على سرير اختبار لدراسة تناسب خوذة والاحتفاظ بها والتدابير النشاط الحيوي للرأس، وإصابة في العنق في أثر المحاكاة

Bioengineering

Your institution must subscribe to JoVE's Bioengineering section to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

 

Summary

استخدام القياسات البشرية الرأس والرقبة، المستندة إلى الألياف الضوئية تناسب القوة محولات الطاقة، صفيف من التعجيل بالرأس والرقبة القوة/لحظة محولات الطاقة، ومزدوج عالية السرعة نظام الكاميرا، ونحن هذا على سرير اختبار لدراسة الاحتفاظ بالخوذة وآثار على النشاط الحيوي التدابير من إصابات الرأس والرقبة ثانوية بالنسبة لتأثير الرأس.

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations

Yu, H. Y., Knowles, B. M., Dennison, C. R. A Test Bed to Examine Helmet Fit and Retention and Biomechanical Measures of Head and Neck Injury in Simulated Impact. J. Vis. Exp. (127), e56288, doi:10.3791/56288 (2017).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

الحكمة التقليدية واللغة المستخدمة في معايير الاختبار ومنح الشهادات الدولية خوذة توحي أن تناسب الخوذة المناسبة والاحتفاظ بها أثناء تأثير عوامل هامة في حماية حينها خوذة من الضرر الناجم عن تأثير. هذه المخطوطة وتهدف إلى التحقيق في الإصابات الناجمة عن تأثير آليات في سيناريوهات مختلفة خوذة تناسب من خلال تحليل محاكاة الآثار يشهرون بجهاز اختبار انثروبومتريه (الحركة)، مجموعة من محولات الطاقة تسريع هيادفورم والرقبة القوة/ لحظة محولات الطاقة ونظام كاميرا مزدوجة عالية سرعة، وأجهزة استشعار الخوذة تناسب القوة المتقدمة في مجموعتنا البحث استناداً إلى براج المشابك في الألياف الضوئية. لمحاكاة الآثار، تقع هيدفورم الآلية والرقبة المرنة على طول السكك الحديدية دليل خطي على سندان. يسمح السرير اختبار محاكاة لتأثير الرأس سرعات تصل إلى 8.3 m/s، على أثر الأسطح المسطحة والزاوية. هيدفورم هو يتناسب مع خوذة تحطم ويمكن محاكاة السيناريوهات تناسب عدة بإجراء تعديلات محددة في سياق مؤشر وضع خوذة و/أو حجم خوذة. للتحديد الكمي للإبقاء على خوذة، هو كمياً حركة خوذة على رأسه باستخدام تحليل الصور وظيفة مخصصة. للتحديد الكمي لإصابة الرأس والرقبة المحتملة، يتم قياس النشاط الحيوي تدابير تستند إلى هيدفورم الرقبة وتسريع القوة/لحظة. هذه التدابير النشاط الحيوي، من خلال المقارنة مع منحنيات التسامح البشرية الثابتة، يمكن تقدير مخاطر تهدد الحياة شديدة و/أو إصابة في الدماغ منتشر خفيف والرقبة أوستيوليجامينتوس الإصابة. على حد علمنا، قدم الاختبار-السرير هو الأول وضعت خصيصا لتقييم آثار النشاط الحيوي على إصابات الرأس والرقبة بالنسبة إلى خوذة ملائمة والاحتفاظ بها.

Introduction

وتقترح الأدلة الوبائية الأكثر خوذات الدراجات توفير الحماية من إصابات في الرأس لراكبي الدراجات من جميع الإعمار1. ويعرض الأدب النشاط الحيوي موضوع يتفق أن يديم خوذات الرأس نسبيا أقل شدة إصابات الرأس/الدماغ الثانوي للتأثير، بالنسبة للرأس (خوذات الأمم المتحدة) غير المحمية2. بعض الأبحاث تشير إلى أن احتواء خوذة الفقيرة يرتبط بزيادة خطر إصابة في الرأس3، مما يعني ضمناً أن ذوي الخوذ البيض الأكثر فعالية عندما تناسب بشكل صحيح. اعتماداً على المعايير المستخدمة لتحديد ملاءمة خوذة جيدة، تم العثور على استخدام الخوذة غير صحيحة أن يصل إلى 64% بين راكبي الدراجات يشهرون3. وعلى الرغم من الأدلة الوبائية مما يدل على أن خوذة تناسب ذات الصلة في خطورة أو احتمال إصابة في الرأس في أثر، هناك تقدير الحد الأدنى من العمل التجريبي في بيئة مختبرية تحت التحكم أم لا تناسب خوذة الصحيح أو الإبقاء على خوذة وقد أثر كبير على التدابير النشاط الحيوي للإصابة. ويتصل أحد يحقق دراسة تأثير التحجيم خوذة دراجة نارية خلال آثار يشهرون محاكاة نموذج عنصر محدود4. أخرى ذات صلة في الدراسة ويحقق أثر التحجيم خوذة أثناء الآثار التجريبية5 أثناء استخدام ضغط الفيلم الحساسة للتحديد الكمي لتناسب القوى في كرة القدم ذوي الخوذ البيض. وقد أثر نظم الاحتفاظ بآثار خوذة دراجة ودراجة نارية التحقيق6،7، فضلا عن سيناريو احتواء متخلفة للصبيان6.

عملنا ويقترح أساليب لدراسة تأثير خوذة دراجة احتواءه على خطر الإصابة بأجهزة استشعار القوة خوذة تناسب، ومحاكاة الآثار مع لرئيس انثروبومتريه والرقبة، والكاميرات عالية السرعة مجسمة. أهداف لدينا الأساليب المقترحة هي لتناسب قياس وتقييم خطر الإصابة في سيناريوهات مختلفة أثر واقعية. وعلى النقيض من الأساليب ذات الصلة، يحقق عملنا خوذة دراجة تناسب، حيث يتنوع استخدام الخوذة المناسبة. يتم تحديد طرق مماثلة إلى السابقة، الكينماتيكا رئيس؛ ومع ذلك، أيضا كمياً تحميل الرقبة وتشريد خوذة الرأس. على الرغم من أن علم الأوبئة لإصابة في العنق في ركوب الدراجات يوحي بأن إصابات الرقبة غير المألوف، أنها تميل إلى أن تكون مقترنة بآثار الرأس أكثر شدة والاستشفاء8،9. الأدلة مختلطة في أم لا يقلل استخدام الخوذة معدلات إصابة الرقبة8 ، وأي من الدراسات الوبائية المذكورة قياس جوانب خوذة ملائمة. وبالنظر إلى حقيقة أن إصابة في العنق في ركوب الدراجات تميل إلى أن تكون مرتبطة بحوادث أكثر شدة وخوذة أن صالح لم تنظر في الرقبة وبائيات الإصابة، أساليب لفحص إصابة الرأس والرقبة قيمة في النشاط الحيوي للبحث. ويمكن استخدام هذه الأساليب التجريبية في دراسات النشاط الحيوي التي تكمل الدراسات الوبائية التي لا يمكن في جميع الحالات التحكم لشدة تأثير أو خوذة ملائمة.

