顱腦鈍性沖擊損傷生物力學(xué)中有限元法的應(yīng)用

1、顱腦鈍性沖擊損傷生物力學(xué)中有限元法的應(yīng)用研究進(jìn)展牛文鑫 北京航空航天大學(xué)生物與醫(yī)學(xué)工程學(xué)院，北京（100191） E-mail：niuwenxingmail 摘要：外傷性顱腦損傷是威脅人類生命的重要因素，其中大部分損傷是由鈍性沖擊引起的。 對(duì)沖擊引起顱腦損傷的生物力學(xué)機(jī)制研究，將有助于安全防護(hù)、臨床救治和司法鑒定。有限 元方法在這一問題的研究上體現(xiàn)了強(qiáng)大的功能，在 30 多年間取得了長足發(fā)展。本文對(duì)最近幾年內(nèi)的研究成果在模型精度、沖擊類型和損傷機(jī)制、有限元結(jié)果與損傷對(duì)應(yīng)關(guān)系、對(duì)特殊 人群的建模分析和事故重現(xiàn)等幾個(gè)問題上進(jìn)行了綜述分析。關(guān)鍵詞：頭部損傷，外傷性腦損傷，沖擊，生物力學(xué)，有限元法 中

2、圖分類號(hào)：R3181 前言外傷性顱腦損傷對(duì)人類生命的威脅極大。伴隨著高速交通工具的發(fā)展，這一問題在現(xiàn) 代社會(huì)中表現(xiàn)更為突出。美國每年有 150 萬例腦外傷損傷，直接經(jīng)濟(jì)損失 563 億美元1。 在歐洲，交通損傷是僅次于癌癥的第二死亡原因，對(duì)于 45 歲以下人群，交通死亡的概率是 癌癥死亡概率的 6 倍多2。19951998 年，在日本交通事故行人損傷中，22%的 嚴(yán)重?fù)p傷 和 64的致命損失都源于顱腦損傷，顱腦損傷的死亡率是其他部位損傷死亡率的 6.3 倍3。 據(jù)公安部統(tǒng)計(jì)，2005 年，我國共發(fā)生道路交通事故 450254 起，造成 98738 人死亡，469911 人受傷，直接財(cái)產(chǎn)損失 1

3、8.8 億元4。根據(jù)在交通損傷中顱腦損傷發(fā)生率約為 7%，而顱腦傷 的死亡率為 3050，可見外傷性顱腦損傷對(duì)社會(huì)的危害。另外，外傷性顱腦損傷也常見 于運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)、軍事醫(yī)學(xué)和法醫(yī)學(xué)等特種醫(yī)學(xué)。尤其是航空航天事業(yè)的迅速發(fā)展，對(duì)這一損傷 的預(yù)防和處理更為關(guān)鍵。美國空軍飛行事故調(diào)查表明，頭部外傷占全部事故外傷的 86%， 致命性外傷的發(fā)生率為 19。我國空軍被迫跳傘的飛行人員中，顱腦損傷占 30.55。外傷性顱腦損傷多數(shù)是由直接和間接沖擊引起的，但其致傷機(jī)制，尤其是生物力學(xué)致 傷機(jī)制尚未完全闡明。同時(shí)，各種基于生物力學(xué)研究的產(chǎn)品設(shè)計(jì)一直在進(jìn)行，安全法規(guī)也在 不斷修訂。這個(gè)領(lǐng)域的研究一直使用實(shí)驗(yàn)和模型兩

4、種方法。無風(fēng)險(xiǎn)的活體實(shí)驗(yàn)在揭示損傷實(shí) 質(zhì)方面存在局限性。尸體實(shí)驗(yàn)6是最可靠的研究方法，但實(shí)驗(yàn)要求條件高，成本昂貴，在 倫理學(xué)上存在爭(zhēng)議。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)7也有類似的問題，而且動(dòng)物顱腦與人類顱腦有所區(qū)別，本 質(zhì)上也屬于模型方法。物理模型8,9和數(shù)學(xué)模型的發(fā)展為這一問題的研究提供了另外的渠 道，尤其是有限元方法的發(fā)展，極大的促進(jìn)了這個(gè)領(lǐng)域的研究。近年來，由于計(jì)算機(jī)硬件和 軟件的發(fā)展驅(qū)動(dòng)，以及來自臨床、工程界的需求拉動(dòng)，該領(lǐng)域發(fā)展迅速。筆者著重總結(jié)分析 了 2000 年以來最新的研究成果。2有限元建模2.1 建模精度作為一種模型方法，有限元建模應(yīng)該是對(duì)生理顱腦的一個(gè)無窮逼近的過程。從最初的二 維的簡單球殼和

