每年,超过200万的美国人维持一个创伤性脑损伤(TBI) ( 1]。2010年,美国的经济负担从脑外伤患者是大约765亿美元( 2]。不仅仅是经济上的负担,估计有20%的患者会经历长期损伤和残疾症状包括记忆丧失,抑郁,和/或认知困难导致大型和无法估量的人力成本( 3, 4]。据疾病控制和预防中心,第三个(14%)的创伤性脑损伤的主要原因是机动车辆碰撞(mvc)。前车之鉴是最常见的类型的mvc,占所有交通事故的40% ( 5]。从轻微到严重脑外伤分级基于一系列标准经历了当时的事故。超过75%的持续被归类为轻度脑外伤,也被称为脑震荡 6]。

脑震荡可能被认为是高线性的结果和/或角加速度。研究表明,线性加速度的压力密切相关的大脑( 7]。进一步的研究证实,颅内压增高引起神经功能障碍,障碍水平与峰值压力经验的侮辱的时候( 8]。另一方面,快速角加速度的负责人负责代剪切力导致脑组织损伤[高潜力 9]。虽然有一个争论关于脑震荡线性阈值,它提出了丰富的加速率超过80头90 g会导致健康的年轻男性运动员脑震荡( 10, 11]。关于角加速度,脑震荡发现发生了角加速度低至1200 rad / s<年代up>2( 12]。

在尾端mvc,经验丰富的加速度在似乎与车辆的速度变化量产生影响(也称为δ- V 或 Δ V )。δ- V 一直被用作指标影响的严重程度和大小,是乘员损伤的关键指标在mvc ( 13]。尽管科学界知道头部加速度之间的关系和δ- V ,这种定量关系不是很好理解的。其他参数,如主人位置( 14, 15或身体质量指数( 16),也被报道影响头部加速度对于一个给定的δ- V ,但量化这些参数的影响尚未进行。穷人定量理解上述挑战自然的关系可以解释进行测试来收集这些数据。执行许多测试时利用ATD(拟人化测试设备)的目的是模拟人类反应在mvc的影响,那些有很多局限性。真正评估人类对mvc与意识等参数的影响,志愿者测试是必不可少的。然而,这个任务是一个挑战,因为这些测试只能在严格控制的环境中执行,保证不损害主题,限制测试subinjurious速度。

这个分析的目的是确定线性加速度和δ-之间的关系 V 追尾事故,调查其他居住者参数影响这种关系的程度。

从14个研究实现所选择的标准,139年碰撞进行了分析。确定数据集提出了头部加速度范围从0.6到17.2 g和δ- V 年代 从1.3到11.1公里/小时。

初始曲线拟合分析三角洲——之间的关系 V 和头部加速度表示,健康将是一个最好的线功率曲线(模式1)定义了下列方程(图 1): (1) 头 加速度 = 0.465 δ 量 V 1.332 。

对于这个模型, R 2 值被发现是0.5913 ( p < 0.001 )。

因此,变量δ- V 2 是发达国家。一个多元回归显示,所有的参数,δ- V 2 ,前主人的位置的影响,和性别的乘员头部加速度的唯一重要预测因子( p < 0.001 , p = 0.001 , p = 0.022 分别)。

因此,二次模型(模型2)开发利用前面提到的重要预测因子,获得了以下方程: (2) 头 加速度 = 1.101 + 0.0962 δ 量 V 2 + 2.550 如果 出 的 位置 + 1.220 如果 女 。

对于这个模型, R 2 值被发现是0.5929 ( p < 0.001 )。

为了进一步提高模型的适合收集的数据,另一个模型(模型3)开发并取得了以下方程 R 2 值为0.8215 ( p < 0.001 ): (3) 头 加速度 = 2.22045 e − 16 + 0.391 δ 量 V + 2.138 如果 出 的 位置 − 0.576 如果 男性 。

这个分析的目的是确定线性加速度和δ-之间的关系 V 在追尾事故和其他居住者参数调查程度影响这个关系。显著的预测参数被发现性别(男性和女性),和之前主人的位置影响(中立的立场和位置)。基于这些信息,模型是预测头部加速度对于一个给定的δ- V ,占前主人的性别和头部位置的影响。

尽管相对较低 R 2 值在第一次和第二次发现模型,预测关于头部加速度报告的数字是一致的国家公路交通安全管理局(NHTSA)声称对分布影响,δ-的范围 V 描述人与所有脑损伤是14.5到136公里/小时,平均为50.5公里/小时( 24]。然而,重要的是要注意,论文提出解决轻度创伤性脑损伤患者。因此,这种类型的损伤阈值预计将在这个范围的低端。事实上,Viano Parenteau [ 25NASS)使用1994年和2011年之间的数据收集和报告,35%的δ-发生脑震荡 V 从16到24公里/小时和16%的脑震荡观察δ- V 低于16公里/小时。为居住者维持轻度创伤性脑损伤,脑震荡理论80 g阈值根据可用的文学。基于模型的预测(表 1),女性将经历头加速度δ- 80 g的低 V 比男性。同样,位置的乘客将经历震荡从较低的δv相比位置居住者。