في عملنا، وتم وضع طريقة جديدة لرصد الطلبات النسبي بين الرأس وخوذة أثناء تأثير. القدرة على رصد ما إذا كانت أو لم يتحرك الخوذة على رأسه يمكن أن تعطي نظرة متعمقة في الاستقرار خوذة والتعرض للرأس غير المحمية للإصابة خلال الأثر. في دراسة التحقيق خوذة ملائمة، الاستقرار الخوذة والرأس التعرض قيمة خاصة في تقييم أداء خوذة. على النقيض من الأعمال ذات الصلة، وتأثير مختلف وتناسب ستختبر أيضا سيناريوهات التشديد على خوذة متنوعة لتحديد المواقع.

حاليا، الصحيح خوذة تناسب نونسبيسيفيكالي محددة وموضوعية. وبصفة عامة، خوذة جيدة تناسب يتسم بالاستقرار والموقف. ينبغي أن تكون مقاومة لحركة المضمون مرة على رأسه الخوذة، ويجب أن ترحل إلى حيث لا تغطي الحاجبين والجبين لا يتعرض مفرطة. وعلاوة على ذلك، ينبغي أن تناسب تقريبا إصبع واحد في عرض الفضاء بين الذقن و chinstrap3. تدابير لتحديد خوذة تناسب ليست واسعة الانتشار؛ خلاف القوة، وقد قارن أساليب تناسب خوذة استناداً إلى مقارنة الهندسة الرأس وخوذة. أحد هذه الأساليب هو "مؤشر تناسب خوذة" اقترحها Ellena et al. 10-لدينا الطريقة المقترحة للتحديد الكمي لتناسب خوذة، قوة ملاءمة أجهزة الاستشعار، ويخلق وسيلة موضوعية لمقارنة سيناريوهات مختلفة خوذة تناسب في شكل المتوسط والانحراف المعياري للقوات التي تمارس على رأسه. تناسب هذه القوة تمثل قيم ضيق لخوذة، فضلا عن اختلاف ضيق ذوي الخبرة على رأسه. توفر أجهزة الاستشعار هذه مقارنة كمياً للقوات التي يمكن إجراؤها بين سيناريوهات مختلفة تناسب. خوذة ملائمة ضيق آمنة سوف تظهر القوات أعلى بينما خوذة فضفاضة سوف تظهر قوات أقل. يشبه هذا الأسلوب لقياس قوة تناسب "متوسط مؤشر تناسب" اقترحها جاديشكي5. ومع ذلك، أساليب جاديشكي للاستفادة من ضغط الفيلم الحساسة. أجهزة الاستشعار البصرية نقدم تسمح بقياس غير مزعجة لاحتواء القوة حول الرأس أو خوذة.

للحصول على شهادة لذوي الخوذ البيض، يتم تأمين خوذة على هيدفورم إليه، التي ثم يرفع إلى ارتفاع معين إلى إسقاط. الرأس وخوذة ويخضع ثم قطره سقوط الحر على سندان أثناء تسجيل عمليات تسريع الخطي. رغم أن لا عادة ما تستخدم في معايير الصناعة الخوذة، و "الثالث الهجين" الرأس (هيدفورم)، والجمعية العنق استخدمت في هذا العمل، مع برج إسقاط المصحوبة بمرشدين لمحاكاة الآثار المترتبة. وعلى النقيض من المعايير التي عادة ما تستخدم علم الحركة الخطية، يسمح الصفيف التسارع هيادفورم أيضا عزم الدوران الكينماتيكا، معلمة رئيسية في التنبؤ باحتمال وقوع إصابات الدماغ منتشر، بما في ذلك11 من ارتجاج في المخ . من خلال قياس كل من تسريع الخطي والتعجيل بالتناوب والسرعة، يمكن إجراء تقديرات لإصابة شديدة في الرأس المحورية ومنتشر بمقارنة الكينماتيكا إلى أساليب تقييم الضرر المستندة إلى علم الحركة المقترحة عدة في الأدب 12 , 13-بينما هيادفورم وضعت أصلاً لاختبار تحطم السيارات، يتم استخدامها في تقييم خوذة وتقدير خطر إصابة في الرأس في أثر يشهرون موثقة توثيقاً جيدا2،14. إعداد محاكاة تأثير يشمل أيضا خلية تحميل عنق العلوي، السماح للقوات ولحظات المرتبطة بإصابة في العنق التي يمكن قياسها. ثم يمكن تقدير خطر إصابة الرقبة بمقارنة حركية الرقبة لبيانات تقييم الضرر من إصابة السيارات البيانات12،13.

ويقترح أيضا وسيلة لتتبع حركة الخوذة بالنسبة للرأس أثناء تأثير مع الفيديو عالية السرعة. وتوجد حاليا، لا الأساليب الكمية لتقييم استقرار خوذة أثناء تأثير. المعيار خوذة دراجة15 لجنة سلامة المنتجات الاستهلاكية (المركز) تدعو لاختبار استقرار موضعية، ولكن ليس ممثلا لتأثير. وعلاوة على ذلك، أم لا يأتي الخوذة قبالة هيدفورم هو النتيجة الوحيدة التي تقاس الاختبار. بغض النظر عن التعرض للرأس للإصابة، قد لا يزال تمرير خوذة طالما أنه يبقى على هيادفورم في أثناء الاختبارات. الطريقة المقترحة لتتبع حركة خوذة مماثل لمؤشر وضع خوذة (HPI)15 ويقيس المسافة بين حافة خوذة وجبهته. يتم تعقب هذا النزوح خوذة الرأس باستخدام لقطات الفيديو عالية السرعة في جميع أنحاء أثرا من أجل الحصول على تمثيل لتعرض الاستقرار ورأسه الخوذة أثناء تأثير. باستخدام تحويل خطي المباشر (DLT)16 وأساليب17 تحلل قيمة مفردة (SVD)، يتم تعقب علامات من اثنين من الكاميراتلتحديد مواقع نقاط في الفضاء ثلاثي الأبعاد، ومن ثم تشريد النسبي بين الخوذة والرأس.

يجري التحقيق في العديد من المعلمات خطورة واحتواء الأثر. وتشمل سيناريوهات الأثر سرعتين الأثر، هما التأثير على السطوح السندان، وآثار الحادي والجذع وأول رئيس. بالإضافة إلى سطح سندان شقة نموذجية، هو أيضا محاكاة تأثير سندان زاوية للحث على عنصر قوة عرضية. أثر الجذع-أولاً، بدلاً من تأثير على الرأس-أولاً، يتم تضمين لمحاكاة سيناريو التي يؤثر الكتف رايدر الأرض قبل الرأس، وبالمثل يقوم في العمل السابق18. وأخيراً، يتم التحقيق في هذه السيناريوهات الأربعة خوذة تناسب: نوبة عادية، تناسب المتضخم ونوبة إلى الأمام ونوبة متخلفة. خلافا للأعمال السابقة، وضع خوذة على رأسه هو المعلمة التحقيق، فضلا عن احتواء خوذة وخوذة التحجيم.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1-"الخوذة تناسب سيناريوهات ترتيب"

  1. تعريف تناسب السيناريوهات التي يمكن دراستها بشأن اختبار انثروبومتريه جهاز الرأس والرقبة (ذكر المئين 50 الثالث الهجين) مع محيط رأس من 575 مم.
    ملاحظة: يظهر مثال لأربعة سيناريوهات تناسب في الجدول 1 مع مواقف خوذة المقابلة الرقم 1. السيناريوهات التي تناسب إلى الأمام والخلف كانت تستند إلى تعريفات لاستخدام الخوذة الصحيح من الدراسات الوبائية السابقة، التي تحدد موقف خوذة السليم كما لا تغطي الحاجبين أو تعريض جبهته 3-
  2. لكل سيناريو، وضع علامة على كل موقف خوذة هيادفورم لضمان استمرار تكرار السيناريو خوذة ملائمة.
  3. استخدام خوذة مصدقة المركز، متوفرة في أحجام عالمية وكبيرة جداً، لتناسب جميع السيناريوهات.
    ملاحظة: وفقا للشركة المصنعة لتوفير دليل تناسب، عالمية أنسب يناسب محيط هيادفورم.
    1. لكل تناسب السيناريو، تبقى أخرى تناسب معايير متسقة. تشديد على وجه التحديد، chinstrap ترك عرض إصبع واحد تقريبا من مساحة تحت الذقن واليد تشديد الطلب قابل للتعديل للحفاظ على تناسب آمنة.

