近距離の斜めの衝撃における居住者の運動学とダイナミクスの分析

目的：この記事の目的は、抑制された死後の人間の代理人（PMHS）の運動学とダイナミクスを分析することです。 方法：類似の年齢（64±4歳）と人体測定（体重：61±9.6 kg、身長：172±2.7 cm）の3人の男性PMHHは、34 km/hで30°近傍斜め衝撃にさらされました。テストフィクスチャは、フロントシートの居住者の座席位置に近似しました。硬い座席は、車両の座席の骨盤変位に合わせて設計されています。サロゲートは、2 kNプリテンショナー（PT）、4.5 kNの力制限ショルダーベルト、3.5 kN PTラップベルトで構成される3ポイントシートベルトによって抑制されました。ショルダーベルトPTは、テストの1つで発射されませんでした。3Dモーションキャプチャシステムにより、頭、肩、および股関節の軌跡が1,000 Hzで記録されました。頭部、T1、および骨盤の3D加速度と角度速度、および選択された脊椎位置の3D加速度は、10,000 Hzで測定されました。シートベルトの荷重セルは、4つの場所でベルト張力を測定しました。PMHSの寄付と取り扱いは、関連する地域倫理審査委員会の承認を得て行われました。 結果：肩PTの活性化は、頭部のピーク前方移動を大幅に減少させましたが、重心（CG）の頭部中心の横方向の変位に影響しませんでした。3人の被験者すべてで、頭部CG（291.1、290、292.1 mm）の横方向の遠位は、前方変位（271.4、216.7、171.5 mm）よりも大きかった。肩のPTシートベルトにさらされていなかったPMHSの股関節遠位は、他の2人の被験者で観察された大きさの2倍でした。3 PMHSは、シートベルトが搭載した肩に鎖骨骨折を維持し、そのうち2つは放射線科医の検査で核軸亜脱臼と診断されました。PTが使用されていない場合、T1、T2、T3、およびT4の右層の剥離骨折が見つかりました。午後3時に、胸郭の両方の側面に広がる複数の骨折を受け取り、その後部の側面を含みました。 結論：近い斜めの衝撃負荷のこの研究では、PMHSは、以前の正面衝撃の結果と比較して、胴体のピッチングの減少と横方向の頭部遠位の増加を特徴とする運動学を示しました。これらの運動学は、潜在的な頸部および胸部の脊髄損傷をもたらし、胸郭の外側および後部の完全な変位した骨折をもたらしました。これは限られた数の被験者ですが、この負荷モードにさらされた居住者の運動学をさらに理解する必要性を示しています。

OBJECTIVE: The objective of this article is to analyze the kinematics and dynamics of restrained postmortem human surrogates (PMHS) exposed to a nearside oblique impact and the injuries that were found after the tests. METHODS: Three male PMHS of similar age (64 ± 4 years) and anthropometry (weight: 61 ± 9.6 kg; stature: 172 ± 2.7 cm) were exposed to a 30° nearside oblique impact at 34 km/h. The test fixture approximated the seating position of a front seat occupant. A rigid seat was designed to match the pelvic displacement in a vehicle seat. Surrogates were restrained by a 3-point seat belt consisting of a 2 kN pretensioner (PT), 4.5 kN force-limiting shoulder belt, and a 3.5 kN PT lap belt. The shoulder belt PT was not fired in one of the tests. Trajectories of the head, shoulder, and hip joint (bilaterally) were recorded at 1,000 Hz by a 3D motion capture system. The 3D acceleration and angular rate of the head, T1, and pelvis, and the 3D acceleration of selected spinal locations was measured at 10,000 Hz. Seat belt load cells measured the belt tension at 4 locations. PMHS donation and handling were performed with the approval of the relevant regional ethics review board. RESULTS: Activation of the shoulder PT reduced substantially the peak forward excursion of the head but did not influence the lateral displacement of the head center of gravity (CG). In all 3 subjects, the lateral excursion of the head CG (291.1, 290, 292.1 mm) was greater than the forward displacement (271.4, 216.7, 171.5 mm). The hip joint excursion of the PMHS that was not exposed to the shoulder PT seat belt was twice the magnitude observed for the other 2 subjects. The 3 PMHS sustained clavicle fractures on the shoulder loaded by the seat belt and 2 of them were diagnosed atlantoaxial subluxation in the radiologist examination. Avulsion fractures of the right lamina of T1, T2, T3, and T4 were found when the PT was not used. The 3 PMHS received multiple fractures spread over both aspects of the rib cage and involving the posterior aspect of it. CONCLUSION: In this study of nearside oblique impact loading, the PMHS exhibited kinematics characterized by reduced torso pitching and increased lateral head excursion as compared to previous frontal impact results. These kinematics resulted in potential cervical and thoracic spinal injuries and in complete, displaced fractures of the lateral and posterior aspects of the rib cage. Though this is a limited number of subjects, it shows the necessity of further understanding of the kinematics of occupants exposed to this loading mode.