Журнал судебной биомеханики

Абстрактный

Новый подход к моделированию переломов: электромагнитная разрушаемая и многоразовая модель нижней конечности человека

Джеффри Т. Демулен, Фариха Ан-Нафи Рашид, Колин Ропчан, Джейсон Мейтц, Кундж Упадхьяя и Сэмми Ян

Предыстория: Переломы нижних конечностей являются относительно распространенными травмами, возникающими в результате спортивных или транспортных аварий, падений и других ситуаций. Наиболее частым местом такого перелома является дистальная треть большеберцовой кости. Для изучения механизмов переломов использовались различные методы, начиная от краш-тестов с использованием антропометрических манекенов и заканчивая моделированием методом конечных элементов. В этом исследовании была разработана электромагнитная модель нижней конечности человека, чтобы предоставить прототип для тестирования сложных переломов в желаемых местах разрыва под действием сил, аналогичных реальным переломам большеберцовой кости человека. Была оценена способность прототипа имитировать такой перелом.
Методы: Прототип имел реалистичные размеры, места переломов и величины нагрузки на перелом мужской нижней конечности 50-го процентиля. И конечность, и испытательная сборка были смоделированы в SolidWorks (Dassault Systems, SOLIDWORKS Corp, Массачусетс, США). Электромагнитная модель имела нижний и верхний сегменты с электромагнитом (APW Company, Роквей, Нью-Джерси, США), установленным между ними. Для динамического тестирования модели использовался тест на падение.
Результаты: Модель была испытана при различных нагрузках, и были определены пиковые силы, которые привели к перелому. Модель была повторно использована после каждого перелома и, следовательно, пригодна для повторного тестирования.
Заключение: В данной статье представлены характеристики электромагнитной разрушаемой и повторно используемой модели нижней конечности человека, результаты разрыва при аналогичных силах, которые вызывают реальные сложные переломы нижней конечности человека, и рекомендации по дальнейшему развитию модели.