מיטת הבדיקה לבחון את הקסדה מתאימה, שמירה ואמצעים Biomechanical הראש ופציעה הצוואר להשפעה מדומה

Summary

שימוש אנתרופומטרים הראש והצוואר, התאמה המבוססת על סיבים אופטיים כוח מתמרים, מערך של האצת הראש, הצוואר כוח/רגע מתמרים, ומהירות גבוהה כפול מערכת המצלמה, אנו מציגים מיטה מבחן ללמוד השמירה הקסדה ואת ההשפעות על ביו-מכני אמצעי משני ההשפעה לראש הראש והצוואר הפציעה.

Abstract

הרווחת ואת השפה ברמת האישורים והבדיקות הקסדה הבינלאומי מציע כי הקסדה מתאימה להתאים שמירה במהלך השפעה הם גורמים חשובים בהגנה על העונד את הקסדה מפציעה ההשפעה-induced. כתב יד זה שואף לחקור מנגנוני פגיעה הנגרמת ההשפעה בתרחישים שונים הקסדה מתאימה לעבור ניתוח ההשפעות חום מדומה עם מכשיר הבדיקה אנתרופומטרים (ATD), מערך headform האצה מתמרים, צוואר כוח / הרגע מתמרים, מערכת המצלמה במהירות גבוהה כפולה וחיישני הקסדה התאמה כוח פיתח בקבוצה שלנו-מחקר המבוסס על סורגי בראג, סיבים אופטיים. כדי לדמות השפעות, ליפול headform שעברו אינסטרומנטציה, צוואר גמיש לאורך מסילה לינארית מדריך על גבי סדן. המיטה הבדיקה מאפשר הדמיה הפגיעה בראש במהירויות של עד 8.3 m/s, על גבי משטחים השפעה כי הן שטוח זוויתי. Headform מתאים עם קסדה, מספר תרחישים מתאים יכול להיות מדומה על ידי ביצוע התאמות ספציפיות בהקשר אינדקס מיקום הקסדה ו/או גודל קסדה. כדי לכמת את הקסדה השמירה, התנועה של הקסדה על הראש הוא לכמת באמצעות ניתוח תמונות פוסט-הוק. כדי לכמת את פגיעת הראש והצוואר פוטנציאליים, אמצעים biomechanical בהתבסס על headform האצה והצוואר כוח/רגע נמדדים. אמצעים אלה biomechanical, באמצעות השוואה עם עקומות הוקמה לסיבולת האנושית, יכול לאמוד את הסיכון של מסכנות חיים קשים ו/או פגיעה מוחית קלה ‘ מאטום לשקוף ‘, osteoligamentous צוואר פציעה. לידע שלנו, המיטה-המבחן הציג היא הראשונה שפותחה במיוחד כדי להעריך את ההשפעות biomechanical על פציעת הראש והצוואר ביחס הקסדה מתאימה ושמירה.

Introduction

עדויות אפידמיולוגיות ביותר מרמז על קסדות האופניים מספקים הגנה מפני פגיעות ראש עבור רוכבי אופניים לכל הגילאים¹. הספרות biomechanical מציג הנושא עקבי שמקיים ראש חום פציעות ראש/מוח יחסית פחות חמורה משני לפגיעה, יחסית לא מוגנת הראש (לא חום)². מספר מחקרים הראו כי הקסדה המסכן התאמה קשורה לסיכון מוגבר של פגיעת ראש³, רומז כי קסדות הם יעילים ביותר כאשר מתאימות כהלכה. בהתאם הקריטריונים המשמשים להגדרת קסדה טובה מתאים, שימוש שגוי הקסדה נמצאה להיות גבוה ככל 64% בקרב רוכבי אופניים חום³. למרות עדויות אפידמיולוגיות רומז לקסדה מתאים רלוונטי חומרה או הסבירות של פגיעת ראש, השפעה, יש עבודה ניסויית מינימלי הערכת בסביבה מעבדתית מבוקרת או לא להתאים קסדה הנכון או קסדה השמירה יש השפעה משמעותית על מדדים ביו-מכני של פציעה. אחד הקשורים המחקר בוחן את השפעת גודל קסדה אופנוע במהלך השפעות חום מדומה עם מודל סופיים⁴. עוד הקשורים המחקר בוחן את השפעת גודל קסדה במהלך ניסיוני השפעות⁵ תוך שימוש סרט רגיש ללחץ לכמת כוחות בכושר קסדות פוטבול. ההשפעה של מערכות שמירה השפעות קסדת אופניים, אופנוע כבר ובדוקים^6,7, כמו גם תרחיש מתאים לאחור preadolescents⁶.