5、腦組織模擬，到現(xiàn)在根據(jù) CT 或 MRI 對(duì)各細(xì)微組織的模擬，體現(xiàn)了技術(shù)的發(fā)展對(duì)顱腦建模模擬深度的影響。人的顱骨是一種“三明治”結(jié)構(gòu)，中間是具有吸振性能的粘彈性松質(zhì)骨，夾在兩端致密的皮質(zhì)骨中間。Anups 等（2007）10通過有限元分析認(rèn)為這種 結(jié)構(gòu)是人在進(jìn)化過程中對(duì)沖擊傷害優(yōu)化的結(jié)果。在建模過程中要做到對(duì)該結(jié)構(gòu)各層厚度和材 料的準(zhǔn)確模擬，才能體現(xiàn)這種優(yōu)化的作用。Horgan 和 Gilchrist（2003）11通過參數(shù)比較研 究，認(rèn)為顱骨的厚度，皮質(zhì)骨和骨小梁的比例，對(duì)準(zhǔn)確預(yù)測(cè)顱內(nèi)壓分布非常必要。在這種情 況下，單一線彈性殼單元來模擬顱骨已經(jīng)顯得不足。關(guān)于顱腦之間邊界設(shè)置的問題，Aomu

6、ra 等（2003）12通過有限元分析與實(shí)驗(yàn)比較， 認(rèn)為在模型中顱骨腦界面采用固定連接的方式比使用可滑動(dòng)的接觸設(shè)置更可靠。Ji 和 Margulies（2007）13使用靜態(tài)高分辨率自旋加權(quán)矢狀面 MR 圖像，對(duì) 15 個(gè)志愿者正常和 屈曲條件下橋腦運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)分析，建議在有限元模型中，顱骨和腦干的連接應(yīng)該設(shè)置為允許 滑動(dòng)的接觸，但并未強(qiáng)調(diào)摩擦的設(shè)置。由于血管比腦組織彈性模量更大，隨著模型精度的提高，對(duì)其忽略是否影響腦組織的受 力分析引起爭(zhēng)議。Omori 等（2000）14通過兩個(gè)模型（有和無血管）在旋轉(zhuǎn)沖擊作用下計(jì) 算結(jié)果之間的比較分析，在有血管的模型血管附近和蛛網(wǎng)膜區(qū)域發(fā)現(xiàn)更高的剪切應(yīng)力，因

7、此 建議有限元模型中應(yīng)該添加血管。Zhang 等（2002）15通過二維有限元分析，同樣認(rèn)為血 管在顱腦有限元模型中是必要的。隨后與上述兩項(xiàng)研究同一團(tuán)隊(duì)的 Parnaik 等（2004）16 卻通過物理模型實(shí)驗(yàn)否定了這種觀點(diǎn)，認(rèn)為血管的影響微乎其微。Ho 和 Kleiven（2007）17 通過三個(gè)有限元模型的比較分析，認(rèn)為由于血管系統(tǒng)的承載能力有限，在旋轉(zhuǎn)和平動(dòng)沖擊載 荷下，其對(duì)腦的動(dòng)力學(xué)影響可以忽略。但是如果對(duì)腦血腫感興趣，應(yīng)該把血管系統(tǒng)添加到有 限元模型中。Aomura 等（2003）12研究結(jié)果認(rèn)為有限元模型是否包括頸部對(duì)顱腦的分析有重要影 響，而頸部的強(qiáng)度設(shè)置對(duì)顱內(nèi)響應(yīng)的影響不大，而

8、很多分析中并未考慮頸部結(jié)構(gòu)。Zou 等 (2007)18認(rèn)為對(duì)創(chuàng)傷預(yù)測(cè)最為敏感的參數(shù)是腦的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和腦質(zhì)量，這提示我們?cè)诮＿^ 程中應(yīng)該注意這些參數(shù)的微小變化可能引起的較大誤差。2.2 材質(zhì)參數(shù)材料類型與參數(shù)是生物力學(xué)建模始終關(guān)注的焦點(diǎn)，它本身是模型精度最重要的評(píng)價(jià)指 標(biāo)，但鑒于其特殊地位，有必要單獨(dú)闡述。由于生物材料力學(xué)本構(gòu)關(guān)系復(fù)雜和實(shí)驗(yàn)測(cè)試工作 的滯后，直到現(xiàn)在，均質(zhì)各向同性線彈性的假設(shè)仍被廣泛應(yīng)用在各種組織中。這與腦組織的 非線性粘彈性性質(zhì)是不一致的，實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證明腦組織的彈性模量會(huì)隨應(yīng)變?cè)黾佣档?9-22，Darvish 和 Crandall（2001）23通過振動(dòng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在頻率超過

