Summary
Bruker en anthropometric hode og nakke, optisk fiber-baserte passer tvinge transduktorer, et utvalg av hodet akselerasjon og halsen force/øyeblikk transduktorer, og en dobbel høy hastighet kamerasystem, vi presenterer en test seng hjelm oppbevaring og effekter på biomekaniske måler hode og nakke skader sekundært til leder impact.
Abstract
Konvensjonell visdom og språket i internasjonale hjelm, prøving og sertifisering standarder foreslår at riktig hjelmen passer og oppbevaring under innflytelse er viktige faktorer i beskytte hjelm bæreren fra effekt-indusert skade. Dette manuskriptet mål å undersøke virkningen-indusert skade mekanismer i forskjellige hjelmen passer scenarier gjennom analyse av simulert hjelm virkninger med en anthropometric test enhet (ATD), en rekke headform akselerasjon transdusere og nakke force / øyeblikket transduktorer, et dobbelt høyhastighets kamerasystem og hjelm-fit force sensorer utviklet i vår forskningsgruppe basert på Bragg rister i optisk fiber. For å simulere virkninger, faller en instrumenterte headform og fleksible halsen langs en lineær guide rail på en ambolt. Testen seng kan simulering av leder impact med hastigheter opptil 8.3 m/s, på virkningen overflater som både flatt og vinklet. Headform er passet med krasj hjelm og flere anfall scenarier kan simuleres ved å gjøre kontekst spesifikk justeringer til hjelm posisjonsindeks og/eller hjelm størrelse. For å kvantifisere hjelm oppbevaring, er bevegelsen av hjelmen på hodet kvantifisert innlegg-hoc bildet analyse. For å kvantifisere hode og nakke skader potensielle, måles biomekaniske tiltak basert på headform akselerasjon og halsen force/øyeblikk. Disse biomekaniske tiltak, gjennom sammenligning med etablerte menneskelige toleranse kurver, kan beregne risikoen for alvorlig livstruende og/eller diffuse hjerneskade og osteoligamentous nakke skader. Vi vet er den presentert kjørebane først utviklet spesielt for å vurdere biomekaniske effekter på hodet og nakken skade hjelmen passer og oppbevaring.
Introduction
Mest tyder epidemiologisk sykkelhjelmer gir beskyttelse mot hodeskader for syklister på alle aldre1. Biomekaniske litteratur presenterer den konsekvente temaet som hjelm hodet opprettholder relativt mindre alvorlige hode/hjerneskader sekundære å påvirke, i forhold til ubeskyttet (un hjelm) hodet2. Noen undersøkelser tyder på at dårlig hjelmen passer er assosiert med økt risiko for hodeskade3, antyde at hjelmer er mest effektive når passer ordentlig. Avhengig av kriteriene som brukes til å definere god hjelm passform, ble feil hjelm bruk funnet for å være så høyt som 64% blant hjelm syklister3. Til tross for epidemiologisk bevis antyder at hjelmen passer er relevant i alvorlighetsgrad eller sannsynligheten for hodeskade innvirkning, er det minimal eksperimentelt arbeid vurdering i en kontrollert laboratorium hvorvidt riktig hjelmen passer eller hjelm oppbevaring har en betydelig effekt på biomekaniske tiltak for skade. Beslektede Studien undersøker effekten av motorsykkel hjelm størrelse under hjelm virkninger simulert med en endelig element modell4. En annen beslektet studie undersøker effekten av hjelm størrelse under eksperimentelle virkninger5 mens du bruker trykk følsom film for å kvantifisere passer styrker i fotball hjelmer. Effekten av oppbevaring systemer i sykkel og motorsykkel hjelm virkninger har vært undersøkt6,7, samt en bakover passer scenariet for preadolescents6.
Vårt arbeid foreslår metoder for å studere effekten av sykkelhjelm passe på risikoen for skade med hjelmen passer force sensorer, simulert virkninger med en anthropometric hode og nakke stereoskopisk Høyhastighetskameraer. Målene for våre foreslåtte metoder er å kvantifisere passform og vurdere risikoen for skade i forskjellige realistisk effekt scenarier. I motsetning til relaterte metoder undersøker vårt arbeid sykkelhjelm passer, der bruk av riktig hjelm er variert. Lignende til forrige metoder, hodet kinematikk bestemmes; Imidlertid er halsen lasting og hodet helmet forskyvninger også kvantifisert. Selv om depresjonsepidemiologi nakkeskade i sykling antyder at nakkeskader er uvanlig, pleier de å være assosiert med mer alvorlig hodet virkninger og sykehusinnleggelse8,9. Bevisene er blandet på om bruk av hjelm reduserer priser nakke skader8 og ingen av de siterte epidemiologiske studiene kvantifisere aspekter av hjelmen passer. Tatt i betraktning det faktum at nakkeskade i sykling tendens til å være knyttet til mer alvorlige ulykker og at hjelmen passer har ikke vært undersøkt i halsen skade epidemiologi, er metoder for å undersøke både hode og nakke skader verdifulle biomekaniske forskning. Slike eksperimentelle metoder kan brukes i biomekaniske studier som utfyller Epidemiologiske studier som ikke i alle tilfeller kontroll for effekten alvorlighetsgrad eller hjelm passer.
I vårt arbeid, er en ny metode for overvåking relative bevegelser mellom hodet og hjelm under påvirkning utviklet. Evnen å dataskjerm hvorvidt hjelmen flytter på hodet kan gi verdifull innsikt i både hjelm stabilitet og eksponering av ubeskyttet hodet til skade under påvirkning. I en studie undersøker hjelmen passer, er hjelm stabilitet og hodet eksponering spesielt verdifull i å vurdere hjelm ytelse. I motsetning til beslektet arbeid, annen innvirkning og passform vil scenarier vekt variert hjelm posisjonering også bli testet.
Foreløpig er riktig hjelmen passer subjektiv og nonspecifically definert. Generelt er god hjelm passer preget av stabilitet og posisjon. Hjelmen må være motstandsdyktig mot bevegelse når sikret på hodet, og bør være plassert slik at øyenbrynene ikke er dekket og pannen eksponeres ikke overdrevet. Videre skal ca én finger bredden på mellomrom passe mellom haken og hakestropp3. Tiltak av kvantifisere hjelmen passer er ikke utbredt. enn force metoder kan sammenligne hjelmen passer basert på hodet og hjelm geometri. En slik metode er hjelmen passer indeksen foreslått av Ellena et al. 10. våre foreslåtte metoden av kvantifisere hjelmen passer, passe force sensorer, skaper en objektiv måte å sammenligne ulike hjelmen passer scenarier i form av gjennomsnitt og standardavvik styrker hatt på hodet. Disse passer tvinge verdiene representerer tetthet av hjelm og variasjonen av tetthet erfarne på hodet. Disse sensorene gir en kvantifisert sammenligning av styrker som kan gjøres mellom ulike passer scenarier. Sikre støvtette hjelm ville viser høyere styrker mens løs hjelm ville viser lavere styrker. Denne metoden passer force måling ligner gjennomsnittlig passer indeksen foreslått av Jadischke5. Men benytte Jadischkes metoder press følsom film. Optiske sensorer presenterer vi tillate påtrengende måling av passer kraft rundt hodet eller hjelm.
