Tải trọng biến dạng cao trên các vật liệu sinh học cấu trúc

W. G. Proud1,2, T.-T. N. Nguyen1,2, C. Bo1,2, B. J. Butler1,3, R. L. Boddy1,3, A. Williams4, S. Masouros1,5, K. A. Brown1,3,6
1The Royal British Legion Centre for Blast Injury Studies, Imperial College London, London, UK
2Institute of Shock Physics, Imperial College London, London, UK
3Surfaces, Microstructure and Fracture Group, Cavendish Laboratory, University of Cambridge, Cambridge, UK
4Department of Veterinary Medicine, Veterinary School, University of Cambridge, Cambridge, UK
5Department of Bioengineering, Imperial College London, London, UK
6Department of Chemistry, The University of Texas at Austin, Austin, USA

Tóm tắt

Cơ thể con người có thể bị chịu tác động của gia tốc mạnh mẽ do vụ nổ gây ra bởi đạn dược quân sự hoặc tai nạn. Sóng nổ gây chấn thương và chấn thương do va chạm có thể được sinh ra bởi sự tác động mạnh mẽ của các vật thể vào cơ thể con người. Những biểu hiện lâm sàng lâu dài của chấn thương do vụ nổ có thể khác biệt đáng kể về bản chất và mức độ so với những người chịu đựng những tổn thương ít nghiêm trọng hơn. Tương tự, tổn thương ở các chi dưới của những người bị chấn thương trong các sự cố nổ nói chung nghiêm trọng hơn so với những người ngã từ độ cao. Những hiện tượng này làm tăng nhu cầu hiểu biết về tác động ngắn hạn và dài hạn của tải trọng cơ học thoáng qua đến các cấu trúc sinh học của cơ thể con người. Bài báo này tổng quan về một số kết quả từ cuộc khảo sát hợp tác về chấn thương do vụ nổ. Nhu cầu về dữ liệu theo thời gian, mô hình cơ học thích hợp, đặc tính vật liệu và tác động sinh học được trình bày. Việc sử dụng một loạt các nền tảng tải trọng, máy thử nghiệm toàn cầu, trọng lượng rơi, thanh Hopkinson và các mô phỏng chấn thương chuyên dụng được cung cấp.

Từ khóa

#chấn thương do vụ nổ #tải trọng cơ học #mô hình hóa cơ học #vật liệu sinh học #tác động sinh học

Tài liệu tham khảo

Owens, B. D., Kragh Jr., J. F., Macaitis, J., Svoboda, S. J. & Wenke, J. C. 2007 J. Orthop. Trauma 21, 254–257. Ramasamy, A., Harrisson, S., Lasrado, I. & Stewart, M. P. 2009 Injury 40, 493–497. Ramasamy A, Hill A M, Masouros S D, Gibb I, Bull A M J and Clasper J C 2011 J. R. Soc. Interface 8 689–698. Proud WG (2013) J R Army Med Corps 159:i4–i9. Meyers MA (1994) Dynamic Behavior of Materials, Wiley, New York. Singleton, J. A., Gibb, I. E., Hunt, N. C., Bull, A. M. J. & Clasper, J. C. 2013 BMJ Open, 3, e003130. Risdall, J. E. & Menon, D. K. 2011 Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci, 366, 241–250. Alfieri, K. A., Forsberg, J. A. & Potter, B. K. 2012 Bone Joint Res., 1, 192–197. Masouros, S.D., Brown, K.A, Clasper, J. and Proud, W.G. 2013, Proc. ICE Eng. Comput. Mech. 166, 113–118. T.-T.N. Nguyen, T. Davey, and W.G. Proud: Proceedings of New Trends in Research of Energetic Materials, Pardubice, Czech Republic, 2014, pp. 351–58. M. Rogers: Proceedings of the 11th International Symposium in Shock Tubes and Shock Waves, University of Washington Press, Seattle, 1977. G. Kinney, and K. Graham. 1985, Explosive Shock in Air. Springer, Berlin. C. Bo, N. Newell, T.-T. Nguyen, B. Butler, J. Wilgeroth, J. Balzer, S. Masouros, A. Bull, A. Phillips, A. Jardine, A. Williams, S. Rankins, K. Brown, and W. Proud: Proceedings of New Trends in Research of Energetic Materials, Czech Republic, 2013. L. Sadwin and M. Swisdak, Jr.: Proceedings of New Trends in Research of Energetic Materials, Czech Republic, 2014. T.-T. Nguyen, J. Wilgeroth, and W. Proud: Proceedings of 18th Biennial International Conference of the APS Topical Group on Shock Compression of Condensed Matter held in conjunction with the 24th Biennial International Conference of the International Association for the Advancement of High Pressure Science and Technology (AIRAPT), Seattle, 2014. P. Cooper. 1997 Explosives Engineering, Wiley-VCH, New York. T.-T. Nguyen, T. Davey, and W. Proud: Proceedings of New Trends in Research of Energetic Materials, Pardubice, Czech Republic, 2014. A. Ramasamy, A.M. Hill, and S.D. Masouros: J. Bone Joint Surg., 2013, vol. 95, pp. e25–27. S.D. Masouros, N. Newell, and A. Ramasamy: Ann. Biomed. Eng., 2013, 41:1957–1967. D.R. Richmond and C.S. White: The Symposium on Effectiveness Analysis Techniques for Non-nuclear Warheads Against Surface Targets, Dahlgren, USA, 1962. Bass C R, Rafaels K A and Salzar R S, 2008, J Trauma 65 604–615. C. Bo, A. Williams, S. Rankin, W.G. Proud, and K.A. Brown: J. Phys., 2014. DOI:10.1088/1742-6596/500/10/102001. Bo, C., Balzer, J., Brown, K. A., Walley, S. M., & Proud, W. G. 2011 Eur Phys J Appl Phys 55, 1–5. Cipriano CA, Pill SG, Keenan MA (2009) J Am Acad Orthop Surg 17:689–697. Jackson WM, Aragon AB, Bulken-Hoover JD, Nesti LJ, Tuan RS, J. Orthop. Res. 2009, 27:1645–1651. Delius, M 1994 Shock Waves 4 55–72. Kodama, T, Hamblin M R and Doukas, A G 2000 Biophys. J. 79 1107–1122. Christopherson GT, and Nesti LJ, Stem Cell Res. Ther. 2011, 2:40. J.H. McElhaney: (1966) J Appl Physiol 21:1231–36. S.F. Mattucci, J.A. Moulton, N. Chandrashekar, and D.S. Cronin: (2012) J Mech Behav Biomed Mater 10:216–26. T.J. Bonner, N. Newell, A.D. Pullen, A.M.J. Bull, and S.D. Masouros: Proceedings of the International Research Council on the Biomechanics of Injury Conference, 2013, vol. 134. S.D. Masouros, N. Newell, T.J. Bonner, A. Ramasamy, A.M. Hill, A.T.H. West, J.C. Clasper, and A.M.J. Bull: Proceedings of the IRCOBI Conference in Dublin, Ireland, 2012.