2. تناسب "قياس قوة"

  1. تناسب ترتيب خمسة أجهزة الاستشعار على جلد هيدفورم، المتمركزة على الجبهة، مرة أخرى، اليسار، واليمين والأعلى ( الشكل 2).
    ملاحظة: أجهزة الاستشعار نسخة معدلة من براج مقضب محولات القوة وضعت في إطار البحوث المجموعة 19 ، ، من 20 21 ، 22، الأمثل لقياس تناسب القوى على نطاق من 0 إلى 50 أ. أجهزة الاستشعار المعدلة لها سمك وقطر 2.6 و 14 ملم على التوالي-
  2. تأخذ قياس مرجع مع محولات الطاقة شأن هيدفورم خوذات الأمم المتحدة تحت لا تحميل. يأخذ هذا قياس الإشارة قبل كل قياس قوة احتواء.
  3. وضع الخوذة على بيانات القوة هيدفورم والتدبير 3 s بمعدل 2.5 كيلو هرتز. تكرار نفس السيناريو تناسب ست مرات للقياسات المتكررة.
  4. كرر نفس الإجراء القياس لتناسب جميع السيناريوهات.
  5. تحويل الطول الموجي تحول البيانات إلى القوة القياسات بضرب الأطوال الموجية المقاسة من محول ثابت المعايرة محددة سلفا لصالح قوة محول طاقة.

3. برج إسقاط "محاكاة تأثير"

  1. محاكاة تأثير في الرأس يشهرون بتوجيه هيدفورم لتصل سطح 19 ، أثر 23 خطيا. المعدات اللازمة للقيام بذلك سياق محدد، كما هو مفصل أدناه.
    1. تجميع برج قطره يتكون من انحراف قطره قابل لتعديل لرئيس جهاز اختبار القياسات البشرية والرقبة وسطح أثر متغير.
      ملاحظة: الجمعية الانخفاض الإجمالي الشامل حوالي 11 كجم. كتلة إضافة حسابات انحراف لاستبعاد جسم الإنسان الكامل ككتلة الجذع فعالة لمحاكاة أفضل أثر واقعي 24-
    2. التسارع 9 ترتيب يوني-المحوري في 3-2-2-2 التكوين داخل هيادفورم للسماح الخطي والتسارع الزاوي من هيادفورم على أن يحدد في مركز الثقل 25-
    3. ترتيب بوابة سرعة غرض بنيت على البرج أثر لقياس تأثير السرعة قبل مباشرة أثر-
  2. جمع الرأس بيانات القوة/لحظة تسارع والرقبة باستخدام نظام الحصول على البيانات. تصفية التناظرية الفولتية، أخذ عينات في 100 كيلو هرتز لكل القنوات. قبل نظام الحصول على البيانات، تشمل مرشح تمرير منخفض تنعيم أجهزة مع تواتر زاوية كيلوهرتز 4 26-
  3. ترتيب السيناريو أثر-
    1. لجميع الآثار، إزالة قناع خوذة للسماح لرؤية أفضل أثناء تتبع الحركة. تأثير على حاجب خلال الأثر يفترض أن تكون ضئيلة بسبب تمسكه فضفاضة.
    2. ترتيب جميع قطرات للتأثير الجبين. هذا موقع أثر شائعة في 27 من ركوب الدراجات، على الرغم من أن يمكن أيضا أن تكون محاكاة السيناريوهات الأخرى.
    3. محاكاة ستة سيناريوهات تأثير مختلف باختلاف تأثير السرعة وسطح الأثر والآثار الحادية والرأس أو الجذع-الأولى وفقا الجدول 2-
    4. رفع هيدفورم إلى الارتفاع المناسب، المقابلة لتحديد السرعات أثر. إسقاط هيدفورم من الطول المناسب وعادة 0.82 م 1.83 م، لتحقيق سرعات من 4 m/s و 6 م/ثانية، على التوالي.
      ملاحظة: إضافة الارتفاع حسب الضرورة للتغلب على الخسائر الاحتكاك. ويمكن اختيار السرعات أثر اثنين من 4 m/s و 6 m/s استناداً إلى إيقاف الأدب والمعايير السابقة 28-
    5. ترتيب سطح الأثر.
      1. ترتيب أما مسطحة أو 45° زاوية السندان ( الشكل 4). يحاكي السندان شقة تقع على سطح مستو، بينما سندان الزاوية يحاكي الآثار مع عنصر سرعة عرضية.
      2. تغطي كلا من سطوح الساندين في الشريط الكاشطة لمحاكاة سطح أسفلت. ضبط الموضع السندان كاللازمة بين الآثار لضمان الخوذة أن تأثر الاتصالات فقط سطح مسطح السندان.
  4. ترتيب البرج إسقاط أثر أول رئيس أو الحادية والجذع. محاكاة الآثار المترتبة أول رئيس والجذع-أولاً، مع آثار الجذع مشابهة لمجتمعه تحميل تكوين أثر قدم في سميث وآخرون. 18
    1. لمحاكاة تأثير أول رئيس، عدم ضبط البرج قطره.
    2. لمحاكاة الجذع ضرب الأرض قبل الرأس، ووضع كتلة خشبية في مسار انحراف قطره. ضع هذه الكتلة الخشبية على ارتفاع مثل الرأس حوالي 25 مم بعيداً عن التأثير على السندان في الجذع-الأثر. وستواصل رأسه ثم ضرب السندان عن طريق انثناء العنق فقط.
    3. وتشمل طبقة من الرغوة لتقليل الاهتزازات من برج قطره ( الشكل 5).
    4. على عكس آثار أول رئيس، ضبط زاوية الرقبة في الآثار الأول الجذع.
      ملاحظة: يسمح هذا التعديل زاوية الرقبة للرأس لأثر السندان على جبهته بعد الانحناء، حيث أن موقع تأثير مشابه للقضية أثر أول رئيس ( الشكل 6). بالإضافة إلى الجبين الآثار، سيكون هذا السيناريو الأول الجذع ذات الصلة بالتأثيرات الجانبية، فضلا عن التأكيد. في الآثار أول رئيس والجذع-أولاً، يسمح هذا النظام انحراف حركة الرأس والرقبة على طول المسار بعد الأثر-
  5. تشغيل نظام حيازة البيانات وكاميرات السرعة العالية (انظر القسم 4)، وقطره هيادفورم في وقت واحد. تكرار نفس التأثير والتكوين تناسب السيناريو 3 مرات مع خوذات جديدة كل مرة.
    ملاحظة: سوف تحتاج إلى الكاميرات عالية السرعة إعداد التزامن مع برج قطره، بالتفصيل في القسم 4-
  6. إخضاع كل من السيناريوهات الأربعة مناسباً لكل سيناريو من سيناريوهات مختلفة أثر 6. نفذ ما مجموعة 72 قطرات بعد 3 تجارب لكل تكوين.
  7. ما بعد معالجة البيانات الحركية والحركية هيادفورم.
    1. تصفية الإشارات التناظرية للتسارع والقوة/لحظة في وقت لاحق باستخدام مرشح بتروورث أمر ال 4 في مرحلة ما بعد المعالجة لتلبية اندوسحاول الممارسة المقترحة 26. تصفية تسريعات الرأس والرقبة القوات وفقا لفئة تردد القناة (CFC) 1000. تصفية لحظات الرقبة وفقا لمركبات الكربون الكلورية فلورية 600-