For sertifisering av hjelmer, er hjelm sikret på en instrumenterte headform, som deretter starter til en viss høyde brutt. Hodet og hjelm er deretter gjenstand for et fritt fall slipp på en ambolt mens lineær akselerasjoner. Selv om ikke vanligvis brukes i hjelm industristandarder, ble en Hybrid III hodet (headform) og halsen montering brukt i dette arbeidet med en guidet slipp tårnet simulere virkninger. I motsetning til standarder som vanligvis bruker lineær kinematikk, tillater headform akselerometer matrisen også fastsetting av roterende kinematikk, en viktig parameter i å forutsi sannsynligheten for diffus hjerneskader, inkludert hjernerystelse11 . Gjennom måling av både lineær akselerasjon og roterende akselerasjon og hastighet, kan anslag over alvorlig fokal og diffus hodeskade gjøres ved å sammenligne kinematikk til flere foreslåtte kinematikk-baserte skade vurderingsmetoder i litteratur 12 , 13. mens headform ble opprinnelig utviklet for bilindustrien krasj testing, bruken hjelm vurdering og estimering av hodeskade risiko i hjelm virkningen er godt dokumentert2,14. Virkningen simulering oppsettet inneholder også en øvre halsen Last celle, slik at de styrker og øyeblikk tilknyttet nakkeskade skal måles. Nakke skader risiko kan deretter beregnes ved å sammenligne halsen kinetics skade vurdering data fra bil skade data12,13.
En metode for å spore hjelmens bevegelse i forhold til hodet under inntrykk med høy fart video er foreslått. Foreløpig finnes ingen kvantitative metoder for å evaluere hjelm stabilitet under påvirkning. Consumer Product Safety Commission (CPSC)15 sykkel hjelm standarden krever en posisjonelle stabilitet test, men er ikke representant innvirkning. Videre er om hjelmen leveres av headform det eneste resultatet målt etter testen. Uansett eksponering av hodet til skade, kan en hjelm fortsatt passere så lenge den forblir på headform under tester. Den foreslåtte metoden for sporing hjelmens bevegelse ligner hjelm posisjon indeks (HPI)15 og måler avstanden mellom randen av hjelm og pannen. Dette hodet helmet forskyvning registreres med høyhastighets videoopptak gjennom betydning for å oppnå en representasjon av hjelm stabilitet og hodet eksponering under påvirkning. Bruke direkte lineær transformere (DLT)16 og enkelt verdi nedbryting (SVD)17 metoder, spores markører fra to kameraerå avgjøre punkt steder i tredimensjonal og relativ forskyvning mellom hjelm og hodet.
Flere innvirkning alvorlighetsgrad og passform parametere er undersøkt. Virkningen scenarioene inkluderer to innvirkning hastigheter, to påvirker ambolten overflater, og både overkroppen først og hodet først virkninger. I tillegg til en typisk flat ambolten overflate simuleres vinklet ambolten innvirkning også for å indusere en tangentiell force komponent. En torso først effekt, i motsetning til en hodet først effekt, inkluderes simulere et scenario der en rider's skulder påvirker bakken foran hodet, på samme måte utføres i tidligere arbeid18. Til slutt, disse fire hjelmen passer scenariene er undersøkt: en alminnelig passform, en overdimensjonert plass, en frem passform og en bakover passform. I motsetning til tidligere arbeid er hjelm posisjonering på hodet undersøkt parameteren, samt hjelm passform og hjelm størrelse.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. hjelmen passer scenarier Arrangement
- Definer passer scenarier studier på anthropometric test enheten hodet og nakken (Hybrid III 50th persentil mann) med en leder 575 mm.
Merk: Et eksempel på fire passe scenarier er vist i tabell 1 med hjelm stillinger tilsvarende figur 1. Fremover og bakover passer scenariene var basert på definisjoner av riktig hjelm bruk fra tidligere Epidemiologiske studier, som angitt riktig hjelm posisjon som ikke dekker øyenbrynene eller utsette pannen 3. - For hvert scenario merke hver hjelm posisjon på headform å sikre at hjelmen passer scenariet gjentas konsekvent.
- Bruker CPSC sertifisert hjelm, i universal og ekstra store størrelser, alle passe scenarier.
Merk: Ifølge leverandørleverte tilpasningsguiden, en universell størrelse mest hensiktsmessig passer headform omkretsen.- For hver passer scenariet, holde andre passer parametere konsekvent. Spesielt stramme hakestropp hånd-strammes justerbar ringe for å opprettholde en sikker passform og la omtrent én finger bredden på plass under haken.
2. Passer Force måling
- Ordne fem passer sensorer på huden av headform, plassert foran, tilbake, venstre, høyre og øverst ( figur 2).
Merk: Sensorene er en modifisert versjon av Bragg rist kraft transdusere utviklet innen forskning gruppe 19 , 20 , 21 , 22, optimalisert for å måle passer styrker over en rekke 0 til 50 N. Modifisert sensorer har en tykkelse og 2.6 mm og 14 mm diameter henholdsvis. - Tar en referanse måling med måleomformerne un hjelm headform under noen belastning. Ta dette referanse målet før hver passer force måling.
- Sted hjelmen på headform og måle force dataene for 3 s med en hastighet på 2,5 kHz. Gjenta samme passer scenario seks ganger for gjentatte målinger.
- Gjenta samme mål for alle passer scenarier.
- Konvertere bølgelengde Skift data å tvinge målinger ved å multiplisere de målte bølgelengdene fra svinger med forhåndsbestemt kalibrering konstanten for passer tvinge svinger.
3. Slipp tårn for innvirkning simulering
- Simuler påvirkning til hjelm hodet av lineært guiding headform å treffe en innvirkning overflaten 19 , 23. Utstyr som er nødvendig å gjøre dette er kontekst spesifikk, som beskrevet under.
- Sette en dråpe tårn består av en justerbar slipp gimbal, en anthropometric test enheten hodet og nakken og en variabel innvirkning overflate.
Merk: Totalt slipp forsamlingen er ca 11 kg. Ekstra masse gimbal kontoene for uttrekk av hele kroppen som en effektiv torso masse bedre simulere en realistiske 24. - Ordne 9 uni-aksiale accelerometers i en 3-2-2-2 konfigurasjon i headform å tillate lineær og angular akselerasjoner av headform bestemmes på tyngdepunkt 25.