9、44Hz 時(shí)提高腦組織 的應(yīng)變會(huì)發(fā)生剪切硬化。Sarkar 等（2006）24認(rèn)為人腦灰質(zhì)和白質(zhì)具有不同的材料性質(zhì)， 在模擬沖擊損傷的有限元模型中，必須將它們區(qū)分開。Bilston 等(2006)25提出使用磁共振 彈性成像（Magnetic Resonance Elastography, MRE）技術(shù)在體測(cè)量灰質(zhì)和白質(zhì)的材料性質(zhì)， 認(rèn)為在 90Hz 測(cè)量條件下，白質(zhì)比灰質(zhì)略軟（灰質(zhì) E=3.3kPa，白質(zhì) E=2.9kPa），而兩者粘度 近似（灰質(zhì) µ2.4Pa.S，白質(zhì) µ2.3Pa.S）。Elkin 等（2006）26也對(duì)有限元模型中使用非 活體測(cè)量的材料數(shù)據(jù)提出了質(zhì)

10、疑，并認(rèn)為應(yīng)該充分考慮材料的非均質(zhì)性。該研究小組提出使 用原子力顯微鏡（Atomic Force Microscope, AFM）壓痕測(cè)試來進(jìn)行對(duì)腦組織局部材料測(cè)試， 并對(duì)大鼠海馬組織進(jìn)行了在體測(cè)量，該測(cè)試方法可以達(dá)到微米級(jí)空間分辨率。Gilchrist 等（2001）27通過二維有限元模型分析，認(rèn)為使用彈性材料模擬腦不能準(zhǔn)確 反映沖擊在挫傷側(cè)和對(duì)側(cè)之間引起的拉伸和壓縮波動(dòng)反射響應(yīng)，應(yīng)該使用粘彈性材料。Kleiven（2006）28建議為準(zhǔn)確預(yù)測(cè)硬膜下血腫和腦組織的滑動(dòng)戳傷，有必要對(duì)軟腦膜設(shè)置非線性粘彈性的材料性質(zhì)。Brands 等（2004）29通過采用振動(dòng)實(shí)驗(yàn)、超聲實(shí)驗(yàn)和應(yīng)力松弛 實(shí)驗(yàn)提供

11、的線性粘彈性和非線性材料參數(shù)，應(yīng)用有限元程序計(jì)算比較，認(rèn)為來自剪切實(shí)驗(yàn)的 數(shù)據(jù)還存在局限性，而其他數(shù)據(jù)能夠在有限元模擬中取得較好的表現(xiàn)。Kleiven(2003) 30 將腦組織和脊髓作為超彈性材料來處理，結(jié)合大變形理論對(duì)其進(jìn)行了應(yīng)用。Horgan 和 Gilchrist（2003）11肯定神經(jīng)組織的短期剪切模量對(duì)額部顱內(nèi)壓力和等效應(yīng)力有重要影響， 當(dāng)腦脊液以成對(duì)的節(jié)點(diǎn)模擬時(shí)，其體積模量對(duì)對(duì)側(cè)外傷壓力有明顯影響。Canaple 等（2003） 31推薦對(duì)腦脊液采用超彈性材料，其應(yīng)用模型已取得了尸體實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證。Wittek 和 Omori（2003）32通過設(shè)置不同的邊界條件和加載條件計(jì)算，認(rèn)為

