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人体卧姿着陆冲击动态响应特性研究
目的探讨飞船返回着陆时不同强度和不同姿态冲击下人体动态响应的规律.方法 5名健康男青年,以仰卧20°,承受4～10 G、50～80 ms;仰卧30°～60°,10 G、50 ms,半正弦脉冲的着陆冲击.分别记录冲击塔平台,座椅及人体头、肩、胸和髂处的Z和X向加速度及被试者心电图.结果随着陆冲击强度的增加,人体头、肩、胸和髂处X向加速度响应值均增大;20°,10 G冲击时,头Z向和X向加速度峰值超调量分别为93%和102%; 随仰卧角度的增加,人体头、肩、胸和髂X向加速度响应均下降,而头Z向加速度及超调量在40°仰卧角时小.结论人体对着陆冲击的传递函数表明,人体具有多阶共振频率,分别为25 Hz、34 Hz、39 Hz、43 Hz、50 Hz、64 Hz和70 Hz.
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聚乙二醇减少脑外伤退变轴索内β淀粉样前体蛋白积聚
聚乙二醇(PEG)是一种可经静脉注射的无毒性分子,其在豚鼠脊髓内的神经保护作用已得到充分证实.近的研究显示,大鼠脑外伤后静脉注射的PEG亦可进入脑实质,并修复胼胝体区的细胞膜损伤.大脑外伤性轴索损伤(TAI)引起顺行性轴浆运输中断,造成β淀粉样前体蛋白(APP)的积聚.该现象提示由于轴索断裂导致的轴索变性,可引起神经元死亡.本实验中,研究者分析冲击加速度损伤致TAI动物模型脑组织内的APP表达情况,并检测损伤后静脉注射PEG这一膜修复药物能否减少轴索损伤区的APP积聚.
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儿童头部有限元模型的构建及验证
目的 通过构建3岁儿童头部有限元模型,研究儿童在交通事故以及跌落冲击过程中的颅脑响应.方法 基于3岁儿童的头部CT扫描数据,采用计算机图像处理、逆向工程及有限元网格划分技术构建具有详细解剖学结构的儿童头部有限元模型,利用该模型重构儿童尸体实验,并与尸体实验数据进行对比.结果 头部静态压缩仿真中的3岁儿童头部接触力随压缩位移的增加而增大,头部接触力-位移曲线同尸体实验呈现出同样的变化趋势.在头部跌落仿真中,跌落高度为30 em、碰撞位置为前额、左顶骨、枕部、右顶骨以及顶部时的冲击加速度峰值分别为72.7、61.3、72.7、60.4和68.1 g,其加速度随时间的变化曲线同尸体实验相一致.结论 所构建的3岁儿童头部有限元模型有效且具有较高的生物仿真度,后续研究可利用该模型分析碰撞条件下儿童颅脑组织的应力应变情况,为临床上通过脑CT影像无法确诊的脑震荡等脑损伤的伤情判断提供参考.
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人体对冲击加速度耐受限度研究进展
冲击性加速度是人体在航空航天过程中遇到的动力因素之一,当冲击加速度超过人的耐受限度时会导致飞行员或宇航员的损伤,甚至威胁其生命安全.因此,在飞行器设计中应充分考虑人体对冲击性加速度的耐受限度,采取有效防护措施,确保乘员的身体健康和生命安全.人体对冲击加速度耐受限度的研究已经成为现代生物力学研究的焦点,本文综述该领域的研究进展.