- Ordne en spesialbygd hastighet gate på virkningen tårnet måle støthastigheten umiddelbart før virkningen.
- Sette en dråpe tårn består av en justerbar slipp gimbal, en anthropometric test enheten hodet og nakken og en variabel innvirkning overflate.
- Innsamling av hodet akselerasjon og halsen force/øyeblikk data via oppkjøpet datasystemet. Filtrere analoge spenninger, samplet på 100 kHz for alle kanaler. Før oppkjøpet datasystemet, inkluderer en maskinvare utjevning low-pass filter med hjørne frekvens 4 kHz 26.
- Ordne innvirkning scenariet.
- Alle virkninger, Fjern hjelm visir å tillate bedre synlighet i bevegelse å spore. Effekten av visiret under påvirkning antas for å være ubetydelig på grunn av sin løs vedlegg.
- Ordne alle dråper for å påvirke pannen. Dette er en felles innvirkning plassering i sykling 27, selv om andre scenarier kan også simuleres.
- Simuler seks forskjellige innvirkning scenarier ved å variere påvirke hastigheten, innvirkning overflaten og hodet først eller torso første virkninger som tabell 2.
- Høyning headform til ønsket høyde, tilsvarer angitt innvirkning hastigheter. Slipp på headform fra en riktig høyde, vanligvis 0,82 m og 1.83 m, for å oppnå hastigheter 4 m/s og 6 m/s, henholdsvis.
Merk: Legg høyde som nødvendig å overvinne friksjon tap. To innvirkning hastigheter 4 m/s og 6 m/s kan velges ut av forrige litteratur og standarder 28. - Ordne innvirkning overflaten.
- Ordne enten en flat eller 45° vinklet anvil ( Figur 4). Flat ambolten simulerer faller på flatt underlag, mens vinklet ambolten simulerer virkninger med en tangentiell hastighet komponent.
- Dekker begge overflater av ambolter i slipende tape å simulere en asfalt underlag. Juster ambolten posisjon etter behov mellom virkninger å sikre hjelmen påvirkes kontakter bare den flate overflaten på ambolten.
- Ordne slipp tårnet for enten hodet først eller torso først effekt. Simulere både hodet først og overkropp-første virkninger, med overkroppen konsekvenser ligner den kombinerte lasting innvirkning konfigurasjon i Smith et al. 18
- for å simulere en hodet først innvirkning, justerer ikke slipp tårnet.
- Simulere torso treffer bakken foran hodet, Plasser en tre blokk i banen til slipp gimbal. Plass denne tre blokk på en høyde slik at hodet er cirka 25 mm fra påvirker ambolten på overkroppen-virkningen. Hodet vil deretter fortsette å treffe ambolten gjennom halsen strekking bare.
- Inkluderer et lag av skum for å redusere vibrasjoner fra slipp tårnet ( figur 5).
- i motsetning til hodet først virkninger, justere vinkelen på halsen på overkroppen første virkninger.
Merk: Denne halsen vinkelen lar for hodet å påvirke ambolten på pannen etter refleksjoner, slik at effekten plassering kan sammenlignes med hodet først innvirkning saken ( figur 6). I tillegg til pannen virkninger, ville dette torso første scenariet sikkert være relevant i side virkninger også. I både hodet først og overkropp-første virkninger, gimbal systemet tillater bevegelse av hodet og nakken langs sporet etter innvirkning.
- Utløse den data oppkjøpet system, høyhastighets kameraer (se Seksjon 4) og slipp av headform samtidig. Gjenta samme effekt og passer scenariet konfigurasjon 3 ganger med nye hjelmer hver gang.
Merk: Høyhastighets kameraer må defineres samtidig slippe tårnet, i avsnitt 4. - Utsett hver av de fire passe scenariene for hver av 6 forskjellige innvirkning scenarier. Utføre totalt 72 drops etter 3 forsøk for hver konfigurasjon.
- Post-prosessen headform Kinematisk og kinetisk dataene.
- Filter analoge signaler for akselerasjon og kraft/øyeblikk senere ved hjelp av en 4 th bestille Butterworth filter i innlegget behandling for å møte indusPrøv foreslåtte praksis 26. Filtrere hodet akselerasjon og halsen styrker per kanal frekvens klasse (CFC) 1000. Filtrere halsen øyeblikk som KFK 600.
4. Motion Capture med en høy hastighet Dual kamerasystem
Merk: opptak markør posisjoner fra to høyhastighets kameraer tillate tredimensjonale markør posisjoner bestemmes med DLT metoden 16 i etterbehandling. For å bestemme hodet helmet forskyvninger, spore markører på både headform og hjelm under påvirkning.
- Ordne høyhastighets kameraer rundt slipp tårnet.
- Ordne to høyhastighets kameraer rundt drop tårnet til fange synkronisert bilder av hjelm og headform bevegelse under påvirkning.
- Plasserer en master kamera ved siden av slipp tårnet og plassere en slave kamera på ca 45° fra master ( figur 7). Sette en 250 W lyset mellom kameraene å tillate tilstrekkelig eksponering.
- Ordne to høyhastighets kameraer rundt drop tårnet til fange synkronisert bilder av hjelm og headform bevegelse under påvirkning.
- Konfigurere høyhastighets kameraer.
- Utstyrer hvert kamera med en f/1.4 for 50 mm eller 100 mm f/2.0 makro objektiv, avhengig av synsfeltet kreves. Angi åpningene på linser på f/8.0.
Merk: Denne blenderåpning gir tilstrekkelig skarpt fokus i ønsket dybdeskarphet. Nødvendig synsfelt varierte fra 30-60 cm, avhengig av effekten scenario. - Konfigurere begge kameraene opptak på 1280 x 800 piksler på en bildefrekvens på 1000 bilder per sekund eller raskere. Således, maksimum eksponeringstid per bilde blir 600 µs.
- Synkronisere de to kameraene i rammer og interne klokke. Angi en utløser slik at begge kameraene utløse samtidig.
- Utstyrer hvert kamera med en f/1.4 for 50 mm eller 100 mm f/2.0 makro objektiv, avhengig av synsfeltet kreves. Angi åpningene på linser på f/8.0.
- Kalibrere plass ved å ta et stillbilde av en kalibrering ramme fra hvert kamera.
Merk: For metoden direkte lineær transformasjon (DLT) plass må først kalibreres.- Flytte kalibrering bur med 17 kjent kalibrering poeng plasseringer til synsfelt av begge kameraene og ta et enkeltbilde fra hvert kamera. Minst 11 vanlige poeng må være synlig fra begge kameraene.
