钝器致伤案例的有限元法重构及量化评价

摘要

目的利用有限元法对法医学检案中钝器打击导致的颅脑加速性损伤案例进行重构,研究颅脑钝器伤的生物力学机制和量化评价方法。方法基于已构建且经验证的国人头部有限元模型,参照法医学鉴定中实际案例,建立常见致伤工具有限元模型,利用仿真计算软件重构颅脑钝器伤案例。通过分析颅内压力、脑组织von Mises应力和最大主应变等生物力学参数,对实际案例进行量化评价。结果案例1第一次用圆形木棍打击左颞顶部时,最大颅内压力为359 kPa,脑组织最大von Mises应力(3.03 kPa)位于左颞顶部,脑组织最大主应变(0.016)位于左颞顶部;第二次用方形木棒打击右颞部时,最大颅内压力为890 kPa,脑组织最大von Mises应力(14.79 kPa)位于右颞叶底部,脑组织最大主应变(0.103)位于右颞叶底部,在右颞顶骨、右颅中窝处发生线形骨折。案例2用圆形木棍分别打击前额部和左颞顶部时,最大颅内压力分别为370、1241 kPa,脑组织最大von Mises应力分别位于额叶(3.66 kPa)和左颞顶叶(26.73 kPa),脑组织最大主应变分别位于额叶(0.021)和左颞顶叶(0.116),在冠状缝左后方颅骨发生线形骨折。两个案例仿真结果的损伤评价指标超过其损伤阈值,所预测的脑损伤部位和骨折情况与尸体检验结果基本一致。结论有限元法能够量化评估颅脑钝器伤程度,与传统方法结合将成为法医颅脑损伤鉴定中有力的工具,也将成为实现司法鉴定出庭示证可视化的有效手段。