女性骨盆前部在正面安全带载荷下的损伤风险函数研究及其与男性数据的比较分析

本研究针对自动驾驶系统(ADS)带来的新型座椅姿态下骨盆损伤风险，首次建立了女性髂骨翼在正面安全带载荷下的损伤风险函数(IRF)。通过Weibull生存分析整合20例女性样本(14例精确骨折+6例右删失)数据，发现年龄是唯一显著影响因子(p<0.05)，女性平均骨折耐受度为4240±2516 N。结合前期男性数据证实性别差异不显著，为全人群骨盆保护设计提供了关键生物力学依据。

　　

在汽车安全领域，一个持续了半个世纪的难题正随着自动驾驶技术发展变得愈发紧迫——当乘客采用更放松的坐姿时，安全带对骨盆前部的异常载荷可能导致髂骨翼骨折。这种损伤自1970年代就存在于实车碰撞中，近年CIREN数据库更显示其真实发生率被低估。更令人担忧的是，现有骨盆损伤标准仅基于男性数据，而女性在车祸中下肢损伤风险本就显著更高。

美国弗吉尼亚大学应用生物力学中心(Center for Applied Biomechanics, University of Virginia)的Connor Hanggi团队在《Annals of Biomedical Engineering》发表的研究填补了这一空白。研究人员采用与前期男性实验相同的简化加载方案，通过伺服液压双轴试验机以1 m/s速率对20例女性尸体髂骨翼标本(年龄23-84岁)施加90°安全带模拟载荷，结合高速摄像和应变片精确捕捉骨折时刻。创新性地采用Weibull生存模型处理右删失数据(如安全带撕裂导致的6例未骨折样本)，并首次对比了性别因素的影响。

关键技术包括：1) 标准化髂骨翼标本制备(保留ASIS-AIIS解剖标志)；2) 双载荷位置设计(ASIS上缘对齐或中线对齐)；3) 多传感器同步采集(六维力传感器+应变片)；4) 基于AICc准则的生存模型优化。

主要发现

1. 骨折模式一致性：女性髂骨翼骨折位置与男性及整车试验完全一致，验证了实验方法的有效性。典型骨折发生在1135-8759 N范围，平均4240 N，与男性数据(Moreau等,2023)无显著差异。

   

2. 年龄的关键作用：在女性(p=0.005)和混合数据集中(p=0.003)，年龄每增加1岁骨折风险增加2%(风险比HR=1.02)，84岁女性较23岁者骨折力降低约50%。这一发现在男性数据中因年龄范围较窄(50-77岁)未能显现。

3. 性别中性结论：混合数据分析显示性别系数β=-0.122(95%CI:-0.540-0.296)，证实髂骨翼对安全带载荷的耐受性不存在性别差异。这与传统认知中骨盆形态的性别二态性形成有趣对比。

讨论与展望

该研究建立的IRF可直接转换为安全带张力预测模型，为计算机人体模型(HBM)和假人(ATD)评估提供量化工具。值得注意的是，虽然性别不是影响因素，但年龄相关的骨质退化显著降低耐受度，这对老年乘客保护系统设计具有特殊意义。研究也揭示现有男性数据中骨密度(BD)的预测优势可能源于局部微结构差异，后续将通过MicroCT分析ASIS区域骨小梁密度等参数深化机制研究。

这些发现为自动驾驶时代的安全带优化提供了关键依据：当座椅大幅后移或倾斜时，需特别注意控制腰带张力在4kN以下以避免老年乘客骨盆损伤。研究团队建议将年龄而非性别作为骨盆保护系统的核心参数，这一理念可能改变未来汽车安全标准的制定方向。