4. الحركة القبض استخدام "نظام كاميرا مزدوجة عالية السرعة"

ملاحظة: تسجيل علامة مواقف من اثنين من الكاميرات عالية السرعة تسمح مواقع العلامة ثلاثية الأبعاد تحدد مع أسلوب DLT 16 في مرحلة ما بعد المعالجة. لتحديد تشرد خوذة الرأس، تتبع علامات على كل من هيدفورم وخوذة أثناء تأثير.

  1. ترتيب الكاميرات عالية السرعة حول البرج قطره. برج
    1. ترتيب اثنين من الكاميرات عالية السرعة حول الهبوط لالتقاط مزامنة الصور من حركة خوذة وهيدفورم خلال الأثر. ضع كاميرا رئيسية إلى جانب البرج قطره
      1. ووضع كاميرا الرقيق في حوالي 45 درجة من سيد ( الشكل 7). الإعداد على ضوء ث 250 بين الكاميرات للسماح للتعرض كافية.
  2. تكوين كاميرات عالية السرعة- كاميرا
    1. تجهيز كل f/1.4 مم 50 أو 100 ملم عدسة الماكرو f/2.0، تبعاً لمجال الرؤية المطلوبة. أضرمت في الفتحات العدسات في f/8.0-
      ملاحظة: هذه الفتحة تسمح للتركيز بشكل كبير بما فيه الكفاية في عمق الحقل المطلوب. مجال الرؤية المطلوبة تتراوح بين 30-60 سم، تبعاً للسيناريو أثر-
    2. تكوين كل من الكاميرات لتسجيل 1280 × 800 بكسل بمعدل إطار 1000 لقطة في الثانية أو أسرع. وهكذا، سيكون الوقت أقصى قدر من التعرض لكل إطار المايكروثانيه 600-
    3. مزامنة
    4. اثنين من الكاميرات في الإطارات والساعة الداخلية. إعداد مشغل حيث يؤدي كل من الكاميرات في نفس الوقت.
  3. معايرة المساحة بأخذ صورة ثابتة من إطار المعايرة من كل كاميرا.
    ملاحظة: لأسلوب التحويل الخطي المباشر (DLT)، المساحة يجب في البداية معايرة.
    1. نقل قفص معايرة مع 17 موقعا نقطة المعايرة المعروفة في مجال الرؤية لكل من الكاميرات وتأخذ صورة واحدة من كل كاميرا. يجب أن يكون الحد ني نقاط المشتركة 11 مرئية من كل من الكاميرات.
    2. البحث عن الإحداثيات ثنائي الأبعاد لكل علامة بتتبع البرامج-
      ملاحظة: تنسيق قياس الجهاز (CMM) يحدد مواقع نقاط من القفص المعايرة قبل المعايرة DLT.
    3. سلسلة من العمليات الحسابية باستخدام المنفذ مع علامات المعايرة ' الإحداثيات (المعروفة باسم DLT) 16، تحويل أي موقعين علامة الأبعاد إلى إحداثيات ثلاثي الأبعاد بالنسبة إلى القفص المعايرة نظام الإحداثيات في مرحلة ما بعد المعالجة.
  4. للتحديد الكمي للتشرد خوذة، تتبع المسافة بين نقطة على الجبين هيدفورم واسنانها من خوذة باستخدام البرمجيات تتبع-
    ملاحظة: نظراً لأن هذه النقاط ليست مرئية من كل من الكاميرات، تعقب مجموعة من ثلاثة علامات مرئية على كل هيدفورم وخوذة بدلاً من ذلك. يمكن ثم تعقبها نقاط على جبهته وخوذة غير مباشر-
  5. مكان تتبع علامات على هيدفورم الحركة وتأخذ صورة مرجعية ثابتة من هيدفورم من كل كاميرا.
    1. لهذا الأسلوب من تتبع علامة غير المباشرة، تأخذ صورة مرجع هيدفورم مع كل كاميرا. التأكد من أن هذه الصورة المرجعية تتألف من ثلاث علامات وعلامة مرجعية محددة على رأسه.
    2. تكبير المسافة بين علامات باستخدام ثلاثة مواقع نقاط مرجعية أثناء المتبقية في كل من الكاميرات ' الميدانية للآراء-
      ملاحظة: تكبير المسافة يسمح لأفضل دقة قبل تخفيض علامة غير مباشرة تتبع حساسية لتتبع الأخطاء. علامات الثلاثة تسمح لإعادة بناء ثلاثي الأبعاد للحركة في مرحلة ما بعد المعالجة، فضلا عن تقدير لموقع الجبين.
    3. اضغط على العلامة المرجعية بين العينين على الجبين أقل والعلامات الأخرى المنتشرة هيادفورم. التأكد من أن هذه ثلاث علامات مرئية من كل من الكاميرات في جميع أنحاء لها تأثير ( الشكل 8).
  6. مكان تتبع علامات على الخوذة الحركة واتخاذ ما زالت الصور مرجع من الخوذة من كل كاميرا كما هو موضح للإشارة هيادفورم (الفرع 4، 5)-
    1. التأكد من أن المرجع يتكون من عرض على الأقل أربع علامات تتبع الحركة. اضغط علامة واحدة على الجزء السفلي من أسنانها خوذة كمرجع وتنتشر العلامات الثلاث الأخرى على الخوذة. التأكد من أن هذه ثلاث علامات مرئية من كل من الكاميرات في جميع أنحاء أثرا. تأخذ صورة واحدة من كل كاميرا للإشارة خوذة ( الشكل 9)-
  7. تشغيل نظام حيازة البيانات وكاميرات عالية السرعة، وقطره هيدفورم في وقت واحد كما هو موضح في القسم 3-
    ملاحظة: سوف تحتاج إلى برج إسقاط إعداد التزامن مع الكاميرات عالية السرعة. وبعد أخذ الصور مرجع، يمكن أداؤها انخفاضا.
    1. ترتيب الخوذة تناسب السيناريو. سجل الانخفاض. إشارة مشغل للكاميرات يدوياً على الأثر. ترتيب التسجيل حتى 3 s يتم تسجيلها قبل المشغل و 8 s يتم تسجيلها بعد على الزناد. استعراض وقوس صور الكاميرا متزامنة لاحتواء تأثير فقط يدوياً.