- Finne todimensjonal koordinatene for hver indikator med sporingsprogrammer.
Merk: En koordinat måle maskin (CMM) bestemmer poenget plasseringen av kalibrering buret før DLT kalibrering. - Bruker en rekke beregninger utført med kalibrering markører ' koordinater (kjent som DLT) 16, forvandle alle to-dimensjonale markørplasseringer i tredimensjonale koordinater relativt kalibrering buret koordinatsystem i etterbehandling.
- For å kvantifisere hjelm forskyvning, spore avstanden mellom et punkt på headform pannen og randen av hjelmen ved hjelp av sporingsprogramvare.
Merk: Siden disse punktene ikke er synlige fra begge kameraene, spore et sett av tre synlige merkene på hver av headform og hjelm i stedet. Punktene på pannen og hjelm kan deretter indirekte spores. - Plasser bevegelse å spore markører på headform og tar et stillbilde for referanse av headform fra hvert kamera.
- For denne metoden for indirekte markør sporing, ta en headform referanse bildet med hvert kamera. Sikre at denne referanseavbildningen består av tre indikatorer og en referanse definert på hodet.
- Maksimere avstanden mellom markører bruker tre referanse punkt steder mens resterende i begge kameraene ' på visninger.
Merk: Maksimere avstanden gir bedre nøyaktighet ved å redusere indirekte markør sporing følsomheten å spore feil. Tre markører tillate for tredimensjonale gjenoppbyggingen av bevegelse i innlegget behandling, samt estimering av hvor pannen. - Hold referanse markøren mellom øynene på lavere pannen og andre markører spredt over på headform. Sikre at disse tre andre markører er synlige fra begge kameraene gjennom innvirkning ( Figur 8).
- Plasser bevegelse å spore markører på hjelm og ta stillbilder referanse bilder av hjelmen fra hvert kamera som headform referansen (inndelingen 4.5).
- Kontroller at referansen består av å se minst fire bevegelse sporing markører. Holder en markør på bunnen av hjelm randen som referanse og spre de andre tre markørene på hjelmen. Kontroller at disse tre merkene er synlige fra begge kameraene gjennom en innvirkning. Ta et enkeltbilde fra hvert kamera for hjelm referansen ( figur 9).
- Utløse den data oppkjøpet system, høyhastighets kameraer og dråpe av headform samtidig som beskrevet i del 3.
Merk: Slipp tårnet må defineres samtidig med høyhastighets kameraer. Etter å ha tatt referanse bilder, kan en dråpe utføres.- Ordne hjelmen passer scenariet. Registrere drop. Signalet en utløser for kameraene manuelt upon inntrykk. Ordne opptak slik at 3 s registreres før avtrekkeren og 8 s registreres etter utløseren. Manuelt gå gjennom og brakett synkronisert kamerabildene inneholder effekten bare.
5. Hodet helmet markør sporing og etterbehandling
- spore hodet og hjelm markører gjennom virkningen, kamera-spesifikke programmvre.
- Spor seks poeng per slipp: tre hjelm og headform ( Figur 10). Med programvaren, fastslå forbigående todimensjonal pixel koordinatene for hver indikator.
- Bruke DLT metode for å beregne tredimensjonale koordinater for merkede under en dråpe.
Merk: Med kalibreringsdataene fra kalibrering buret og miste data fra de to kameraene, metoden DLT kan bestemme tredimensjonale koordinatene til sporede markørene under en dråpe. - Bruker de SVD (entall verdi nedbryting) metoden 17 beregne 3D tredimensjonale koordinatene til headform pannen og hjelm randen. Forskjellen mellom disse to punktene er hodet helmet forskyvning.
- Bruk metoden SVD å anslå hvor en referanse peke på hver headform pannen og hjelm randen fra merkede markørene.
- Bruke metoden SVD finne transformasjon matrix av tre markører mellom en referanseramme og hver enkelt ramme en. Denne transformasjonen kan brukes for å finne enten pannen eller hjelm randen steder.
- Utføre indirekte sporing hjelm og headform. Forskyvning mellom pannen og hjelm randen deretter kan overvåkes ( Figur 11).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Tilpass Force måling
Hver plass scenario, passer force måling ble utført hver sensor plassering (Figur 12) og en t-test, antatt ulike varianser, ble utført for å fastslå betydningen (p < 0,05). Gjennomsnittlig standardavviket på tvers av alle mål var ± 0.14 N. høyere passer styrker indikerer en strammere passform.
Hodet Kinematisk og halsen Kinetic Data
Den resulterende hodet lineær akselerasjon, hodet angular akselerasjon, hodet hellinger, øvre halsen kraft og øvre nakken øyeblikket fra et typisk miste vises (figur 13 gjennom Figur 17). Resulterende verdiene ble beregnet ved å ta absolutt normen av x, yog z, retning vektorer (Figur 3). Et nakke skader kriterium beregnet fra halsen aksial kraft og øyeblikk13, Nij, var også beregnet gjennom effekten (Figur 18). Fra Kinematisk resultatene, kan det også bli identifisert av ulike arrangementer av virkningen. For eksempel kan hodet kontakt med ambolten i overkroppen første virkninger observeres som den store toppen i resulterende lineær akselerasjon (figur 13). I angular akselerasjon, kan to sett av toppene observeres (figur 14). Første toppen forekommer derfor av torso effekten mens andre toppen oppstår som følge av halsen nådd maksimal strekking. I rekkefølge er hendelsene i virkningen torso innvirkning, etterfulgt av hodet kontakt med ambolten og halsen nådd maksimal strekking. Disse hendelsene kan også observeres i høy hastighet video (figur 6).
Hodet Helmet Relative bevegelse
Omfanget av vektoren mellom pannen og hjelm randen, som angir relative hodet helmet bevegelse, er vist i Figur 19 to plass scenarier. Relative endringen i forskyvning kan være en indikator på hjelmens bevegelse i forhold til plasseringen før virkningen.
Figur 1: hjelmen passer scenarier. Hjelmen passer scenariet sammenligninger på headform viser (en) sammenligning mellom normal passform og feilaktig plassert passer (b) normal passer scenariet (c) overdimensjonert passer scenariet (d) frem passer scenariet (e ) bakover passer scenariet. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 2: Fiber Bragg rist (FBG) fem sensor array på headform med sensor plassert på forsiden, tilbake, venstre, høyre og øverst. Hver sensor (bunn forlot) har en tykkelse og diameteren på 2.6 mm og 14 mm, henholdsvis. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 3: slipp tower montering med tilknyttede koordinere aksen. (en) generelt slippe Tower montering med hjelm headform (b) Instrumented headform og halsen Last cellen. Halsen Last celle koordinere aksen vises også. (c) tilsvarende hodet koordinere aksen. Hodet akselerasjon og halsen laster måles med koordinere aksen vises, med positiv størrelser i akser. Øyeblikk er basert på høyre hånd regelen.
