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Evaluation of the Whole Body Spine Response to Sub-Injurious Vertical Loading
Annals of Biomedical Engineering ( IF 3.8 ) Pub Date : 2020-10-22 , DOI: 10.1007/s10439-020-02656-0
Kyle A Ott 1 , Constantine K Demetropoulos 1 , Mary E Luongo 1 , Jack M Titus 2 , Andrew C Merkle 1 , David G Drewry 1
Affiliation  

It is critical to understand the relationship between under-body blast (UBB) loading and occupant response to provide optimal protection to the warfighter from serious injuries, many of which affect the spine. Previous studies have examined component and whole body response to accelerative based UBB loading. While these studies both informed injury prediction efforts and examined the shortcomings of traditional anthropomorphic test devices in the evaluation of human injury, few studies provide response data against which future models could be compared and evaluated. The current study examines four different loading conditions on a seated occupant that demonstrate the effects of changes in the floor, seat, personal protective equipment (PPE), and reclined posture on whole body post-mortem human surrogate (PMHS) spinal response in a sub-injurious loading range. Twelve PMHS were tested across floor velocities and time-to-peak (TTP) that ranged from 4.0 to 8.0 m/s and 2 to 5 ms, respectively. To focus on sub-injurious response, seat velocities were kept at 4.0 m/s and TTP ranged from 5 to 35 ms. Results demonstrated that spine response is sensitive to changes in TTP and the presence of PPE. However, spine response is largely insensitive to changes in floor loading. Data from these experiments have also served to develop response corridors that can be used to assess the performance and predictive capability of new test models used as human surrogates in high-rate vertical loading experiments.



中文翻译:

评估全身脊柱对亚损伤垂直负荷的反应

了解车身下方爆炸 (UBB) 载荷与乘员反应之间的关系至关重要,以便为作战人员提供最佳保护,使其免受严重伤害,其中许多伤害会影响脊柱。以前的研究已经检查了组件和全身对基于加速 UBB 加载的响应。虽然这些研究为伤害预测工作提供了信息,并检查了传统拟人化测试设备在评估人体伤害方面的缺点,但很少有研究提供可以比较和评估未来模型的响应数据。目前的研究检查了坐着的乘员的四种不同负载条件,证明了地板、座椅、个人防护设备 (PPE) 变化的影响,和斜倚姿势对亚损伤负荷范围内全身尸检人体替代物 (PMHS) 脊柱反应的影响。12 个 PMHS 分别在 4.0 到 8.0 m/s 和 2 到 5 ms 的地板速度和峰值时间 (TTP) 范围内进行了测试。为了关注亚损伤反应,座椅速度保持在 4.0 m/s,TTP 范围为 5 到 35 ms。结果表明,脊柱反应对 TTP 的变化和 PPE 的存在敏感。然而,脊柱反应在很大程度上对地板负荷的变化不敏感。这些实验的数据还有助于开发响应通道,可用于评估在高速垂直加载实验中用作人类替代品的新测试模型的性能和预测能力。12 个 PMHS 分别在 4.0 到 8.0 m/s 和 2 到 5 ms 的地板速度和峰值时间 (TTP) 范围内进行了测试。为了关注亚损伤反应,座椅速度保持在 4.0 m/s,TTP 范围为 5 到 35 ms。结果表明,脊柱反应对 TTP 的变化和 PPE 的存在敏感。然而,脊柱反应在很大程度上对地板负荷的变化不敏感。这些实验的数据还有助于开发响应通道,可用于评估在高速垂直加载实验中用作人类替代品的新测试模型的性能和预测能力。12 个 PMHS 分别在 4.0 到 8.0 m/s 和 2 到 5 ms 的地板速度和峰值时间 (TTP) 范围内进行了测试。为了关注亚损伤反应,座椅速度保持在 4.0 m/s,TTP 范围为 5 到 35 ms。结果表明,脊柱反应对 TTP 的变化和 PPE 的存在敏感。然而,脊柱反应在很大程度上对地板负荷的变化不敏感。这些实验的数据还有助于开发响应通道,可用于评估在高速垂直加载实验中用作人类替代品的新测试模型的性能和预测能力。结果表明,脊柱反应对 TTP 的变化和 PPE 的存在敏感。然而,脊柱反应在很大程度上对地板负荷的变化不敏感。这些实验的数据还有助于开发响应通道,可用于评估在高速垂直加载实验中用作人类替代品的新测试模型的性能和预测能力。结果表明,脊柱反应对 TTP 的变化和 PPE 的存在敏感。然而,脊柱反应在很大程度上对地板负荷的变化不敏感。这些实验的数据还有助于开发响应通道,可用于评估在高速垂直加载实验中用作人类替代品的新测试模型的性能和预测能力。

更新日期:2020-10-30
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