5. علامة تتبع خوذة الرأس وتجهيز

  1. تتبع علامات الرأس وخوذة طوال الأثر، استخدام البرمجيات الخاصة بالكاميرا-
    1. المسار ست نقاط كل قطره: ثلاث في كل من خوذة وهيادفورم ( الشكل 10). مع البرنامج، تحديد إحداثيات البكسل ثنائي الأبعاد عابرة لكل علامة.
  2. استخدام الأسلوب DLT لحساب إحداثيات ثلاثي الأبعاد من علامات المتعقبة أثناء قطره.
    ملاحظة: مع المعايرة من قفص المعايرة وإسقاط البيانات من اثنين من الكاميرات، الأسلوب DLT يمكن تحديد إحداثيات ثلاثي الأبعاد من علامات المتعقبة أثناء قطره.
  3. استخدام الأسلوب دراغانوف (قيمة فريدة التحلل) 17 لحساب إحداثيات ثلاثي الأبعاد أسنانها جبهته وخوذة هيدفورم. الفرق بين هاتين النقطتين هو التشريد خوذة الرأس.
    1. استخدام الأسلوب دراغانوف لتقدير موقع مرجع نقطة عن كل أسنانها هيدفورم الجبين وخوذة من علامات المتعقبة.
    2. استخدام الأسلوب دراغانوف إلى إيجاد مصفوفة التحول من علامات ثلاث بين الإطار المرجعي وكل إطار الفردية من قطره. يمكن تطبيق هذا التحول للعثور على جبهته أو خوذة المواقع أسنانها.
  4. القيام بهذا التتبع غير المباشر على خوذة وهيدفورم على السواء. ثم يمكن أن يكون التشرد بين أسنانها جبهته وخوذة رصد ( الشكل 11)-

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

قياس قوة احتواء
لكل تناسب السيناريو، تناسب القوة أجرى القياس في كل موقع أجهزة الاستشعار (الشكل 12) وأجرى اختبار t، مع افتراض التباينات غير المتساوية، لتحديد أهمية (ف < 0.05). وكان متوسط الانحراف المعياري عبر كافة القياسات ± 0.14 قوات صالح العالي أ. تشير إلى نوبة أكثر تشدداً.

الحركية الرأس والرقبة البيانات الحركية
تسريع خطي الرأس الناتجة، التسارع الزاوي رئيس، السرعة الزاوية الرأس، قوة الرقبة العلوية ولحظة العنق العلوي من قطره نموذجية تظهر (الرقم 13 من خلال الشكل 17). حسبت القيم الناتجة عن طريق اتخاذ القاعدة المطلقة لناقلات اتجاه xو yو z، (الشكل 3). كما كان يحسب معيار إصابة الرقبة المحسوبة من قوة محورية في الرقبة ولحظة13، نij، في جميع أنحاء الأثر (الشكل 18). من النتائج الحركية، ويمكن أيضا التعرف على الأثر أحداث مختلفة. على سبيل المثال، يمكن ملاحظة الاتصال الرأس مع السندان في تأثيرات الحادي والجذع كذروة كبيرة في تسريع خطي الناتجة (الشكل 13). في التسارع الزاوي، يمكن ملاحظة مجموعتين من قمم (الشكل 14). الذروة الأولى يحدث نتيجة لتأثير الجذع أثناء ذروة الثاني يحدث نتيجة الرقبة التوصل إلى الحد الأقصى من الانحناء. في التسلسل، أحداث الأثر تأثير الجذع، تليها الاتصال الرئيسي مع السندان، ثم الرقبة التوصل إلى الحد الأقصى من الانحناء. ويمكن أيضا ملاحظة هذه الأحداث في الفيديو عالية السرعة (الشكل 6).

خوذة رأس الحركة النسبية
ويبين حجم الموجه بين أسنانها جبهته وخوذة، مشيراً إلى الحركة النسبية خوذة الرأس، الرقم 19 لتناسب اثنين السيناريوهات. التغير النسبي في التشرد يمكن أن يكون مؤشرا لحركة الخوذة بالنسبة إلى موقعها السابق أثر.

Figure 1
رقم 1: خوذة تلائم السيناريوهات. خوذة "تناسب السيناريو مقارنات" على هيدفورم عرض () مقارنة بين تناسب طبيعية وغير سليمة في وضع يناسب (ب) السيناريو تناسب العادي (ج) السيناريو تناسب المتضخم (د) إلى الأمام تناسب السيناريو (ه ) السيناريو تناسب مع الإصدارات السابقة. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 2
رقم 2: الألياف براج مقضب (فبج) صفيف الاستشعار خمسة على هيدفورم مع أجهزة الاستشعار الموجودة على الجبهة، مرة أخرى، اليسار واليمين والأعلى- كل أجهزة الاستشعار (أسفل اليسار) بسمك وقطر 2.6 و 14 ملم، على التوالي. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 3
الشكل 3: إسقاط برج الجمعية مع محور تنسيق المقترنة. () "الجمعية برج إسقاط عموما" مع هيدفورم يشهرون (ب) إينسترومينتيد هيدفورم والرقبة تحميل الخلية. ويرد أيضا الرقبة تحميل خلية تنسيق المحور. (ج) مناظرة رئيس تنسيق المحور. يتم قياس تسريعات الرأس والرقبة الأحمال فيما يتعلق بمحور تنسيق تظهر، مع مقادير الإيجابية في اتجاه المحور. لحظات تستند إلى قاعدة اليد اليمنى.

Figure 4
4 الرقم: للتبادل () شقة والسطوح السندان (ب) 45 ° زاوية المشمولة في الشريط الكاشطة. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 5
5 الرقم: رئيس أول () والجذع الأول (ب) أثر سيناريو إسقاط تكوينات. لسيناريو أثر الجذع-أولاً، يتم استخدام كتلة خشبية لوقف الجمعية إسقاط لمحاكاة تأثير الجذع. كما تمت إزالة قناع خوذة قبل كل أثر المحاكاة. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 6
رقم 6: تسلسل الصور في أثر الجذع-أولاً- التأثير أول الجذع، توقفت انحراف الإفلات، مما يتيح للرأس لأثر السندان، تليها الرقبة الانحناء. وفي المقابل، يسمح أثر أول رئيس الحركة الخطية الكاملة من انحراف قطره للرأس للاتصال السندان أولاً.

Figure 7
رقم 7: الترتيب كاميرا عالية السرعة المزدوج حول برج قطره. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 8
الشكل 8: مرجع رأسه علامات الصورة لتتبع الحركة. يتم تعقب ثلاث علامات على رأسه أثناء تأثير بينما علامة الرابع يعرف نقطة جبهته المستخدمة لحساب التشرد خوذة الرأس. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 9
الشكل 9: خوذة علامات الصورة المرجعية لتتبع الحركة. يتم تعقب العلامات الثلاث على الخوذة أثناء الوجود العسكري الدوليالقانون بينما علامة الرابع يعرف نقطة أسنانها خوذة المستخدمة لحساب التشرد خوذة الرأس. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 10
رقم 10: تعقب العلامات خلال أثر- يتم تعقب علامات الثلاثة في كل من هيدفورم وخوذة. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 11
الشكل 11: خوذة الرأس متجه التشرد بين أسنانها جبهته وخوذة التي يتم تعقبها في جميع أنحاء أثر.