12、對(duì)顱腦邊界條件的精確模擬需 要將織網(wǎng)膜下空間/腦脊液設(shè)置稱流體介質(zhì)。流固耦合的觀點(diǎn)也體現(xiàn)在其他一些研究中9?？傊?，對(duì)顱腦的有限元建模精度的提高，需要生物材料基礎(chǔ)研究的突破、測(cè)試技術(shù)的進(jìn)步和醫(yī)學(xué)成像、計(jì)算力學(xué)等多學(xué)科的協(xié)同發(fā)展。而且要在應(yīng)用中對(duì)多種因素進(jìn)行協(xié)調(diào)處理， 在以分析結(jié)果為導(dǎo)向的建模過程中合理簡化模型，做到精確和效率的平衡。3幾個(gè)典型問題和熱點(diǎn)3.1 沖擊類型與損傷機(jī)制由于顱腦復(fù)雜的結(jié)構(gòu)并非軸對(duì)稱，所以沖擊方向不同，顱內(nèi)響應(yīng)也迥異30,33。較多的 研究集中在額部、枕部直接沖擊。何黎民等（2005）34通過有限元分析模擬額部和枕部直 接沖擊，認(rèn)為沖擊位置局部腦組織可因變形、骨折、顱內(nèi)壓增

13、高造成損傷，但非沖擊位置的 腦組織挫傷則主要是由于顱腦相對(duì)運(yùn)動(dòng)。Kleiven(2006)33使用有限元模型研究了額部、枕 部和側(cè)向 3 種沖擊類型，并與實(shí)驗(yàn)比較，在維持較短時(shí)間的沖擊中，模擬計(jì)算與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻 合較好，但在維持較長時(shí)間的沖擊中，顱內(nèi)壓在模擬計(jì)算和實(shí)驗(yàn)中相關(guān)性不大，這可能是由 于在實(shí)驗(yàn)中空氣進(jìn)入顱內(nèi)空腔造成的。與額部、枕部沖擊相比，側(cè)向沖擊在顱腦之間產(chǎn)生較 小的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。Zong 等（2007）35通過同樣三種沖擊計(jì)算，證明顱骨存在功率流路徑，是 一個(gè)良好的能量流通道，同時(shí)，該研究也揭示了由于顱內(nèi)波動(dòng)，脊索具有較高的損傷可能性。 Zhang 等（2001）36比較分析了有限元模型

14、在受到額部沖擊和側(cè)向沖擊后的顱內(nèi)壓和局部 剪切應(yīng)力分布，結(jié)果表明與額部沖擊相比，側(cè)向沖擊導(dǎo)致沖擊位置較大的局部顱骨變形和更 高的顱內(nèi)正壓，另外，側(cè)向沖擊還在大腦的核心區(qū)域誘發(fā)更高的局部剪切應(yīng)力。研究認(rèn)為顱 骨變形和內(nèi)部構(gòu)造可能是顱內(nèi)壓和剪切力對(duì)方向敏感的主要原因。凡是沒有通過頭部重心或枕寰關(guān)節(jié)的沖擊外力，都可以導(dǎo)致頭部發(fā)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，由此而 引發(fā)的各層組織剪切，顱腦相對(duì)運(yùn)動(dòng)都會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重?fù)p傷。Ho 和 Kleiven（2006）17定義了 持續(xù) 5ms 角加速度峰值為10, 000rad / s2 的加載方式來模擬單純旋轉(zhuǎn)沖擊。在交通損傷的研 究、車輛防護(hù)工具的設(shè)計(jì)中，旋轉(zhuǎn)沖擊的考慮是非常重要的3

15、7。旋轉(zhuǎn)沖擊可以造成諸如彌 漫性軸索損傷等外傷性腦損傷38，但目前這方面的研究尚不足。間接沖擊是由突發(fā)性運(yùn)動(dòng) 引起的，相對(duì)直接沖擊，間接沖擊引起損傷的力學(xué)機(jī)制更為復(fù)雜。Huang 等（2000）39通 過有限元模型模擬頭部繞上頸椎的前后旋轉(zhuǎn)，結(jié)果驗(yàn)證了空化假說，在間接沖擊中過程中腦 組織存在壓力梯度。旁矢狀面的對(duì)側(cè)外傷壓力時(shí)間關(guān)系曲線顯示間接沖擊比直接沖擊產(chǎn)生 更小的顱內(nèi)壓。另外，間接沖擊引起的負(fù)壓不足以形成對(duì)腦組織造成損傷的空化氣泡。但是， 剪切應(yīng)力集中的區(qū)域與臨床觀察一致，這說明在遭受間接沖擊的條件下剪切應(yīng)變理論可有效。另外，Sarron 等（2000）通過有限元方法與尸體和物理實(shí)驗(yàn)結(jié)合的