Figur 4: Utskiftbare (en) flat og (b) 45 ° vinklet ambolten overflater dekket med slipende tape. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 5: Head første (en) og overkropp første (b) innvirkning scenariet slipp konfigurasjoner. For et torso første innvirkning scenario brukes en tre blokk å stoppe samlingen slipp for å simulere en torso innvirkning. Hjelm visir ble også fjernet før alle innvirkning simuleringer. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 6: sekvens av bilder i en overkropp-første innvirkning. I en torso første effekt, er slippe gimbal stoppet, slik at hodet å påvirke ambolten, etterfulgt av halsen strekking. Derimot kan en hodet først innvirkning full lineær bevegelse av slipp gimbal for hodet kontakte ambolten først.
Figur 7: Dual høyhastighets kamera ordningen rundt slipp tower. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 8: hodet referanse bildet markører for bevegelse sporing. Tre indikatorer på hodet spores under innflytelse mens merketråd fjerde definerer pannen punktet brukes til å beregne hodet helmet forskyvning. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 9: hjelm referanse bildet markører for bevegelse sporing. Tre indikatorer på hjelm spores under imphandle mens merketråd fjerde definerer hjelm randen punktet brukes til å beregne hodet helmet forskyvning. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 10: spores markører under påvirkning. Tre indikatorer spores på både headform og hjelm. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 11: Head-hjelm forskyvning vektor mellom pannen og hjelm randen som spores gjennom innvirkning.
Figur 12: hjelmen passer styrker legges på headform under ulike passer scenarier. Feilfelt representerer standardavvik vises også. Betydelige forskjeller (p < 0,05) mellom passer force scenarier er angitt (*). Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 13: resulterende hodet tyngdepunkt (COG) lineær akselerasjon for en torso første effekt på en flat ambolt på 6 m/s. En vanlig plass (heltrukket linje) og bakover passer (stiplet linje) scenario sammenlignes. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 14: resulterende hodet tyngdepunkt (COG) angular akselerasjon for en torso første effekt på en flat ambolt på 6 m/s. En vanlig plass (heltrukket linje) og bakover passer (stiplet linje) scenario sammenlignes. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 15: resulterende hodet tyngdepunkt (COG) vinkelhastighet for en torso første effekt på en flat ambolt på 6 m/s. En vanlig plass (heltrukket linje) og bakover passer (stiplet linje) scenario sammenlignes. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 16: resulterende øvre halsen kraft for en torso første effekt på en flat ambolt på 6 m/s. En vanlig plass (heltrukket linje) og bakover passer (stiplet linje) scenario sammenlignes. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 17: resulterende øvre nakken øyeblikket for en torso første effekt på en flat ambolt på 6 m/s. En vanlig plass (heltrukket linje) og bakover passer (stiplet linje) scenario sammenlignes. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 18: Nij for en torso første effekt på en flat ambolt på 6 m/s. En vanlig plass (heltrukket linje) og bakover passer (stiplet linje) scenario sammenlignes. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 19: Transient hodet helmet forskyvning for en torso første effekt på en flat ambolt på 6 m/s. En vanlig plass (heltrukket linje) og bakover passer (stiplet linje) scenario sammenlignes. Den relative endringen i forskyvning, i motsetning til absolutt fortrengning, vises også. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
| Passer scenariet | Hjelm størrelse | Hjelm posisjon |
| Normal (figur 1b) | Universal | Normal |
| Overdimensjonert (figur 1 c) | XL | Normal |
| Fremover (figur 1 d) | Universal | Fremover |
| Bakover (figur 1e) | Universal | Bakover |
Tabell 1: hjelmen passer scenarier å studeres. Tilpass scenariene er basert på definisjoner av riktig hjelm bruk fra tidligere Epidemiologiske studier angir riktig hjelm posisjon3.
| Virkningen Scenario | Virkningen hastighet | Virkningen overflaten | Hodet/overkropp første |
| 1 | Lav (4 m/s) | Flatskjerm | Hodet |
| 2 | Høy (6 m/s) | Flatskjerm | Hodet |
| 3 | Lav | Vinklet | Hodet |
| 4 | Høy | Vinklet | Hodet |
| 5 | Lav | Flatskjerm | Overkropp |
| 6 | Høy | Flatskjerm | Overkropp |
Tabell 2: Innvirkning scenarier kan simuleres.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Her, passe metoder for å undersøke hjelm simulert hjelm hodet virkninger presenteres. Hjelmen passer ble kvantifisert med passe force sensorer, virkninger ble oppnådd med ATD headform og halsen på en guidet slipp tårn og hjelmen ble sporet med høy fart video. Annen innvirkning scenarier ble oppnådd under ulike passer scenarier å undersøke virkningene på biomekaniske tiltak av hjelmen passer.
Hjelmen passer sensorene er kan skille forskjeller i passe styrker mellom forskjellige hjelmen passer scenarier (Figur 12). Trender i passe styrker mellom ulike passer scenarier ikke sterkt korrelerer med hjelm ytelse. Hjelm passer med dårlig stabilitet (f.eks bakover passer, som vist i figur 1) er forventet betydelig lavere passer styrker. Til tross for økte mengder hjelmens bevegelse (bakover fit, Figur 19) passer en bakover hjelm utstillinger betydelig lavere passer styrker på bare én sensor plassering i forhold til en alminnelig passform. Dette resultatet antyder at hjelm tetthet på hodet ikke er den eneste Determinanten av fit som garanterer dynamiske stabilitet av hjelmen på hodet. I denne studien ble passer styrkene målt med hodet invertert. Styrkene kunne har også blitt målt med hodet i en høyre stilling, som vil resultere i høyere målt styrker på hodet toppunktet enn rapportert i denne studien. Imidlertid søker protokollen for å sammenligne passer styrker mellom ulike passer scenarier å kvantifisere relative endringer i passe kraft. Uansett om hodet er stående eller omvendt, er endres relative styrker de samme.
