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汽车碰撞容易对儿童颈部造成损伤,由于儿童颈部处于生长发育阶段,其颈部损伤比例比成年人更高,49.4%的颈部损伤是由于尾撞导致的。目前国内外对成人颈部的损伤研究较多,而对车辆尾撞中儿童颈部损伤研究较少。因此,开展汽车尾撞工况下儿童颈部损伤研究有助于提高儿童颈部的损伤防护。采用创新性方法将30个3-10岁的儿童颈部CT样本自动提取出能够代表颈椎椎骨复杂三维形态的几何标志点。依据各样本的几何标志点,利用主成分分析和回归的方法建立儿童颈部几何统计学模型。根据建立的模型,可以预测出不同年龄和颈部周长的儿童颈椎的空间几何形态。另外,运用混合线性模型统计了 30个模型的年龄、椎骨位置及两者之间相互作用对椎骨长度、宽度及椎体周长和椎体高度的影响显著性。依据6岁儿童的颈部CT数据,首先采用分块-投影的方式对具有复杂空间形态的颈椎椎骨划分了高质量的六面体网格,然后按照解剖学结构建立颈部的椎间盘、软骨、韧带和肌肉等网格模型;最后对建立的每一部分模型定义了材料的本构方程及相应参数,完成整个儿童颈椎有限元模型的建立。针对建立的颈部有限元模型,基于文献中的尸体试验数据依次对C0-C2、C4-C5、C6-C7以及整个颈椎进行仿真验证,验证结果表明建立的颈部模型具有较高的生物逼真度。为了使用经验证的有限元模型评价车辆尾撞工况下颈部的损伤情况,首先,在MYDYMO中建立了假人-座椅多体动力学模型,按照真实的尾撞工况进行仿真获得了假人颈椎底部的加速度曲线;然后,将获取的加速度曲线作为边界条件施加在有限元模型的T1颈椎段上进行尾撞工况下仿真;其次,根据仿真结果,分析头颈部有限元模型中各组织的生物力学响应及颈部损伤情况;最后,对座椅靠背的刚度和尾撞加速度曲线进行参数化仿真分析,分析参数变化对儿童颈部损伤的影响规律。