16、方法研究了在佩戴頭盔的條件下遭受子彈襲擊而引起的二次沖擊傷，這種損傷與子彈引起的穿透?jìng)薪厝徊煌?致傷機(jī)理40。3.2有限元分析結(jié)果與損傷評(píng)價(jià)的對(duì)應(yīng)關(guān)系頭部損傷標(biāo)準(zhǔn) HIC(Head Injury Criterion)是評(píng)價(jià)顱腦損傷最常用的指標(biāo)，它的主要特征 為加速度對(duì)時(shí)間的積分。它的主要優(yōu)點(diǎn)是在實(shí)驗(yàn)中使用加速度傳感器方便測(cè)量，并具有較好 的可重復(fù)性41。但是，有限元分析輸出的是海量全場(chǎng)數(shù)據(jù)結(jié)果，這樣 HIC 存在的前提條件 就受到挑戰(zhàn)。而且最關(guān)鍵的是在很多情況下 HIC 的應(yīng)用并不理想42。在平行沖擊中，HIC 和 HIP 在應(yīng)變水平上具有很好的相關(guān)性33。Kleiven(2003)30的

17、研究認(rèn)為橋靜脈的最大相 對(duì)顱腦運(yùn)動(dòng)發(fā)生在旋轉(zhuǎn)沖擊條件下，而 HIC 對(duì)這種沖擊所造成的損傷不能有效預(yù)測(cè)。而 HIP 需要不同形式的個(gè)體縮放系數(shù)來補(bǔ)償載荷方向的部一致。因此有必要建立頭部損傷的綜合評(píng) 價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。幾個(gè)不同的局部損傷度量被在有限元分析中提出，但是對(duì)它們的綜合效應(yīng)尚未定論 43。第一主應(yīng)變常被用作彌散性軸索損傷和血腦屏障力學(xué)損傷的評(píng)價(jià)指標(biāo)，其他一些局部 腦損傷的評(píng)價(jià)指標(biāo)包括 von Mises 等效應(yīng)力、應(yīng)變與應(yīng)變率的積、應(yīng)變能、維持特定應(yīng)變水 平的腦組織的聚集體積和累積應(yīng)變損傷等。Zhang 等（2001）36通過有限元分析和比較靈 長類動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，認(rèn)為如果剪切變形作為彌漫性腦損傷的一個(gè)

18、評(píng)價(jià)指標(biāo)的話，在側(cè)向沖擊時(shí)， 頭部趨向于對(duì)剪切變形的耐受度降低。Huang 等（2000）39也證明了剪切應(yīng)變的重要性。 而 Yao 等（2007）44通過事故重現(xiàn)，認(rèn)為交通事故腦損傷的對(duì)沖壓力、von Mises 等效應(yīng) 力和剪切應(yīng)力都非常重要。Kleiven 和 von Holst45通過比較不同大小的頭對(duì)沖擊的響應(yīng)，發(fā)現(xiàn) HIC 所預(yù)測(cè)的結(jié)果 與顱內(nèi)應(yīng)力結(jié)果相矛盾。所以建議在制定新的損傷標(biāo)準(zhǔn)時(shí)考慮頭的大小產(chǎn)生的影響。該項(xiàng)研 究結(jié)果 4 年后引發(fā)一場(chǎng)與 Ruan 和 Prasad 之間討論46,47。由于討論雙方是該領(lǐng)域兩個(gè)不同 發(fā)展時(shí)期的杰出代表，討論深度和廣度都非常值得學(xué)習(xí)。雖然討論的

19、最后并未給出令每個(gè)人 都滿意的結(jié)果，但至少反映了該領(lǐng)域存在的諸多問題。3.3 特殊人群的建模分析上述爭(zhēng)論的一個(gè)誘因就是對(duì)人類顱腦個(gè)體差異性的處理。由于人類活動(dòng)的領(lǐng)域不斷擴(kuò) 展，涉及的人群也處于各不同的年齡和發(fā)育階段，存在較大個(gè)體差異，對(duì)具體問題的具體建 模分析，有利于對(duì)顱腦損傷多樣性和特異性的研究。外傷性腦損傷是兒童和青少年致殘的最 常見誘因。Ponce（2007）48應(yīng)用二維有限元對(duì)此進(jìn)行了研究，模擬了 3 種常見沖擊：左 腦側(cè)向集中沖擊、分布式?jīng)_擊和額部碰撞。法醫(yī)領(lǐng)域，Cory 等（2001）49全面總結(jié)了上世 紀(jì)關(guān)于兒童頭部沖擊損傷是否屬于虐待科學(xué)鑒定的模型研究，有限元法在這個(gè)問題的研究

