脑组织材料本构模型构建及基于有限元的颅脑损伤机理研究

项目名称： 脑组织材料本构模型构建及基于有限元的颅脑损伤机理研究

项目编号： No.81371360

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2013

项目学科： 医药、卫生

项目作者： 李海岩

作者单位： 天津科技大学

项目金额： 70万元

中文摘要： 有限元模型成为开展头部损伤以及探讨损伤机理的重要工具，但模型采用的脑组织力学参数多是在准静态条件下而非损伤条件下测量得到的，其合理性以及准确性应进一步提高。本项目拟采用类人动物的脑组织样本，在发生脑损伤的载荷速度下进行样本体外拉压试验和体内脑组织挤压试验，测量脑组织的应力-应变曲线，借助有限元软件提供的二次开发接口，开发新型脑组织本构模型，利用有限元方法重构体外与体内样本试验，不仅验证所建本构模型的有效性还能确定本构模型中的参数。基于活体人头部的CT图像构建包括脑组织在内的成人和儿童系列颅脑有限元模型，利用所构建的本构模型，结合事故中颅脑创伤统计数据，建立冲击载荷-颅脑组织应力应变关系-颅脑损伤形式之间的内在联系，构建以脑组织应力应变等指标为标准的颅脑损伤（颅骨断裂、脑震荡、弥散性轴束损伤）准则。研究结果将为乘员约束系统和假人的设计、汽车安全法规制定及临床医学等领域的研究提供生物力学依据。

中文关键词： 头部有限元模型；脑组织本构模型；颅脑损伤；任意拉格朗日欧拉方法；有限元仿真

英文摘要： The head finite element(FE) models are an important tool to investigate the injury mechanism of brain.However, the mechanical properties of brain tissues used in the model is measured under quasi-static condition rather than under the injury conditions.Th

英文关键词： human head finite element model；constitutive model of brain tissues；traumatic brain injury；Arbitrary Lagrangian-Eulerian (ALE) method；finite element simulation