[发明专利]适用于Euro NCAP的六岁儿童行人自然走姿有限元模型的构建方法及系统

权利要求书

1.一种适用于Euro NCAP的六岁儿童行人自然走姿有限元模型的构建方法，所述构建方法包括：

步骤1)：几何重构；

利用CT扫描仪获得六岁儿童的人体横断面扫描图像信息；通过阈值分割的方法，提取人体各组织结构的解剖学轮廓特征，生成各组织结构的三维几何模型；然后对所述三维几何模型进行修整和曲面片划分，获得符合人体测量学标准的具有六岁儿童生理结构特征的几何模型；

步骤2)：构建有限元模型；

将前述步骤获得的所述符合人体测量学标准的具有六岁儿童生理结构特征的三维几何模型进行网格划分，然后对所述几何模型的各个组织赋予材料属性并设置相应的接触，构建人体局部有限元模型；其中，所述人体局部有限元模型包括头部、颈部、胸腹部、上肢、下肢的人体局部有限元模型；然后进行有效性验证；通过共节点，得到具有详细解剖学结构的六岁儿童行人整人站姿有限元模型；

步骤3)：构建六岁儿童行人走姿有限元模型；

基于以下定义：脚跟与脚跟之间的纵向距离Px为202mm，脚跟与脚跟之间的横向距离Py为92mm，AC相对地面的高度ACz为564mm，以及各关节角度定义：K：88°；L：101°；G：166°；H：172°；T：97°；U：70°；V：136°；W：167°；其中，AC为两髋关节窝中心点连线的中点，K为右上腿角，L为左上腿角，G为右膝关节屈曲角，H为左膝关节屈曲角，T为右上臂角，U为左上臂角，V为右肘屈曲角，W为左肘屈曲角；在所述步骤2)的基础上，将所涉及调整的部位进行网格删除及重画处理，构建获得六岁儿童自然走姿有限元模型；

然后，基于Euro NCAP的行人模型认证技术报告中六岁儿童行人走姿模型的各个姿态定义参数，对相应关节处的单元进行删除，进行相应角度的调整；通过调整关节角度和重新划分关节处网格，通过共节点补齐被删除部位的网格，获得一个适用于Euro NCAP的具有详细解剖学结构的六岁儿童行人自然走姿有限元模型。

2.如权利要求1所述的六岁儿童行人自然走姿有限元模型的构建方法，其特征在于，所述Euro NCAP的行人模型认证技术报告中六岁儿童行人走姿模型的各个姿态定义参数，包括：脚跟与脚跟之间的纵向距离Px为199mm，脚跟与脚跟之间的横向距离Py为152mm，AC相对地面的高度ACz为640mm，以及各关节角度定义：K：87°；L：103°；G：166°；H：177°；T：98°；U：69°；V：140°；W：164°。

3.如权利要求1所述的六岁儿童行人自然走姿有限元模型的构建方法，其特征在于，所述步骤1)中还采用脊柱生理曲度调整方法，该方法为：从儿童解剖学中选取6岁儿童行人脊柱弯曲曲线，并从儿童影像数据中测量寰椎后结节至骶骨骶正中嵴的长度，根据所测长度缩放已选取脊柱弯曲曲线获得新的曲线，在新曲线选取数点，一一对应第二颈椎到第五腰椎的椎体上端面后部点，通过旋转、平移调整各脊椎几何模型的位置，同时观察并测量椎关节的间隙，使其间隙值大于零进而保证椎间关节不产生干涉，从而获得符合儿童行人生理曲度的脊柱模型。

4.如权利要求1所述的六岁儿童行人自然走姿有限元模型的构建方法，其特征在于，所述构建方法中，将腹部各个内脏器官进行边界区分、提取，网格划分，构建有限元模型；所述腹部各个内脏器官包括肝脏、脾脏、肾脏、胃、大肠、小肠和膀胱。

5.如权利要求1所述的六岁儿童行人自然走姿有限元模型的构建方法，其特征在于，所述步骤3)中，所述行人走姿模型中各关节角度的调整的优先次序为：先调整主要关节的角度，所述主要关节是指肩关节、髋关节；其次调整附属关节的角度，所述附属关节是指肘关节、膝关节；最后调整其余关节的角度，所述其余关节是指腕关节、踝关节。

6.如权利要求1所述的六岁儿童行人自然走姿有限元模型的构建方法，其特征在于，逐条构建肌肉几何模型，再现肌肉间的相互作用；腹部内脏器官详细区分并构建模型，模拟内脏的相互作用，预测内脏损伤部位；采用二维膜单元模拟韧带模型，模拟韧带横向损伤生物力学响应。