20、中 是一個(gè)新的選擇，但也同其他方法一樣存在局限性。Roth 等（2007）50使用有限元方法模 擬 6 個(gè)月嬰兒遭受虐待頭部劇烈搖晃，間接沖擊引起顱腦位移，導(dǎo)致硬膜下血腫，并與兩項(xiàng) 案例符合。由于兒童和青少年處于特定的發(fā)育期，頭顱的結(jié)構(gòu)和材料性質(zhì)與成年人有所不同， 這在建模過程中都需要單獨(dú)對(duì)待51。對(duì)特殊職業(yè)人員的顱腦損傷有限元分析也非常有意義，尤其在軍警40、體育工作、 野外作業(yè)等損傷高發(fā)職業(yè)，因?yàn)椴煌膿p傷類型有著不同的損傷機(jī)制，也意味著需要采取不同的防護(hù)措施和實(shí)行不同的救治方案。另外，在許多研究都提到了個(gè)性化建模的概念52,53，這似乎也是學(xué)科發(fā)展的一個(gè)重要方向。實(shí)質(zhì)上任何基于醫(yī)學(xué)影像的

21、有限元建模都是個(gè)性化的，單獨(dú)強(qiáng)調(diào)概念更多的是針對(duì)所要解決的問題。3.4 事故再現(xiàn)中的頭部損傷有限元研究進(jìn)展事故再現(xiàn)（Accident Reconstruction）的研究在工程領(lǐng)域已相當(dāng)普遍，但是深入到顱腦損 傷機(jī)制的有限元研究仍然富于挑戰(zhàn)性。該研究也是個(gè)性化建模分析一種體現(xiàn)形式，在方法學(xué) 上是實(shí)驗(yàn)結(jié)合模型共同研究的典型。研究者希望這方面的成果能指導(dǎo)臨床損傷診斷和安全防 護(hù)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)43,54。Willinger 和 Baumgartner（2003）55使用有限元分析和假人實(shí)驗(yàn)對(duì) 一系列損傷事故進(jìn)行了數(shù)字重現(xiàn)，包括 13 例摩托車事故中的佩戴頭盔的損傷，20 例足球引 起的頭部損傷和 28

22、例交通行人頭部損傷。期望建立基于特定損傷機(jī)制的新的損傷風(fēng)險(xiǎn)曲線 和損傷評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。Yao 等（2007）44在分析交通行人頭部損傷和汽車擋風(fēng)玻璃的關(guān)系時(shí)， 對(duì)德國 DIDAS（德國深度事故研究）數(shù)據(jù)庫中 120 個(gè)案例進(jìn)行分析，并對(duì)其中 10 個(gè)案例進(jìn) 行了重現(xiàn)研究。Ott 等（2006）56使用商業(yè)軟件和模型對(duì)美國 PCDS（行人車禍數(shù)據(jù)研究） 數(shù)據(jù)庫中的 10 個(gè)案例進(jìn)行了重現(xiàn)研究。事故重現(xiàn)研究是確定有限元法應(yīng)用有效性的重要途 徑，必須有充足的典型案例，結(jié)合科學(xué)的統(tǒng)計(jì)分析和比較研究，將是損傷生物力學(xué)與現(xiàn)實(shí)應(yīng) 用最好的結(jié)合點(diǎn)之一。4 結(jié)論有限元作為一種先進(jìn)的數(shù)值計(jì)算方法已經(jīng)取得了長足的發(fā)展，但

23、仍存在較大的局限性。 一方面有限元方法要盡量簡化非主要因素，另一方面要考慮多種復(fù)雜因素，在技術(shù)實(shí)現(xiàn)允許 條件下力求精確，做到效率和精度的協(xié)調(diào)。在顱腦沖擊問題上，與在體測(cè)量、尸體實(shí)驗(yàn)、物 理模型實(shí)驗(yàn)、流行病學(xué)調(diào)查等方法聯(lián)合使用7,40,53，發(fā)揮各自的長處，并通過合理的研究 設(shè)計(jì)，有限元方法將成為強(qiáng)大的工具。另外，有限元個(gè)性化分析可以更精確地解決具體問題， 同時(shí)，也要分析普遍問題，建立基于合理分類的普適模型，二者是有機(jī)統(tǒng)一的。參考文獻(xiàn)1 D.J. Thurman. The epidemiology and economics of head trauma A. In: L. Miller, an

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