一种脑损伤成伤机制仿真平台及电子设备制造技术

本发明专利技术公开了一种脑损伤成伤机制仿真平台及电子设备，涉及医学仿真技术领域，该仿真平台包括：数据获取模块用于获取目标测试者的摇晃频率范围以及在不同摇晃方向下的位移

【技术实现步骤摘要】
一种脑损伤成伤机制仿真平台及电子设备


[0001]本专利技术涉及医学仿真
，特别是涉及一种脑损伤成伤机制仿真平台及电子设备。

技术介绍

[0002]虐待性头部创伤(Abusive head trauma，AHT)，在虐待儿童的病例中很常见，又称为摇晃婴儿综合征(shaking baby syndrome，SBS)，通常表现为硬膜下出血、视网膜出血和脑损伤三联征。AHT是婴儿虐待和儿童虐待的明显迹象，造成高残疾率和高死亡率。一般认为，AHT通常出现在非常年幼的婴儿身上，2岁以上的儿童很少发生AHT。然而，现有公开资料报道了4例成人摇晃综合征(shaking adult syndrome，SAS)案例，这4例案例具有被他人摇晃的案情和出现了“三联征”的病理特征，其死亡原因均归因于成人摇晃综合征。从成伤机制来说，成人摇晃综合征应该被归类为AHT；由于摇晃伤害的体表损伤证据轻微或不存在，它很容易成为监管场所的虐待或酷刑的手段。由于成人摇晃综合征公开的案例较少，也缺乏对其成伤机制的进一步研究，对于成人摇晃综合征案件的法医鉴定，如果没有调查材料或监控录像的支持，法医专家很难考虑到成人摇晃综合征，而且他们很容易忽视成人摇晃综合征的可能性。因此，有必要对成人摇晃综合征的损伤生物力学特性进行研究，以阐明其成伤机制特性。由于致伤的可能性，实际鉴定和科研中不可能通过剧烈摇晃真人来评估成人摇晃综合征相关的成伤机制和损伤指标。因此，建立更为有效的技术方案，仿真不同摇晃致伤方式下的成人摇晃综合征的形成过程，为法医鉴定提供参考依据极为必要。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种脑损伤成伤机制仿真平台及电子设备，以仿真不同摇晃致伤方式下的成人摇晃综合征的形成特点和成伤机制。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0005]第一方面，本专利技术提供了一种脑损伤成伤机制仿真平台，包括：
[0006]数据获取模块，用于获取目标测试者的头部摇晃频率范围以及在不同摇晃方向下的位移
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时间曲线；所述位移
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时间曲线的横坐标是时间，所述位移
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时间曲线的纵坐标为摇晃振幅；
[0007]仿真模块，用于根据所述摇晃频率范围、所述位移
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时间曲线和全人体有限元模型，仿真确定在不同摇晃致伤方式下脑组织损伤形成过程的生物力学数据；所述摇晃致伤方式为由摇晃频率、摇晃振幅和摇晃方向确定的致伤方式；
[0008]结果确定模块，用于根据所述生物力学数据，确定不同摇晃致伤方式下成人摇晃综合征的脑组织损伤发生部位、以及成人摇晃综合征的形成特点和成伤机制。
[0009]第二方面，本专利技术提供了一种电子设备，包括三维运动捕捉系统和有限元分析软件；所述有限元分析软件中设置有第一方面所述的脑损伤成伤机制仿真平台。
[0010]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
[0011]本专利技术可仿真不同摇晃致伤方式下成人脑组织损伤的形成过程，可定量地、客观地解释不同摇晃致伤方式下成人摇晃综合征的形成特点和成伤机制，从生物力学角度为成人摇晃综合征的司法鉴定提供依据，具有直观性好、成本低、可重复性高的优点。
附图说明
[0012]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0013]图1为本专利技术脑损伤成伤机制仿真平台的结构框图；
[0014]图2为本专利技术电子设备的结构框图；
[0015]图3为本专利技术受害者的影像学图像和组织病理学表现图；
[0016]图4为本专利技术三个摇头方向的三维运动捕捉结果图；
[0017]图5为本专利技术三种摇晃致伤方式下的运动学重建结果图；
[0018]图6为本专利技术真实脑出血与模拟最大主应变(MPS)应变云图的比较图。
具体实施方式
[0019]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0020]三维(3D)运动捕捉系统已经在电影、军事、体育、医疗等领域得到广泛运用，其主要用来记录人体在不同运动情况下的动作信息，反映真实情况下的运动学参数，甚至可以达到毫米级别的精度，拍摄速度可达10000Hz，能精确捕捉高速运动物体的轨迹，并进行相关技术参数分析。因此其可以是提供准确有限元仿真边界条件的重要设备。