Figure 12
الشكل 12: خوذة تناسب القوات التي تمارس هيدفورم تحت سيناريوهات مختلفة تناسب. وترد أيضا أشرطة الخطأ تمثل الانحراف المعياري. اختلافات كبيرة (ف < 0.05) بين الاحتواء هي سيناريوهات القوة المشار إليها (*). الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 13
الشكل 13: رئيس مركز الجاذبية (COG) الناتجة تسارع الخطي الجذع أول أثر على سندان شقة في 6 م/س. تتم مقارنة تناسب العادية (خط متصل) والسيناريو إلى الوراء تناسب (الخط المنقط). الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 14
رقم 14: تسارع الزاوي رئيس مركز الجاذبية (COG) الناتجة الجذع أول أثر على سندان شقة في 6 م/س. تتم مقارنة تناسب العادية (خط متصل) والسيناريو إلى الوراء تناسب (الخط المنقط). الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 15
رقم 15: الناتجة رئيس مركز الجاذبية (COG) السرعة الزاوية الجذع أول أثر على سندان شقة في 6 م/س. تتم مقارنة تناسب العادية (خط متصل) والسيناريو إلى الوراء تناسب (الخط المنقط). الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 16
الشكل 16: قوة الرقبة العلوي الناتجة الجذع أول أثر على سندان شقة في 6 م/س. تتم مقارنة تناسب العادية (خط متصل) والسيناريو إلى الوراء تناسب (الخط المنقط). الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 17
الرقم 17: لحظة العنق العلوي الناتجة الجذع أول أثر على سندان شقة في 6 م/س. تتم مقارنة تناسب العادية (خط متصل) والسيناريو إلى الوراء تناسب (الخط المنقط). الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 18
رقم 18: Nij الجذع أول أثر على سندان شقة في 6 م/س. تتم مقارنة تناسب العادية (خط متصل) والسيناريو إلى الوراء تناسب (الخط المنقط). الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 19
الرقم 19: التشريد خوذة الرأس عابرة الجذع أول أثر على سندان شقة في 6 م/س. تتم مقارنة تناسب العادية (خط متصل) والسيناريو إلى الوراء تناسب (الخط المنقط). التغير النسبي في التشرد، على النقيض من التشرد المطلق، يرد أيضا. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

السيناريو مناسباً حجم خوذة وضع خوذة
عادي (الشكل 1b) عالمي عادي
المتضخم (الشكل 1 ج) XL عادي
إلى الأمام (الشكل 1 د) عالمي إلى الأمام
الخلف (الشكل 1e) عالمي إلى الخلف

الجدول 1: خوذة "تناسب سيناريوهات" دراستها. وتستند السيناريوهات التي تناسب تعاريف لاستخدام الخوذة الصحيح من الدراسات الوبائية السابقة تحديد الموقف السليم خوذة3.

تأثير السيناريو سرعة التأثير تأثير السطح رئيس/الجذع الأول
1 منخفضة (4 م/ث) مسطحة رئيس
2 عالية (6 م/ثانية) مسطحة رئيس
3 منخفض الزاوية رئيس
4 عالية الزاوية رئيس
5 منخفض مسطحة الجذع
6 عالية مسطحة الجذع

الجدول 2: تأثير سيناريوهات محاكاة.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

هنا، تناسب أساليب التحقيق خوذة الرأس يشهرون محاكاة الآثار ترد. كان كمياً خوذة تناسب مع قوة ملاءمة أجهزة الاستشعار، كانت محاكاة الآثار مع الحركة هيدفورم والرقبة على برج إسقاط المصحوبة بمرشدين، وكانت تتبع حركة خوذة مع الفيديو عالية السرعة. كانت محاكاة سيناريوهات مختلفة أثر تحت سيناريوهات مختلفة تناسب للتحقيق في آثار على تدابير النشاط الحيوي لخوذة ملائمة.

أجهزة استشعار الخوذة تناسب قادرون على التمييز بين الاختلافات في تناسب القوى بين خوذة مختلفة تناسب سيناريوهات (الشكل 12). الاتجاهات في تناسب القوى بين سيناريوهات مختلفة تناسب ترتبط بشدة بأداء الخوذة. خوذة تتناسب مع الاستقرار الفقراء (مثل الخلف تناسب، كما هو مبين في الشكل رقم 1) من المتوقع أن يحمل قوات تناسب أقل بكثير. وعلى الرغم من زيادة كميات من حركة خوذة (صالح الخلف، الرقم 19)، تناسب الخلف خوذة المعارض أقل بكثير تناسب القوات في مكان واحد فقط من أجهزة الاستشعار عند مقارنتها بنوبة عادية. هذه النتيجة تشير إلى أن ضيق خوذة على رأسه قد لا تكون المحدد الوحيد لصالح الذي يضمن الاستقرار الحيوية من خوذة على رأسه. في هذه الدراسة، تم قياس قوي تناسب مع الرأس مقلوب. القوى يمكن أن قيست أيضا مع الرأس جانب الأيمن الأعلى الموقف الذي سيؤدي إلى أعلى قوات المقاسة في قمة الرأس مما ذكرت في هذه الدراسة. ومع ذلك، يسعى البروتوكول مقارنة القوات تناسب بين سيناريوهات مختلفة تناسب لقياس التغيرات النسبية في احتواء القوة. بغض النظر عن ما إذا كان الرأس منتصبا أو مقلوب، هي التغيرات النسبية في القوات نفسها.

سرير الاختبار وطرق عرضها قادرون على تحديد الكينماتيكا الزاوي وغير الخطية بما في ذلك التسارع والسرعة، فضلا عن قوات الرقبة ولحظات طوال مدة الأثر. إصابة النشاط الحيوي المعاصر تدابير تستند إلى مدة الأثر الكينماتيكا والوقت. على سبيل المثال، معيار إصابة في الرأس (الائتلاف) يدمج تسارع الخطي على مدى الساعة12، بينما يستند معيار إصابة المخ (البرازيل) إلى ذروة السرعة الزاوية11. وتشمل التدابير الأخرى الإصابات الحركية على أساس نموذج تسريع المعمم للدماغ إصابة عتبة (المناورة)29، استناداً إلى تسريع خطي ذروة وذروة التسارع الزاوي، وأثر رئيس السلطة (HIP)، الذي يتضمن الخطي و التسارع الزاوي والمدة الزمنية، واعتبارات اتجاهي30. وبدلاً من ذلك، تستخدم القوات الرقبة ولحظات لحساب الرقبة إصابة معيار Nij12. حسب هذا البروتوكول التجريبي قادرة على قياس جميع الكينماتيكا ذات الصلة وحركية، فمن الممكن لحساب أية تدابير الإصابة النشاط الحيوي التي موضع اهتمام. يمكن ثم تحديد خطر الإصابة المحتملة استناداً إلى الأدبيات المرتبطة بكل تدبير للإصابة. نتيجة لذلك أثبت برنامج الإعداد قادراً على الكشف عن التغييرات في تدابير النشاط الحيوي لإصابة الرأس والرقبة استناداً إلى خوذة تناسب. ولذلك، يمكن استخدام سرير الاختبار لدراسة تناسب والاحتفاظ بها وعلاقتها بإصابة المحورية ومنتشر في الرأس، وإصابة في العنق أوستيوليجامينتوس. على سبيل المثال، في أثر الحادي والجذع على سندان شقة في 6 م/ث، ملائم العادية والسيناريو صالح الخلف قورنت. لاحتواء العادية السيناريو وذروة التسارع الخطي الناتجة وذروة التسارع الزاوي والتغيير في السرعات الزاوي كانت 158.2 ز وراد 4647.5/s222.39 rad/s على التوالي. مقارنة لتناسب العادية، عرضت سيناريو صالح الخلف أعلى قيم 177.9 ز و 6246.4 rad/s2 45.91 rad/s، مما يشير إلى ارتفاع خطر إصابة في الرأس (الشكل 13 من خلال الرقم 17) مع اختبار t p-قيم 0.012، 0.070، و 0.005، على التوالي. بسبب إنشاء تكامل ضوضاء في التسارع الزاوي إزاحة في السرعة الزاوية، والتغيير في السرعة الزاوية يقال بدلاً من ذلك لحساب هذه الإزاحة. لسيناريو الأثر نفسه، تقرر "معيار إصابة الرقبة" (Nij) من قوة الرقبة ولحظة. لخوذة عادية تناسب مصممة السيناريو، ذروة نij من 1.23، بينما خوذة الخلف تناسب قياس 1.28 (الشكل 18) باختبار t p-قيمة 0.099. مرة أخرى، أن تشير إلى قيمة أعلى من Nij خطرا أكبر من إصابة في العنق.

