可穿戴设备头部防护研究新突破：探究天幕与脑干对颅内位移和应变的影响

为解决可变形头模（deformable headforms）物理模型生物逼真度需提升的问题，研究人员开展了关于可变形头模和脑模型响应及生物逼真度的研究。结果发现头模位移和应变生物逼真度在不同脑区表现各异。该研究为头模设计改进提供了方向。

　　头模常用于个人防护装备的设计和鉴定。可变形头模内含弹性体脑模型，能直接测量撞击时的原位颅内应变（in situ intracranial strain）。然而，这些物理模型还需大幅改进以确保生物逼真度。在本研究中，探究了可变形头模和脑模型的响应及生物逼真度，对比了不同边界条件对其响应的影响。更确切地说，研究了有无天幕（tentorium）或脑干（brainstem）模型的情况，重点关注由此产生的颅内位移和应变场。对头模施加一系列线性撞击，通过嵌入不透射线的标记物和高速 X 射线成像追踪脑内变形。利用 X 射线数字图像相关技术（X-Ray Digital Image Correlation）计算头模内的位移和应变场。将同时具有天幕和脑干的头模设计中的位移和应变场的生物逼真度，与相同撞击条件下的尸体人类受试者（Post-Mortem Human Subject，PMHS）数据进行比较。采用 CORA 分析对生物逼真度进行排名，为头模未来的设计改进提供思路。位移的生物逼真度评分在额叶和枕叶区域最高（良好 - 优秀），在岛叶区域最差（边缘水平）。同时，应变生物逼真度评分在额叶（良好）和小脑（良好）区域最佳，在岛叶区域最差（差 - 边缘水平）。这项研究解决了以往在提高封闭式头模生物逼真度方面的局限，并通过与 PMHS 数据对比，为进一步改进提供了机会。