Test seng og presentert metoder er i stand til å bestemme lineær og kantete kinematikk inkludert akselerasjon og hastighet som halsen styrker og øyeblikk over hele effekten. Moderne biomekaniske skade tiltak basert på virkningen kinematikk og tid varighet. For eksempel integrerer hodeskade vilkåret (her over) lineær akselerasjon over tid12, mens hjernen skade vilkåret (BrIC) er basert på topp vinkelhastighet11. Andre Kinematisk-baserte skade tiltak omfatter generalisert akselerasjon modell for hjernen skade terskelen (GAMBIT)29, basert på topp lineær akselerasjon og maksimal angular akselerasjon og leder impact kraft (HIP), som inkluderer lineær og Angular akselerasjon, varighet og retningsbestemt hensyn30. Alternativt brukes halsen styrker og øyeblikk til å beregne nakke skader kriterium Nij12. Som denne eksperimentelle protokollen er i stand til å måle alle relevante kinematikk og kinetikk, er det mulig å beregne alle biomekaniske skade tiltak som er av interesse. Risikofaktorer skaden kan deretter bestemmes basert på litteratur tilknyttet hver skade mål. Resultatet oppsettet vist seg i stand til å oppdage endringer i biomekaniske tiltak hode og nakke skader basert på hjelmen passer. Testen seng kan derfor brukes til å studere passform og oppbevaring og deres forhold til fokus og diffus hodeskade og osteoligamentous nakkeskade. For eksempel i en torso først effekt på en flat ambolt på 6 m/s, ble en alminnelig passform og bakover passer scenariet sammenlignet. For vanlige passer var scenariet, topp resulterende lineære akselerasjoner, topp angular akselerasjoner og endring i angular hastigheter 158.2 g, 4647.5 rad/s2og 22.39 rad/s henholdsvis. Sammenlignet med den vanlige passformen, bakover passer scenario utstilt høyere verdier av 177.9 g, 6246.4 rad/s2 og 45.91 rad/s, antyder en høyere risiko for hodeskade (figur 13 gjennom Figur 17) med t-testen p-verdier av 0.012, 0.070, og 0.005, henholdsvis. Fordi integrering av støy i angular akselerasjon opprettet en forskjøvet i hellinger, er endringen i hellinger rapportert i stedet å gjøre rede for denne forskyvning. For samme innvirkning scenario identifiserte nakke skader vilkåret (Nij) fra halsen kraft og øyeblikk. For en vanlig hjelm passer var scenariet en topp Nij av 1,23 bestemt, mens bakover hjelm passer målt 1,28 (Figur 18) med en t-test for p-verdien for 0.099. Igjen, en høyere verdi i Nij foreslår en større risiko for nakkeskade.
Høyhastighets videoanalyse teknikker vist seg i stand til å oppdage endringer i dynamiske stabilitet og oppbevaring. For samme torso først effekt på en flat ambolt på 6 m/s, en alminnelig passform og bakover passer scenariet var med i hjelm forskyvninger. Vanlig passer scenariet opplevde en maksimal endring i hodet helmet forskyvning av 6.52 cm mens bakover passer scenariet opplevd 12.18 cm (Figur 19) med en t-test for p-verdi på 0.006. Med nesten dobbelt så mye hjelm bevegelse, disse trendene tyder på at en bakover passer scenariet resultater i økt hodet eksponering og, kanskje, større eksponering til pannen skade i en påfølgende effekt etter først.
Absolutt fortrengning og relativ forskyvning (Figur 19) formidle hvor ansiktet og panne og hodet helmet relative bevegelse, henholdsvis, begge er viktig når undersøke oppbevaring og dynamiske stabilitet. Den foreslåtte metoden for sporing hjelm forskyvninger i forhold til hodet kan hodet eksponering og hjelm stabilitet under innflytelse kan representeres og kan evaluere hjelm oppbevaring for påfølgende konsekvenser. Metoden kan vise hjelmens bevegelse gjennom en innvirkning, som kan karakteriseres som absolutt forskyvninger og endringer i forskyvning (Figur 19). Dårlig beholdt hjelm ville ha større forskyvninger, mens godt beholdt hjelm ville viser mindre forskyvninger. I denne studien absolutt forskyvning angir mengden ansikts eksponering og relative endringen i forskyvning angir den maksimale relative bevegelsen mellom pannen og hjelm randen (Figur 19). Dette rapportert forskyvningsverdien bestemmes fra avstanden mellom to bundet, sammen med en enkelt akse. Bruker samme eksperimentelle metoder, vil det også være mulig å måle relativ bevegelse i tre komponent retninger å karakterisere mer grundig passform og oppbevaring. En enkeltkomponent ble valgt for enkelhet, og gir en god sammenligning til HPI. I andre støt, som side virkninger, kan mer komponent retninger eller hodet helmet rotasjon være spesielt verdifull.
En ulempe med tiden foreslåtte sensorer og passe force måling er begrenset romlig oppløsning som styrker måles. Med en 5-sensor array, kan fordeling av makt over hele hjelmen ikke bli fullt representert. Utformingen av sykkelhjelmer inneholder ofte åpne kanaler, kan en sensor ikke alltid kontakte hjelmen og måle null styrke resultatet. En mulig løsning er å plassere force sensorer på hjelm i stedet for hodet. I presentert protokollen, ble force sensorer plassert på hodet for å opprettholde konsistens og repeatability av eksperimentet. Har sensorer plassert på hjelmen kan kreve en annen protokoll for ulike hjelm typer. Men tillate den lille størrelsen på sensorer og multipleksing evne til Fiber Bragg rist (FBG) sensorer et større antall sensorer skal feasibly distribuert around hodet. Flere sensorer kan skjelne plasseringen av høyt og lavt passer tvinge svingninger og gi ytterligere innsikt på hjelmen stabilitet. I tillegg til omfanget av makt i representerer tetthet, kan det også være verdifullt å vurdere kontakt området mellom hjelm og hodet. Spesielt i tilfellet hjelmer med åpne kanaler, kan det totale kontakte området eller distribusjon være viktig for å karakterisere passform. Selv om endringer i samlet gjennomsnittlig tetthet ikke var så tydelig i ulike scenarier av hjelm posisjonering, kan betydelige endringer i fordelingen av styrker identifiseres, som vist i Figur 12.
Som med alle biomekaniske arbeid basert på ATDs, er det begrensninger i presentert metoder. I motsetning til reelle virkninger kontrolleres parametere som innvirkning hastighet, innvirkning plassering på hjelm og innvirkning overflater. Derfor vil arbeidet presentert ikke fange variasjon av parameterne fra syklist til syklist og fra hendelse til hendelse fører til leder impact.