虽然预测由前两个模型数据可以从国家公路交通安全管理局同意,第三个模型的预测提出了生理上不会出现声音。这个模型表明头部加速度将达到80 g的δ- V 高于δ- V 报道文献中对应于100%的机会持续严重的致命伤害( 26, 27]。

研究关于性别的显著影响头部加速度与先前的研究一致报告明显更大的和更早的峰值加速度主管女性相比男性( 28]。它可以推测,性别差异在节段几何、体型和质量分布(皮下脂肪和内脏脂肪;腰部和臀部周长)可能在主人也扮演了一定的角色定位和惯性反应的影响。关于这个话题,Viano [ 29日]发现头部和躯干之间的相对加速度为女性比男性高30%,表明更大的颈部的运动经历了由女性的结果之间的差异座椅刚度和躯干的质量。

类似地,头部位置的影响影响之前曾被评估和主管之间的水平距离的增加,头枕在尾端的影响被发现增加速度( 30.)、大小和时间的峰头运动学( 31日]。解释之一在于时间的影响,身体会影响座椅靠背和头部将留给往后倒的躯干向前推进。然而,关于这一课题的研究是有限的,大部分的研究探讨颈部和头部为不同pre-impact运动学位置都集中在颈椎压缩在头部(而非加速度有经验 15]。

虽然统计分析没有发现身高、体重、年龄、和颈部前张力影响头部加速度的重要预测因子,发现性别之间的差异可以解释为整体的高度差,体重和身体质量分布,和肌肉的差异。此外,脂肪组织影响能量吸收能力会影响头部和躯干之间传输负载和运动学机制。另一个参数,并没有发现本研究中的一个重要征兆是主人的意识和相关影响前颈部肌肉紧张。Hendler et al。 32]表明,肌肉紧张让受试者承受更高的雪橇加速颈椎疼痛或鞭子没有遭受重大伤害。此外,Kumar et al。 33)明显下降头加速度为主题等的影响。然而,必须非常小心当审查论文调查意识影响碰撞前的测试设计可能不能准确地代表措手不及的反应个体在现实的碰撞 34]。最后,主人运动学的座椅刚度的影响后端影响识别和发现影响头部加速度( 30., 35]。为了增加保护后端影响,梅尔文和McElhaney 36)表示,为了减少乘员损伤,潜力的座椅应该提供最小的存储使用耗能材料弹性能量。

重要的是要注意,虽然使用80克的理论阈值在这个手稿,这个阈值仅代表的人口进行了研究。大多数可用的文学研究脑震荡阈值进行了接触的运动,也就是说,足球和拳击。人口研究在这些实例由年轻、运动、健康的男性。研究表明,老年人等人群和/或个人有偏头痛病史的,之前脑震荡或脊髓病理可能维持震荡的风险更高相同经验的加速度,因此,可能有脑损伤阈值较低 37- - - - - - 39]。

考虑了结果,重要的是解决本文的局限性。尽管作者用他们论文的评审和选择最好的努力用于分析,研究选择了异构在他们的研究方法。这些实验的可重复性较低是由于无数的困难与控制上述参数的复杂性有关。此外,为了防止严重伤害,所有的研究记录使用者的运动学和头部碰撞反应通常是δ-测试 V 在14.5公里/小时( 15, 21, 40]。它可以认为使用这些测试假人,尸体将使更高的三角洲——的数据集合 V 年代 ,但重要的是要注意,这些选项并不总是能够完全模拟人类反应的影响。最后,当进行影响研究和报告使用者的运动学,当前文献未能报告角头加速创伤性脑损伤的被认为是一个更好的指标比线性加速度( 41]。

未来的研究应该致力于为头运动学提供一个全面的数据集,包括头部角加速度的分析。其他参数可以潜在的预测头部加速度和冲击,如主题意识,脖子和座椅刚度、几何,也应前瞻性分析。获得这一组全面的数据,大量的选项可用。首先,逆向工程可以执行从数据可以从现实的碰撞 42]。另一个选择是模型试验进行志愿者和使用有限元模型分析,以研究人类更高的三角洲——响应主管 V 。然而,虽然在场的数学模型和计算机模拟一个真正的潜力准确模拟乘员响应的影响分析,需要一个全面而准确的数据库从实验测试进行了标准化的方法对上述参数的最优控制。

本文提供了一个第一次尝试定量理解三角洲——之间的关系 V 和头部加速度,提出三种不同的模型。潜在的影响因素也调查显示,性别和乘员头部位置之前,有经验的头上加速度影响有显著的影响。作者认为潜在因素如身高、体重、主人的意识,和阀座刚度也可以贡献者观察到的效果。本研究的结果可以提供与脑损伤相关的因素,从而帮助改善安全措施的发展。