העבודה שלנו מציעה שיטות כדי לחקור את ההשפעה של קסדת אופניים להתאים הסיכון של פגיעה עם הקסדה מתאימה כוח חיישנים, מדומה השפעות עם הראש אנתרופומטרים של הצוואר ואת סטריאוסקופי מצלמות מהירות גבוהה. המטרות של השיטות המוצע שלנו הם לכמת מתאים ולהעריך את הסיכון לפציעות בתרחישים שונים ההשפעה מציאותי. בניגוד לשיטות קשורים, העבודה שלנו חוקר קסדת אופניים מתאימים, איפה הקסדה המתאים לשימוש מגוונת. שיטות דומות קודמות, קינמטיקה ראש נקבעים; עם זאת, הצוואר וטעינה של הראש-הקסדה displacements הם גם לכמת. למרות אפידמיולוגיה של פציעה בצוואר על רכיבה על אופניים מרמז כי הפגיעה בצוואר הן נדירות, הם נוטים להיות מזוהה עם השפעות ראש חמורות יותר, אשפוז^8,9. הראיות הוא מעורב-או לא שימוש קסדה מפחיתה את המחירים של פציעה בצוואר⁸ ולכמת אף של מחקרים אפידמיולוגיים מצוטט היבטים של הקסדה מתאימה. בהתחשב בעובדה לפציעה בצוואר, רכיבה על אופניים נוטה להיות מזוהה עם תאונות חמורות יותר, להתאים את הקסדה הזו לא נבדקה באפידמיולוגיה פציעה בצוואר, שיטות לבחינת פגיעת ראש וצוואר הם בעלי ערך במחקר ביו-מכני. שיטות נסיוניות כזה יכול לשמש במחקרים ביו-מכני המשלימים מחקרים אפידמיולוגיים, אשר לא יכול לשלוט כל המקרים חומרת הפגיעה או קסדה מתאימה.

בעבודתנו, פותחה שיטה של הפיקוח על תנועות יחסיות בין הראש קסדה במהלך השפעה. היכולת לפקח או לא עובר הקסדה על הראש יכול לתת תובנות בעלות ערך לתוך הקסדה יציבות והן חשיפה של הראש לא מוגן לפגיעה במהלך השפעה. במחקר חוקרים הקסדה מתאימה, הקסדה יציבות וחשיפה ראש הם יקר במיוחד בהערכת הביצועים קסדה. בניגוד הקשורות בעבודה, השפעה שונה של fit תרחישי שימת דגש על הקסדה מגוונת מיצוב גם ייבדק.

