[发明专利]头颅碰撞试验系统及脑组织应变的动态测量方法

说明书

本发明提供了一种头颅碰撞试验系统及脑组织应变的动态测量方法，属于损伤生物力学的碰撞实验技术领域。它包括平台、碰撞壁、设于平台上的移动座、设于移动座上用于夹持头颅的夹持固定组件以及处理器，还包括可植入头颅的定位标志和用于检测定位标志位置的位置检测模块，处理器采集位置检测模块输出的位置信息并基于位置信息获取定位标志在碰撞试验过程中在头颅内部的运动轨迹，处理器基于运动轨迹获取头颅内定位标志所在位置处脑组织在碰撞试验中的应变。通过测量定位标志在碰撞试验过程中的运动轨迹来获取目标测试位置处脑组织在碰撞试验过程中的应变，实现了应变的动态测量，极大地简化了应变测量过程，减少了运算量，提高了测量精度。

技术领域

本发明属于损伤生物力学的碰撞实验技术领域，涉及一种头颅碰撞试验系统及脑组织应变的动态测量方法。

背景技术

尸体头部碰撞试验是损伤生物力学研究的重要技术与方法，开展人尸体头颅碰撞试验对医学伦理、测试方法、碰撞方式和试验环境等都有严格的要求，明确人尸体头部在碰撞试验过程中脑组织的运动轨迹和应变响应是开发体征碰撞假人极其重要的验证数据，准确获取人尸体颅脑组织在碰撞过程中的力学响应是损伤生物力学基础研究的基础。

国外主要通过高速X光机对人尸体头颅的碰撞过程进行拍摄，从而获取颅骨内脑组织的运动过程，再利用图像处理技术对特定脑组织的运动响应进行分析，但该测量方法的成本较高且测量精度极大程度依赖图像质量。目前，临床使用的CT、MRI、B超等医学成像技术由于设备成本较高、使用场地要求严格，并且很难获取脑组织碰撞过程清晰的动态响应图像，因而无法直接应用到人尸体头部碰撞的脑组织力学响应动态测量场景中。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种成本相对较低的头颅碰撞试验系统。

还提出了一种便于直接测量的脑组织应变的动态测量方法。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：

头颅碰撞试验系统，包括平台、碰撞壁、设于平台上且由动力组件驱动的移动座、设于移动座上用于夹持头颅的夹持固定组件以及处理器，还包括可植入头颅的定位标志和用于检测定位标志位置的位置检测模块，所述处理器采集位置检测模块输出的位置信息并基于所述位置信息获取定位标志在碰撞试验过程中在头颅内部的运动轨迹，处理器基于所述运动轨迹获取头颅内定位标志所在位置处脑组织在碰撞试验中的应变。

上述技术方案：通过位置检测模块测量定位标志在碰撞试验过程中的运动轨迹来获取目标测试位置处脑组织在碰撞试验过程中的应变，实现了应变的动态测量，并且不依赖于复杂的成像设备和图像分析算法，极大地简化了应变测量过程，减少了运算量，提高了测量精度。

在本发明的一种优选实施方式中，所述碰撞壁可相对移动座运动。此时移动座处于驻车状态，碰撞壁运动后与头颅发生碰撞。

在本发明的一种优选实施方式中，所述碰撞壁上设有位置可调节的撞击头。由于撞击头的位置可调节，可改变撞击头在碰撞壁上的上下位置或左右位置，实现对头颅不同部位进行撞击。

在本发明的一种优选实施方式中，所述撞击头靠近移动座的一端可拆卸连接有衬垫。衬垫可由橡胶制成，也可以由金属材料制成，还可以是混凝土等其他材料制成，以实现在不同场景下的撞击模拟。

在本发明的一种优选实施方式中，所述位置检测模块包括至少三个可不共线设置于头颅上的超声测距探头，所述超声测距探头的输出端与处理器的距离输入端连接。

上述技术方案：采用超声波测距探头能够快速准确的测得头颅中定位标志与超声波测距探头的距离，通过至少三个距离获取定位标志的空间位置坐标，能够简化系统结构，降低成本。