行人头部与车辆碰撞中旋转速度对颅脑组织响应影响

刘金明，马华星，李 奎，李桂兵*

（1.湖南科技大学 机电工程学院，湘潭 411201，中国；2.陆军军医大学 交通医学研究所，重庆 400042，中国）

交通事故中行人安全保护一直是人们关注的重点。与汽车乘员相比，行人在碰撞中没有受到保护，是交通事故中最易受伤的道路使用者[1]，交通事故中颅脑损伤是造成行人重伤或死亡的主要原因[2-3]。典型的行人头部损伤包括头皮损伤、颅骨骨折和颅脑损伤，其中颅脑损伤可分为局灶性脑损伤（多为血肿和挫伤）和弥漫性脑损伤（多为弥漫性轴索损伤和脑震荡）[4-6]。颅骨骨折和局灶性脑损伤通常是由接触力和线性运动造成的，而旋转运动是造成弥漫性脑损伤的主要原因[7-8]。

为了了解头部损伤机理和制定防护对策，学者们对行人头部损伤进行了广泛的研究。Otte D等[9]通过对762例车辆与行人碰撞案例研究发现当头部损伤达到AIS2+时，碰撞速度高于40 km/h；碰撞速度低于40 km/h时，大多数头部损伤是软组织损伤和脑震荡，颅骨骨折和脑损伤发生概率较小。Mizuno K等[10]的研究发现头部受伤的风险取决于头部的碰撞速度和头部接触的车辆结构的刚度，头部碰撞速度影响头部损伤的严重程度。CHEN Yong等[11]利用头部与风挡有限元仿真模型设置模拟头部撞击风挡的初始边界条件并发现Von Mises应力和剪切应力是预测脑损伤风险的重要物理参数。PENG Yong等[12]发现行人在39 km/h和54 km/h的碰撞速度下AIS2+和AIS3+头部伤害风险概率为50 %。冯成建等[13]发现车辆碰撞速度、车辆前置结构影响行人头部损伤严重度。……