22034/mme
fa
jalali
1394
6
1
gregorian
2015
9
1
15
7
online
1
fulltext
fa
بررسی اثرات شتاب ناگهانی خطی و دورانی بر مغز انسان
Effect of linear and rotational acceleration on human brain
آسیب های ضربه مغزی، به عنوان یکی از ناشناخته مانده ترین عوامل اختلالات مغزی و مرگ و میر در جهان همواره مورد مطالعه بوده است. به علت محدویتی که در مطالعات آزمایشگاهی بهطور مستقیم روی سر انسان وجود دارد، ارائه مدل المان محدود سر با مشخصات هندسی و خواص مکانیکی دقیق در این زمینه ضروری به نظر می رسد. در این پژوهش، پس از مطالعه بر روی خواص مکانیکی بافت های سر و مدل های المان محدود ارائه شده، ابتدا خواص دقیق ویسکوهایپرالاستیک مغز با استفاده از نتایج آزمایش روی بافت مغزی گاو استخراج گردید و ضرایب مدل ساختاری چند جمله ای کاهش یافته مرتبه 2 به عنوان متناسب ترین مدل هایپرالاستیک و ضرایب سری پرونی جهت معرفی خواص ویسکوالاستیک بافت مغز بیان گردید. سپس ضرایب هایپرویسکوالاستیک به دست آمده با مطالعات گذشته و تحلیل المان محدود مقایسه شد. در ادامه با استفاده از تصاویر سی تی و ام آر آی سر انسان، مدل المان محدود سر ساخته شده و با اعمال شتاب دورانی و خطی به صورت ناگهانی، مدل المان محدود سر اعتبارسنجی گردیده است. در پایان، شتاب های چند برابر گرانش به مدل اعمال شده و مرز آسیب عدم هوشیاری ناشی از شتاب چند برابر گرانش، با معیار های معتبر آسیب همچون معیار جراحت سر و بیشینه فشار مغزی به صورت کمی بیان شد. نتایج نشان می دهد، فشار مغزی بیشتر از 1/3 کیلوپاسکال و معیار شدت آسیب بیشتر از 30 باعث بروز آسیب عدم هوشیاری می شود.
Traumatic brain injury (TBI) has long been known as one of the most unspecified reasons for death around the world. This phenomenon has been under study for many years and yet questions remain due to its physiological, geometrical and computational complexity. Because of the limitations in experimental study on human head, the finite element human head model with precise geometric characteristics and mechanical properties is essential. In this study, the visco-hyperelastic parameters of bovine brain are extracted from experimental data and finite element simulations which are validated by experimental results. Then a 3D human head including brain, skull, and the meninges is modeled using CT-scan and MRI data of a 30-years old human. This model is named “Sharif University of Technology Head Trauma Model (SUTHTM)”. After validating SUTHTM, the model is then used to study the effect of G acceleration. Damage threshold based on consciousness in terms of acceleration and time duration is developed using HIC and Maximum Brain Pressure criteria. Results revealed that Max. Brain Pressure ≥ 3.1 KPa and HIC ≥ 30 are representative of loss of consciousness. Also, 3D domains for the loss of consciousness based on Max. Brain Pressure and HIC criteria are developed.
آسیب ضربه مغزی,تحلیل المان محدود,ویسکوهایپرالاستیک,شتاب,عدم هوشیاری
Traumatic Brain Injury (TBI),Finite element analysis (FEA),Visco-Hyperelastic,Acceleration,Loss of Consciousness
248
260
http://mme.modares.ac.ir/browse.php?a_code=A-15-1000-2838&slc_lang=fa&sid=15
Abbas
Shafiee
عباس
شفیعی
100319475328460057491
100319475328460057491
No
دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شریف
Mohammad Taghi
Ahmadian
محمدتقی
احمدیان
100319475328460057503
100319475328460057503
Yes
استاد دانشکده مکانیک،دانشگاه صنعتی شریف
Hesam
Hoursan
حسام
هورسان
100319475328460057504
100319475328460057504
No
دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شریف
Maryam
Hoviat Talab
مریم
هویت طلب
100319475328460057505
100319475328460057505
No
دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شریف