כיום, הקסדה הנכון מתאים הוא סובייקטיבי, מוגדרים nonspecifically. באופן כללי, הקסדה טוב להתאים מאופיין על ידי יציבות והמיקום. הקסדה צריכה להיות עמידים בפני תנועה מאובטחת פעם על הראש, רצוי למקם כך הגבות שאינם מכוסים ועל המצח לא חשוף יתר על המידה. יתר על כן, באצבע אחת כרוחב החלל צריך להתאים בין הסנטר ו צ’ינסטראפ³ מדדים של הקסדה לכימות להתאים אינם נרחבת; מלבד כוח, שיטות מותר להשוות את הקסדה מתאימה המבוסס על השוואה בין הגיאומטריה הראש וקסדה. שיטה אחת כזו היא הקסדה מתאימה האינדקס המוצע על ידי. Ellena et al. ¹⁰. השיטה המוצעת שלנו לכימות הקסדה בכושר, בכושר כוח חיישנים, יוצר אמצעי אובייקטיבי להשוות בין תרחישים שונים הקסדה מתאימה הצורה של הממוצע וסטיית התקן של הכוחות המופעל על הראש. שאלה יתאימו לכפות ערכים מייצגים ההידוק של קסדה, כמו גם את הווריאציה הלוחצת מנוסים על הראש. חיישנים אלה מספקים השוואה כימות של כוחות זה יכול להיעשות בין תרחישים שונים מתאים. קסדה התאמה הדוקה מאובטח יראו כוחות גבוה יותר בזמן קסדה רופף יראו כוחות. שיטה זו של כוח מתאים מדידה דומה האינדקס מתאים הממוצע המוצע על ידי Jadischke⁵. עם זאת, השיטות של Jadischke לנצל סרט רגיש ללחץ. חיישנים אופטיים שאנו מציגים מאפשרים מדידה פולשני של כוח מתאים סביב הראש או קסדה.

להסמכה של קסדות, קסדה מאובטח על headform שעברו אינסטרומנטציה, שגייסה ואז לגובה מסוים יוסרו. הראש ואת הקסדה כפוף ואז ירידה נפילה חופשית על גבי סדן בעת הקלטת ההאצות של סמנים ליניארי. אמנם בדרך כלל לא בשימוש בתקני תעשייה קסדה, הראש השלישי היברידית (headform) בעלת הצוואר הרכבה שימשו בעבודה זו, עם מגדל טיפה מודרך כדי לדמות השפעות. בניגוד תקנים זה משתמשים בדרך כלל קינמטיקה ליניארי, המערך תאוצה headform מאפשרת גם הקביעה של תנועה מעגלית, פרמטר מפתח בחיזוי הסיכוי של פציעות מוח ‘ מאטום לשקוף ‘, כולל זעזוע מוח¹¹ . דרך המדידה של תאוצה לינארית, האצת המסתובבת וגם מהירות, הערכות של פציעת ראש חמורה נקודתית ולא מפוזר יכול להתבצע על-ידי השוואת קינמטיקה לשיטות הערכה פציעה המוצע מבוסס-קינמטיקה מספר בספרות ^{12 , 13}. בעוד headform פותחה במקור עבור בדיקות התרסקות כלי רכב, השימוש בו הקסדה הערכה, הערכת סיכון פגיעת ראש חום ההשפעה היא מתועדת היטב^2,14. הגדרת ההשפעה כוללת גם תא המטען בצוואר העליון, המאפשר את הכוחות ואת רגעים הקשורים לפציעה בצוואר כדי למדוד. הסיכון לפציעה בצוואר ואז יכול להיות מוערך על-ידי השוואת הצוואר קינטיקה פציעה הערכת הנתונים מפני פגיעת כלי רכב נתונים^12,13.

שיטת מעקב הקסדה תנועה יחסית בראש תוך כדי המכה עם מהירות גבוהה וידאו גם מוצע. שיטות כמותיות לא קיימת כעת, כדי להעריך את הקסדה יציבות תוך כדי המכה. תקן קסדת אופניים¹⁵ ועדת בטיחות המוצר לצרכן (CPSC) מצריך בדיקת יציבות לפי מיקום, אבל הוא לא נציג של השפעה. יתר על כן, או לא הקסדה יורד על headform היא התוצאה היחידה נמדדת במבחן. ללא קשר חשיפה של הראש לפגיעה, קסדה עדיין עשוי לעבור כל עוד זה נשאר headform את במהלך הבדיקות. השיטה המוצעת של מעקב אחר תנועה הקסדה הדומה הקסדה מיקום האינדקס (מדד מחירי הבתים של)¹⁵ , מודד את המרחק בין הקצה של קסדה על המצח. הזחה הראש-הקסדה הזאת, מתבצע מעקב אחר באמצעות קטעי וידאו במהירות גבוהה לאורך כל השפעה על מנת לקבל ייצוג של יציבות הקסדה וחשיפת הראש תוך כדי המכה. באמצעות שינוי צורה קווית ישירה (DLT)¹⁶ ושיטות יחיד ערך הפירוק (רובה צלפים דרגונוב)¹⁷ , סמנים הנמצאים במעקב של שתי מצלמותכדי לקבוע את מיקומי נקודות ב מרחב תלת-ממדי ולאחר מכן העקירה היחסי בין הקסדה לבין הראש.