The Hybrid III ble utviklet for bilindustrien krasj testing, i motsetning til hjelm forskning. I motsetning til en nasjonal opererer komité for standarder for atletiske utstyr (NOCSAE) headform31, var det ikke utformet for bruk med en hjelm. Derimot NOCSAE headform ble designet med størrelse og form spesifikasjoner basert på cadaver hoder for en gjennomsnittlig voksen fotballspiller og noen anser det som mer nøyaktig tilnærmet hodet anthropometry. Fordi headform geometri har en betydelig rolle i studere hjelmen passer, må headform enkelte mangler for ulike hjelm typer. Spesielt headform har kjente geometriske forskjeller i NOCSAE hodet i bunnen av skallen, kinnene, kjeven og haken32,33. Fordi det er minimal kontakt mellom disse funksjonene og sykkelhjelmer, kan figur forskjellene mellom headform og en faktisk leder ha minimal påvirkning på hodet helmet interaksjon. Derfor hevde vi at headform er en passende modell bruke i komparative studier mellom passer scenarier som som presenteres her. Noen innflytelse på grunn av formen forskjeller ville være mest tydelig i grensesnittet mellom oppbevaring ratchet og nederste avsatsen av skallen cap, spesielt i bakover passer scenariet. Relatert til headform hodet, nakken har blitt kritisert for sin større stivhet sammenlignet med en human hals og noen hypothesize at mangel på realistisk stivhet kan bidra til hodet bevegelser som skiller seg fra en ekte menneskelig lidelse leder impact34 . Disse effektene ville være betydelig mer betydelige i overkroppen første virkninger fordi banen og kinematikk av hodet er avhengige av halsen. For en torso først effekt, kan en altfor stiv nakke attenuere hodet bevegelse etter torso kontakt og urealistisk langsom hodet støthastigheten på hodet kontakt. Med begrenset eksisterende litteratur undersøker torso første virkninger, biofidelity av Kinematisk sporene er vanskelig å validere med reelle syklister konsekvenser. Men hodet angular akselerasjon fra torso spor er sammenlignbare med lignende kombinert lasting scenarier utført av Smith et al. 18. slik trender i angular akselerasjon og halsen belastning i ulike passer scenarier bør vektlegges, rapportert absolutt magnitudes. Vi føler halsen er en passende modell for presentert studien fordi vi sammenligne halsen kinetics og hodet bevegelser mellom tilfeller av passer, og i stedet for kommentere absolutt magnitudes av hodet kinematikk og halsen kinetikk, vi merke endringer i disse tiltakene.
En annen begrensning ved hjelp av headform i studere hjelmen passer er dissimilarity headform vinyl hud med at av en menneskelige hodebunnen. Med praktiske variasjoner som hår, olje og fuktighet, ville en nøyaktig simulering av alle disse variablene være vanskelig. Selv om innsats i å skape en kunstig hodebunn for hjelm forskning har vært forfulgt35, valideringene av hodet hjelm samspillet mellom kunstig og menneskelige er scalps minimal. Siden det er generelt akseptert at headform huden viser en høyere friksjonskoeffisienten enn en menneskelige hodebunnen, kan hjelm oppbevaring bli villedende bedre. Med varierende avhengighet av hodet helmet friksjon i ulike passer scenarier, kan effekten av headform vinyl huden også være mer eller mindre uttalt. For eksempel, kan normal fit scenario beholde hjelm på grunn av hode form mens en frem passform kan beholde hjelm på grunn av økt hodet helmet friksjonen i vinyl huden. Hjelm forskyvningene er imidlertid avhengig av headform hodebunnen i denne studien. Som sådan, bør resultatene være basert på endringer og trender mellom ulike passer scenarier.
Selv om fire passe scenarier ble undersøkt, finnes flere variabler i karakteriserer hjelmen passer. Disse foreslåtte metoder kan tillate studiet av andre HJELMEN passer scenarier, for eksempel flere hjelm størrelser eller ulike nivåer av ratchet oppbevaring tetthet. I denne studien ble ratchet oppbevaring systemet strammet til nivå tetthet, subjektive til forskeren. En mer realistisk tetthet kan oppnås ved å måle passer styrkene på frivillige, lik Jadischkes hjelm montering studie5. Oppbevaring systemet kunne deretter arrangert på headform og strammet til et nivå som viser de samme passe styrkene. I fremtidige arbeid, passer scenarier med forskjellige hjelm størrelser eller ratchet oppbevaring tetthet vil bli vurdert.
Vi presenterer en ny testen seng for evaluering hjelmen passer, dynamisk oppbevaring og effekten av begge biomekaniske tiltak hode og nakke skader. Presentert metodene er i stand til å oppdage viktige endringer i passe styrker, relativ hodet helmet bevegelse, og alle moderne biomekaniske tiltak av hodet og nakken. Foreslåtte metodene ble brukt til å undersøke en vanlig og bakover passer, finne betydelige endringer i hodet vinkelhastighet og mengden hodet eksponering. Med disse foreslåtte, kan distinkte forskjeller i hjelm ytelsen på grunn av hjelmen passer bli avdekket.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Forfatterne har ingen konflikter avsløre og stå ikke å få økonomisk fra utgivelsen av dette arbeidet.
Acknowledgments
Vi erkjenner takknemlig støtte fra Natural Science og Engineering Research Council (NSERC) Canada (Discovery tilskudd 435921), Pashby Sport Sikkerhetsforums fondet (2016: RES0028760), Banting Research Foundation (Discovery Award 31214), NBEC Inc. ( Canada), og fakultetet og Department of Mechanical Engineering ved University of Alberta.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Hybrid III Headform | Humanetics or Jasti-Utama | N/A | 50th Percentile ATD, for impact simulation |
| Hybrid III Neck | Humanetics or Jasti-Utama | N/A | 50th Percentile ATD, for impact simulation |
| Linear Accelerometers | Measurement Specialties | 64C-2000-360 | for head acceleration measurement |
| Upper Neck Load Cell | mg Sensor | N6ALB11A | for neck load measurement |
| High Speed Camera | Vision Research | v611 | for motion capture |
| Camera Lens | Carl Zeiss | N/A | 50 mm f1/.4, for motion capture |
| Camera Lens | Carl Zeiss | N/A | 100 mm f/2.0, for motion capture |
| Bicycle Helmet | Bell | N/A | Traverse |
| Data Acquisition System | National Instruments | PXI 6251 | for Hybrid III signal acquisition |
| Head Impact Drop Tower | University of Alberta | N/A | Custom-designed, for impact simulation |
| Optical Interrogator | Smart Fibres Ltd. | N/A | SmartScan, for optical sensor force measurement |
| Fit Force Sensor | University of Alberta | N/A | Custom-designed, for measuring helmet fit forces |
References
- Thompson, D. C., Rivara, F. P., Thompson, R. S. Effectiveness of Bicycle Safety Helmets in Preventing Head Injuries: A Case-Control Study. JAMA. 276 (24), 1968-1973 (1996).
- Cripton, P. A., Dressler, D. M., Stuart, C. A., Dennison, C. R., Richards, D. Bicycle helmets are highly effective at preventing head injury during head impact: Head-form accelerations and injury criteria for helmeted and unhelmeted impacts. Accid. Anal. Prev. 70, 1-7 (2014).
- Lee, R. S., Hagel, B. E., Karkhaneh, M., Rowe, B. H. A systematic review of correct bicycle helmet use: how varying definitions and study quality influence the results. Inj. Prev. 15 (2), 125-131 (2009).