تقنيات تحليل أشرطة الفيديو عالية السرعة أثبت قادراً على الكشف عن التغييرات في دينامية الاستقرار والاحتفاظ بها. لنفس التأثير الأول الجذع على سندان شقة في 6 m/s، قورنت ملائم العادية والسيناريو تناسب مع الإصدارات السابقة من حيث تشرد خوذة. السيناريو تناسب العادية شهدت تغيير الحد أقصى في التشرد خوذة الرأس سم 6.52 في حين شهدت السيناريو صالح الخلف 12.18 سم (الشكل 19) مع فقيمه اختبار t 0.006. مع ما يقرب من ضعف كمية الحركة خوذة، هذه الاتجاهات توحي بأن يصلح الخلف نتائج السيناريو في زيادة التعرض للرأس، وربما زيادة التعرض للإصابة الجبين في أثر لاحقة بعد الأول.

التشرد المطلق والنسبي التشرد (الشكل 19) ينقل مقدار الوجه والتعرض جبهته ورأسه الخوذة الحركة النسبية، على التوالي، كلاهما مهم عند النظر في الاحتفاظ بها والاستقرار الديناميكي. الطريقة المقترحة لتتبع تشرد الخوذة بالنسبة للرأس يتيح الاستقرار التعرض وخوذة الرأس أثناء تأثير أن تكون ممثلة ويمكن تقييم الاستبقاء خوذة للآثار اللاحقة. يمكن إظهار الأسلوب خوذة الحركة في جميع أنحاء أثر الذي يمكن أن يوصف التشريد المطلق والتغييرات في التشرد (الشكل 19). سوف يحمل خوذة المحتفظ بها سيئة تشريد أكبر، في حين أن يحمل خوذة جيدا المحتفظ بها التشريد أقل. في هذه الدراسة، التشرد المطلق يشير إلى مقدار التعرض للوجه ويشير التغير النسبي في التشرد إلى الحركة النسبية القصوى بين أسنانها الحاجب وخوذة (الشكل 19). وذكرت هذا تتحدد قيمة التشرد من المسافة بين علامات اثنين، متصلة بمحور واحد. باستخدام نفس الأساليب التجريبية، سيكون أيضا يمكن قياس التشرد النسبي في ثلاثة اتجاهات مكون لتوصيف أكثر دقة تناسب والاحتفاظ بها. تم اختيار مكون واحد للبساطة، وكذلك تقديم مقارنة جيدة ل HPI. في الظروف أثر الأخرى، مثل الآثار الجانبية، ويمكن أن يكون أكثر الاتجاهات مكون أو خوذة الرأس تناوب قيمة خاصة.

هو عيب مع أجهزة الاستشعار المقترحة حاليا وقياس قوة احتواء القرار المكانية المحدودة التي تقاس بالقوات. مع صفيف 5-استشعار، توزيع القوة عبر خوذة كاملة قد لا تمثيلاً كاملا. لأنه غالباً ما يتضمن تصميم الخوذات الدراجات الفتحات مفتوحة، قد ليس دائماً الاتصال الخوذة وقياس قوة صفر نتيجة لجهاز استشعار. أحد الحلول المحتملة لوضع أجهزة استشعار القوة على خوذة بدلاً من الرأس. في البروتوكول المقدم، ووضعت أجهزة استشعار قوة في الرأس للحفاظ على الاتساق والتكرار للتجربة. يمكن أن تتطلب وجود أجهزة استشعار على الخوذة بروتوكول آخر لأنواع مختلفة من الخوذة. ومع ذلك، صغر حجم أجهزة الاستشعار، والقدرة المتنوعة من أجهزة الاستشعار مقضب راج الألياف (فبج) تسمح لعدد أكبر من أجهزة الاستشعار لتكون آرو موزع عملياأوند الرأس. ويمكن أن نستشف أجهزة استشعار إضافية مواقع تناسب العالية والمنخفضة القوة تقلبات وتقديم مزيد من التبصر في الاستقرار خوذة. بالإضافة إلى حجم القوة في تمثيل ضيق، قد يكون أيضا ذات قيمة للنظر في مجال الاتصال بين الخوذة والرأس. لا سيما في حالة ذوي الخوذ البيض بالفتحات مفتوحة، منطقة الاتصال الإجمالي أو توزيعها قد تكون مهمة لوصف تناسب. على الرغم من أن التغييرات في ضيق المتوسط العام لم تكن كما يتضح في سيناريوهات مختلفة لوضع خوذة، يمكن تحديد تغييرات كبيرة في توزيع القوات، كما هو مبين في الشكل 12.

كما هو الحال مع جميع أعمال النشاط الحيوي استناداً إلى أتدس، هناك قيود في أساليب عرضها. على عكس آثار العالم الحقيقي، يتم التحكم في معلمات مثل سرعة الارتطام، أثر الموقع على خوذة والسطوح تأثير. ولذلك، العمل الذي عرضه لا التقاط تباين هذه المعلمات من الدراج للدراج ومن الحادث للحادث مما يؤدي إلى أثر الرأس.