[0021]有限元方法是解决工程和数学物理问题的数值分析方法，是矩阵方法在结构力学和弹性力学等领域中的应用和发展，属于计算力学的范畴。有限元法可将物体结构离散为由不同单元组成的计算模型，不同的单元之间利用单元节点相互连接，用等效的节点力来代替所有作用在单元上的力。在特定的载荷下，通过所有单元的响应和给出物体的总体响应。现有的人体有限元模型均是根据上述原理对人体三维模型进行剖分、离散，材料模型选择和赋值，接触设定等步骤建立。在三维运动捕捉系统中测得的参数可作为真实且精确的边界条件下，通过有限元求解器计算，可得到颅脑模型各解剖部位的生物力学指标，如力、位移、应力、应变等，可预测可能发生损伤的部位和程度，从而为法医损伤成伤机制鉴定提供参考依据。
[0022]鉴于此，本专利技术提供了一种脑损伤成伤机制仿真平台及电子设备，以仿真不同摇晃致伤方式下的成人摇晃综合征的形成特点和成伤机制。
[0023]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0024]实施例一
[0025]本专利技术实施例的目的在于解决成人摇晃综合征的形成特点和成伤机制问题，因为不可能通过真实人体进行成人摇晃综合征致伤的研究。对于成人摇晃综合征，目前缺乏定量和系统化分析，鉴于此，本专利技术实施例提供了一种脑损伤成伤机制仿真平台。
[0026]如图1所示，本专利技术实施例提供的一种脑损伤成伤机制仿真平台包括：
[0027]数据获取模块1，用于获取目标测试者的头部摇晃频率范围以及在不同摇晃方向下的位移
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时间曲线；所述位移
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时间曲线的横坐标是时间，所述位移
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时间曲线的纵坐标为摇晃振幅。
[0028]仿真模块2，用于根据所述摇晃频率范围、所述位移
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时间曲线和全人体有限元模型，仿真确定在不同摇晃致伤方式下脑组织损伤形成过程的生物力学数据；所述摇晃致伤方式为由摇晃频率、摇晃振幅和摇晃方向确定的致伤方式。
[0029]结果确定模块3，用于根据所述生物力学数据，确定不同摇晃致伤方式下成人摇晃综合征本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种脑损伤成伤机制仿真平台，其特征在于，包括：数据获取模块，用于获取目标测试者的头部摇晃频率范围以及在不同摇晃方向下的位移
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时间曲线；所述位移
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时间曲线的横坐标是时间，所述位移
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时间曲线的纵坐标为摇晃振幅；仿真模块，用于根据所述摇晃频率范围、所述位移
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时间曲线和全人体有限元模型，仿真确定在不同摇晃致伤方式下脑组织损伤形成过程的生物力学数据；所述摇晃致伤方式为由摇晃频率、摇晃振幅和摇晃方向确定的致伤方式；结果确定模块，用于根据所述生物力学数据，确定不同摇晃致伤方式下成人摇晃综合征的脑组织损伤发生部位、以及成人摇晃综合征的形成特点和成伤机制。2.根据权利要求1所述的一种脑损伤成伤机制仿真平台，其特征在于，所述数据获取模块，包括：第一数据获取单元，用于获取三维运动捕捉系统记录的目标测试者的摇晃频率；所述摇晃频率范围为在设定时间内，所述目标测试者对手中砝码进行摇晃运动时产生的手部摇晃频率范围；第二数据获取单元，用于获取三维运动捕捉系统记录的目标测试者的位移
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时间曲线；所述位移
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时间曲线是根据目标测试者的头部真是运动轨迹确定的；所述头部运动轨迹为在设定时间内，所述目标测试者进行摇头实验时产生的运动轨迹。3.根据权利要求1所述的一种脑损伤成伤机制仿真平台，其特征在于，所述全人体有限元模型至少包括颅脑模型、颈部模型；所述仿真模块，包括：摇晃致伤方式确定单元，用于根据所述摇晃频率范围、所述位移
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时间曲线和摇晃方向，确定多种摇晃致伤方式；仿真单元，用于采用不同的摇晃致伤方式对所述颅脑模型进行有限元仿真，确定在不同摇晃致伤方式下脑组织损伤形成过程的生物力学数据。4.根据权利要求3所述的一种脑损伤成伤机制仿真平台，其特征在于，所述仿真模块，还包括：颅脑模型验证单元，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李正东，张建华，邹冬华，王金明，陈敏，黄平，秦志强，陈忆九，
申请(专利权)人：司法鉴定科学研究院，
类型：发明
国别省市：