מספר פרמטרים חומרת ובכושר ההשפעה נחקרות. התרחישים ההשפעה כוללים שתי מהירויות ההשפעה, שניים להשפיע על משטחים סדן, השפעות על הגוף-הראשון והן ראשה. בנוסף משטח סדן שטוח טיפוסי, השפעה סדן בזווית גם מדומה לזירוז רכיב משיקי כוח. השפעה פלג-הראשון, בניגוד השפעה ראשה, נכלל להדמיית תרחיש שבו הכתף של הרוכב משפיעה על הקרקע לפני הראש, באופן דומה הופיעה בעבודה קודמת¹⁸. לבסוף, נחקרות תרחישים אלה ארבעה הקסדה מתאימה: בהתקף, מתאים מנופחים, התאמה לפנים, התאמה לאחור. בניגוד העבודות הקודמות, מיצוב הקסדה על הראש היא פרמטר ובדוקים, כמו גם קסדה התאמה ושינוי קסדה.

Protocol

1. הקסדה מתאימה תרחישים סידור הגדר מתאים תרחישים שילמדו על מבחן אנתרופומטרים התקן ראש וצוואר (50th השלישי היברידית אחוזון זכר) עם היקף ראש של 575 מ. הערה: דוגמה של ארבעה תרחישים בכושר מוצג בטבלה 1 עם הקסדה תפקידים המתאימים באיור 1. התרחישים בכושר קדימה ואחורה ?…

Representative Results

מדידת כוח מתאיםמתאים כל תרחיש, מתאים כוח המדידה בוצע לעבר כל חיישן מיקום (איור 12), בוצע מבחן t, בהנחה שונויות, כדי לקבוע מובהקות (p < 0.05). סטיית תקן ממוצעת על פני כל המדידות היה ± 0.14 כוחות בכושר גבוה ש לציין התאמה הדוקה. <p class="jove_content" fo:keep-together.within-…

Discussion

כאן, שיטות החקירה הקסדה מתאימה בראש חום מדומה, השפעות מוצגים. הקסדה מתאימה הייתה לכמת עם חיישנים כוח מתאים, ההשפעות היו מדומה עם ATD headform, הצוואר על מגדל טיפה מודרכים, הקסדה התנועה היה במעקב עם וידאו במהירות גבוהה. תרחישים שונים ההשפעה היו מדומים תחת תרחישים שונים כושרם לחקור את ההשפעות על צע…

Materials

Hybrid III Headform	Humanetics/Jasti-Utama	N/A	50th Percentile ATD, for impact simulation
Hybrid III Neck	Humanetics/Jasti-Utama	N/A	50th Percentile ATD, for impact simulation
Linear Accelerometers	Measurement Specialties	64C-2000-360	for head acceleration measurement
Upper Neck Load Cell	mg Sensor	N6ALB11A	for neck load measurement
High Speed Camera	Vision Research	v611	for motion capture
Camera Lens	Carl Zeiss	N/A	50 mm f1/.4, for motion capture
Camera Lens	Carl Zeiss	N/A	100 mm f/2.0, for motion capture
Bicycle Helmet	Bell	N/A	Traverse
Data Acquisition System	National Instruments	PXI 6251	for Hybrid III signal acquisition
Head Impact Drop Tower	University of Alberta	N/A	Custom-designed, for impact simulation
Optical Interrogator	Smart Fibres Ltd.	N/A	SmartScan, for optical sensor force measurement
Fit Force Sensor	University of Alberta	N/A	Custom-designed, for measuring helmet fit forces