ووضعت "الثالث الهجين" للسيارات تحطم الاختبار، بدلاً من البحث الخوذة. بخلاف "لجنة وطنية للتشغيل" على معايير للمعدات الرياضية (نوكساي) هيادفورم31، فإنه كان لا مصممة للاستخدام مع خوذة. وفي المقابل، هيدفورم نوكس صمم بمواصفات الشكل والحجم استناداً إلى رؤساء جثة لاعب كرة قدم الكبار متوسط وبعض النظر فيه إلى انثروبومتريه الرأس التقريبية بدقة أكثر. بسبب الهندسة هيدفورم دوراً هاما في دراسة خوذة ملائمة، قد هيدفورم بعض أوجه القصور لأنواع مختلفة من الخوذة. على وجه الخصوص، هيدفورم اختلافات ملحوظة هندسية في الرأس نوكس في قاعدة الجمجمة، الخدين، والفك، والذقن32،33. نظراً لوجود الحد الأدنى من الاتصال بين هذه الميزات وخوذات الدراجات، قد شكل الاختلافات بين هيدفورم ورئيس الفعلية الحد الأدنى من التأثير على التفاعل خوذة الرأس. ولذلك، نجادل بأن هيدفورم هو نموذج مناسب لاستخدامها في الدراسات المقارنة بين سيناريوهات ملائمة، مثل التي تعرض هنا. وسيكون أي تأثير بسبب اختلاف الشكل أكثر وضوحاً في واجهة بين نظام السقاطة الاحتفاظ والحافة السفلي سقف الجمجمة، لا سيما في السيناريو تناسب المتخلفة. تتصل برئيس هيدفورم، انتقدت الرقبة بصلابة أكبر مقارنة برقبة بشرية، وافترض البعض أن عدم صلابة واقعية يمكن أن تساهم الطلبات الرأس التي تختلف عن تلك التي لها تأثير المعاناة الإنسانية الحقيقية الرأس34 . هذه الآثار ستكون إلى حد كبير أكثر أهمية في تأثيرات الحادي والجذع نظراً لمساره وعلم الحركة رئيس يعتمدون على الرقبة. لتأثير الجذع-أولاً، يمكن أن تخفف من الحركة في الرأس بعد اتصال الجذع شكل مفرط تصلب الرقبة وغير واقعي بطيئة السرعة أثر في الرأس في الرأس جهة الاتصال. مع الكتابات الموجودة محدودة التحقيق في الآثار الجذع-أولاً، يصعب بيوفيديليتي آثار الحركية للتحقق من صحة مع الآثار راكبي الدراجات في العالم الحقيقي. ومع ذلك، التسارع الزاوي رأسه من آثار الجذع سيناريوهات التحميل مجتمعة يماثل مماثلة يقوم بها سميث et al. 18-على هذا النحو، الاتجاهات في التسارع الزاوي وتحميل العنق في سيناريوهات مختلفة تناسب ينبغي التشديد على، بدلاً من المبلغ المطلق المقادير. ونرى العنق هو نموذج مناسب للدراسة المقدمة لأن نقارن الرقبة الالتماسات حركية ورأسه بين حالات تناسب، وبدلاً من التعليق على المقادير المطلقة الكينماتيكا الرأس والرقبة حركية، ونلاحظ التغيرات في هذه التدابير.

قيد آخر من استخدام هيدفورم في دراسة خوذة تناسب هو الاختلاف الجلد الفينيل هيدفورم مع ذلك فروة الرأس البشري. مع الاختلافات العملية مثل الشعر، والنفط، والرطوبة، سيكون من الصعب محاكاة دقيقة لجميع هذه المتغيرات. على الرغم من أن الجهود في خلق فروة الرأس مصطنعة للبحوث خوذة كانت متابعة35، التحقق رأس خوذة التفاعل بين الاصطناعي والبشرية كانت الفروة في حدها الأدنى. أن من المقبول عموما أن الجلد هيدفورم المعارض معامل احتكاك أعلى مما فروة الرأس بشرية، يمكن تحسين استبقاء خوذة شكل مضلل. متفاوتة من الاعتماد على رأسه الخوذة الاحتكاك في سيناريوهات مختلفة تناسب، أثر الجلد الفينيل هيدفورم يمكن أيضا يكون أكثر أو أقل وضوحاً. على سبيل المثال، قد تحتفظ سيناريو احتواء عادي خوذة نظراً لشكل الرأس بينما قد تحتفظ نوبة الأمام خوذة بسبب زيادة الاحتكاك خوذة الرأس للجلد الفينيل. ومع ذلك، عمليات النزوح خوذة يعتمدون على فروة الرأس هيدفورم في هذه الدراسة. على هذا النحو، ينبغي أن تستند النتائج إلى التغيرات والاتجاهات بين سيناريوهات مختلفة تناسب.

ولو تم التحقيق في أربعة سيناريوهات ملائمة، توجد متغيرات أكثر في وصف خوذة تناسب. ويمكن أن تسمح هذه الأساليب المقترحة لدراسة سيناريوهات خوذة ملائمة أخرى، مثل خوذة الأحجام أو مستويات مختلفة من السقاطة الاحتفاظ بضيق أكثر. في هذه الدراسة، تم تشديد النظام الاحتفاظ بأسئلة إلى مستوى يتفق من ضيق، ذاتية للباحث. يمكن تحقيق ذلك ضيق أكثر واقعية بقياس قوات صالح على المتطوعين، مماثلة جاديشكي في خوذة الإعداد الدراسة5. يمكن ثم رتبت على هيدفورم الإبقاء على النظام وتشديد إلى مستوى العارضة نفس القوات مناسباً. سينظر في سيناريوهات العمل في المستقبل، وتناسب مع أحجام مختلفة خوذة أو أسئلة الاحتفاظ بضيق.

نحن نقدم على سرير اختبار رواية لتقييم خوذة ملائمة والإبقاء على دينامية، والآثار المترتبة على تدابير النشاط الحيوي لإصابة الرأس والرقبة. طرق عرض قادرون على الكشف عن تغييرات كبيرة في احتواء القوى والحركة النسبية خوذة الرأس وجميع التدابير النشاط الحيوي المعاصر لإصابة الرأس والرقبة. واستخدمت الأساليب المقترحة للتحقيق عادية وصالح الخلف، إيجاد تغييرات كبيرة في السرعة الزاوية الرأس ومقدار التعرض للرأس. مع هذه الأساليب المقترحة، يمكن كشف عن فروق واضحة في الأداء خوذة بسبب الخوذة تناسب.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

لا توجد تعارضات بالكشف عن الكتاب ولا يقف أن تستفيد ماليا من نشر هذا العمل.

Acknowledgments

ونعترف مع الامتنان التمويل من العلوم الطبيعية ومجلس البحوث الهندسية (مقدمة) كندا (اكتشاف المنح 435921)، "صندوق السلامة الرياضة باشبي" (2016: RES0028760)، "مؤسسة البحوث بانتنغ" (جائزة اكتشاف 31214)، (شركة نبيك كندا)، وكلية الهندسة وقسم الهندسة الميكانيكية في جامعة ألبرتا.

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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. 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).
  2. 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).
  3. 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).
  4. 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).
  5. 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).
  6. 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).
  7. 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).
  8. Olivier, J., Creighton, P. Bicycle injuries and helmet use: a systematic review and meta-analysis. Int. J. Epidemiol. 46, (1), 278-292 (2017).
  9. 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).
  10. 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).
  11. Takhounts, E. G., Craig, M. J., Moorhouse, K., McFadden, J., Hasija, V. Development of Brain Injury Criteria (BrIC). Stapp Car Crash J. 57, 243-266 (2013).
  12. Eppinger, R., Sun, E., et al. Development of improved injury criteria for the assessment of advanced automotive restraint systems - II. (1999).
  13. 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).
  14. 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).
  15. CPSC. Safety Standard for Bicycle Helmets; Final Rule. (1998).
  16. 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).
  17. 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).
  18. 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).
  19. 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).
  20. 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).
  21. 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).
  22. 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).
  23. 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).
  24. 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).
  25. 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).
  26. SAE. J211 Instrumentation for Impact Test - Part 1: Electronic Instrumentation. Society of Automotive Engineers. (2014).
  27. Depreitere, B., Lierde, C. V., et al. Bicycle-related head injury: a study of 86 cases. Accid. Anal. Prev. 36, 561-567 (2004).
  28. 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).
  29. Newman, J. A. A Generalized Model for Brain Injury Threshold (GAMBIT). IRCOBI Conf. Proc. (1986).
  30. 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).
  31. NOCSAE. Standard Test Method and Equipment used in Evaluating the Performance Characteristics of Protective Headgear/Equipment NOCSAE Doc (ND) 001- 11m12. (2012).
  32. 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).
  33. 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).
  34. 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).
  35. Aare, M., Halldin, P. A New Laboratory Rig for Evaluating Helmets Subject to Oblique Impacts. Traffic Inj. Prev. 4, (3), 240-248 (2003).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Usage Statistics