- Chang, L. -T., Chang, C. -H., Chang, G. -L. Fit effect of motorcycle helmet - A finite element modeling. JSME Int. J. Ser. Solid Mech. Mater. Eng. 44 (1), 185-192 (2001).
- Jadischke, R. Football helmet fitment and its effect on helmet performance. Wayne State Univ. Theses. , Available from: http://digitalcommons.wayne.edu/oa_theses/176 (2012).
- Klug, C., Feist, F., Tomasch, E. Testing of Bicycle Helmets for Preadolescents. IRCOBI Conf. Proc. , Available from: https://trid.trb.org/view.aspx?id=1370437 (2015).
- McIntosh, A. S., Lai, A. Motorcycle Helmets: Head and Neck Dynamics in Helmeted and Unhelmeted Oblique Impacts. Traffic Inj. Prev. 14 (8), 835-844 (2013).
- Olivier, J., Creighton, P. Bicycle injuries and helmet use: a systematic review and meta-analysis. Int. J. Epidemiol. 46 (1), 278-292 (2017).
- Rivara, F. P., Thompson, D. C., Thompson, R. S. Epidemiology of bicycle injuries and risk factors for serious injury. Inj. Prev. 3 (2), 110-114 (1997).
- Ellena, T., Subic, A., Mustafa, H., Pang, T. Y. The Helmet Fit Index - An intelligent tool for fit assessment and design customisation. Appl. Ergon. 55, 194-207 (2016).
- Takhounts, E. G., Craig, M. J., Moorhouse, K., McFadden, J., Hasija, V.
- Eppinger, R., Sun, E., et al. Development of improved injury criteria for the assessment of advanced automotive restraint systems - II. , (1999).
- Mertz, H. J., Irwin, A. L., Prasad, P. Biomechanical and scaling bases for frontal and side impact injury assessment reference values. Stapp Car Crash J. 47, 155 (2003).
- Newman, J. A., Beusenberg, M. C., Shewchenko, N., Withnall, C., Fournier, E. Verification of biomechanical methods employed in a comprehensive study of mild traumatic brain injury and the effectiveness of American football helmets. J. Biomech. 38 (7), 1469-1481 (2005).
- CPSC. Safety Standard for Bicycle Helmets; Final Rule. , (1998).
- Miller, N. R., Shapiro, R., McLaughlin, T. M. A technique for obtaining spatial parameters of segments of biomechanical systems from cinematographic data. J. Biomech. 13, 535-547 (1980).
- Arun, K. S., Huang, T. S., Blostein, S. D. Least-Squares Fitting of Two 3-D Point Sets. IEEE Trans. Pattern Anal. Mach. Intell. 9 (5), 698-700 (1987).
- Smith, T. A., Halstead, P. D., McCalley, E., Kebschull, S. A., Halstead, S., Killeffer, J. Angular head motion with and without head contact: implications for brain injury. Sports Eng. 18 (3), 165-175 (2015).
- Butz, R., Dennison, C. In-fibre Bragg grating impact force transducer for studying head-helmet mechanical interaction in head impact. J. Light. Technol. 33 (13), 8 (2015).
- Butz, R. C., Knowles, B. M., Newman, J. A., Dennison, C. R. Effects of external helmet accessories on biomechanical measures of head injury risk: An ATD study using the HYBRIDIII headform. J. Biomech. 48 (14), 3816-3824 (2015).
- Dennison, C. R., Wild, P. M. Superstructured fiber-optic contact force sensor with minimal cosensitivity to temperature and axial strain. Appl. Opt. 51, 1188-1197 (2012).
- Dennison, C. R., Wild, P. M. Sensitivity of Bragg gratings in birefringent optical fibre to transverse compression between conforming materials. Appl. Opt. 49, 2250-2261 (2010).
- Knowles, B. M., Yu, H., Dennison, C. R. Accuracy of a Wearable Sensor for Measures of Head Kinematics and Calculation of Brain Tissue Strain. J. Appl. Biomech. 33 (1), 2-11 (2017).
- Nightingale, R. W., McElhaney, J. H., Richardson, W. J., Myers, B. S. Dynamic responses of the head and cervical spine to axial impact loading. J. Biomech. 29, 307-318 (1996).
- Padgaonkar, A. J., Krieger, K. W., King, A. I. Measurement of Angular Acceleration of a Rigid Body Using Linear Accelerometers. J. Appl. Mech. 42 (3), 552-556 (1975).
- SAE. J211 Instrumentation for Impact Test - Part 1: Electronic Instrumentation. , Society of Automotive Engineers. (2014).
- Depreitere, B., Lierde, C. V., et al. Bicycle-related head injury: a study of 86 cases. Accid. Anal. Prev. 36, 561-567 (2004).
- Fahlstedt, M., Baeck, K., et al. Influence of Impact Velocity and Angle in a Detailed Reconstruction of a Bicycle Accident. Proc. 2012 Int. IRCOBI Conf. Biomech. Impacts. , Available from: https://lirias.kuleuven.be/handle/123456789/357473 787-799 (2012).
- Newman, J. A. A Generalized Model for Brain Injury Threshold (GAMBIT). IRCOBI Conf. Proc. , (1986).
- Newman, J. A., Shewchenko, N., Welbourne, E. A proposed New Biomechanical head injury assessment function - the maximum power index. Stapp Car Crash J. 44, 215-247 (2000).
- NOCSAE. Standard Test Method and Equipment used in Evaluating the Performance Characteristics of Protective Headgear/Equipment NOCSAE Doc (ND) 001- 11m12. , (2012).
- Cobb, B. R., MacAlister, A., Young, T. J., Kemper, A. R., Rowson, S., Duma, S. M. Quantitative comparison of Hybrid III and National Operating Committee on Standards for Athletic Equipment headform shape characteristics and implications on football helmet fit. Proc. Inst. Mech. Eng. Part P J. Sports Eng. Technol. 229 (1), 39-46 (2015).
- Cobb, B. R., Zadnik, A. M., Rowson, S. Comparative analysis of helmeted impact response of Hybrid III and National Operating Committee on Standards for Athletic Equipment headforms. Proc. Inst. Mech. Eng. Part P J. Sports Eng. Technol. 230 (1), 50-60 (2016).
- de Jager, M., Sauren, A., Thunnissen, J., Wismans, J. Global and a Detailed Mathematical Model for Head-Neck Dynamics. Proc. Stapp Car Crash Conf. 40, 269-281 (1996).
- Aare, M., Halldin, P. A New Laboratory Rig for Evaluating Helmets Subject to Oblique Impacts. Traffic Inj. Prev. 4 (3), 240-248 (2003).
