Erweiterte Computermodellierung für Hochgeschwindigkeits-Aufprallbelastung

Ziel der vorliegenden Studie war es, die Abhängigkeit von der Belastungsrate, die Lastverteilung und die Verletzungsmechanismen der C2-C3-Halswirbelsäuleneinheit zu untersuchen. Es wurde ein bio-realistisches Finite-Elemente-Modell der Bänder konstruiert, das eine umfassende geometrische Darstellung der Komponenten auf Gewebeebene und Materialgesetze berücksichtigt, die den Effekt der Belastungsrate, den Knochenbruch und das Versagen der Bänder einschließen. Das Modell wurde sowohl für quasi-statische als auch für dynamische Belastungsszenarien validiert. Die Studie lieferte vier wichtige Erkenntnisse: 1) Die Reaktion des Halswirbelsäulensegments ist abhängig von der Belastungsrate, da es bei verschiedenen Belastungsraten unterschiedliche Reaktionen zeigt; 2) Die Bänder sind die primäre tragende Struktur für Belastungen in der Ebene und aus der Ebene heraus; 3) Je nach Belastungsrate und -richtung stellen Kapselbänder und Gelenkfacetten anfällige Stellen dar, die bei komplexen Stoßbelastungen versagen können. 4) Dieses Modell liefert detaillierte biofidele kinematische und lokale Gewebereaktionen bis zum Versagen, was zu einer Verletzungsvorhersage bei größeren und kleineren Verletzungen führt.