Name: a test bed to examine helmet fit and retention and biomechanical measures of head and neck injury in simulated impact
Uploaded: 2017-09-21T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about A Test Bed to Examine Helmet Fit and Retention and Biomechanical Measures of Head and Neck Injury in Simulated Impact at JoVE.com

Wij nogmaals mijn dankbaarheid uitspreken financiering van de natuurwetenschappen en de Engineering onderzoek Raad (NSERC) van Canada (Discovery Grants 435921), de Pashby Sport veiligheid Fonds (2016: RES0028760), de Banting Research Foundation (Discovery Award 31214), () NBEC Inc. Canada), en de faculteit van techniek en faculteit Werktuigbouwkunde aan de Universiteit van Alberta.

1. helm past scenario's Arrangement <ol><li>definiëren passen scenario's worden bestudeerd op een antropometrisch test apparaat hoofd en de hals (Hybrid III 50e percentiel mannelijk) met een hoofdomtrek van 575 mm. 
	Opmerking: Een voorbeeld van vier fit scenario's wordt weergegeven in tabel 1 met helm posities overeenkomt met het cijfer 1. De voorwaartse en achterwaartse fit scenario's waren gebaseerd op definities van de juiste helm gebruik uit vorige epidemiolog...

<ol>
	<li>Thompson, D. C., Rivara, F. P., Thompson, R. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effectiveness+of+Bicycle+Safety+Helmets+in+Preventing+Head+Injuries:+A+Case-Control+Study.">Effectiveness of Bicycle Safety Helmets in Preventing Head Injuries: A Case-Control Study.</a> JAMA. 276 (24), 1968-1973 (1996).</li><li>Cripton, P. A., Dressler, D. M., Stuart, C. A., Dennison, C. R., Richards, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bicycle+helmets+are+highly+effective+at+preventing+head+injury+during+head+impact:+Head-form+accelerations+and+injury+criteria+for+helmeted+and+unhelmeted+impacts.">Bicycle helmets are highly effective at preventing head injury during head impact: Head-form accelerations and injury criteria for helmeted and unhelmeted impacts.</a> Accid. Anal. Prev. 70, 1-7 (2014).</li><li>Lee, R. S., Hagel, B. E., Karkhaneh, M., Rowe, B. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+systematic+review+of+correct+bicycle+helmet+use:+how+varying+definitions+and+study+quality+influence+the+results.">A systematic review of correct bicycle helmet use: how varying definitions and study quality influence the results.</a> Inj. Prev. 15 (2), 125-131 (2009).</li><li>Chang, L. -. T., Chang, C. -. H., Chang, G. -. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fit+effect+of+motorcycle+helmet+-+A+finite+element+modeling.">Fit effect of motorcycle helmet - A finite element modeling.</a> JSME Int. J. Ser. Solid Mech. Mater. Eng. 44 (1), 185-192 (2001).</li><li>Testing of Bicycle Helmets for Preadolescents. IRCOBI Conf. Proc Available from: <a target="_blank" href="https://trid.trb.org/view.aspx?id=1370437">https://trid.trb.org/view.aspx?id=1370437</a> (2015)</li><li>McIntosh, A. S., Lai, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Motorcycle+Helmets:+Head+and+Neck+Dynamics+in+Helmeted+and+Unhelmeted+Oblique+Impacts.">Motorcycle Helmets: Head and Neck Dynamics in Helmeted and Unhelmeted Oblique Impacts.</a> Traffic Inj. Prev. 14 (8), 835-844 (2013).</li><li>Olivier, J., Creighton, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bicycle+injuries+and+helmet+use:+a+systematic+review+and+meta-analysis.">Bicycle injuries and helmet use: a systematic review and meta-analysis.</a> Int. J. Epidemiol. 46 (1), 278-292 (2017).</li><li>Rivara, F. P., Thompson, D. C., Thompson, R. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Epidemiology+of+bicycle+injuries+and+risk+factors+for+serious+injury.">Epidemiology of bicycle injuries and risk factors for serious injury.</a> Inj. Prev. 3 (2), 110-114 (1997).</li><li>Ellena, T., Subic, A., Mustafa, H., Pang, T. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Helmet+Fit+Index+-+An+intelligent+tool+for+fit+assessment+and+design+customisation.">The Helmet Fit Index - An intelligent tool for fit assessment and design customisation.</a> Appl. Ergon. 55, 194-207 (2016).</li><li>Takhounts, E. G., Craig, M. J., Moorhouse, K., McFadden, J., Hasija, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+Brain+Injury+Criteria+(BrIC).">Development of Brain Injury Criteria (BrIC).</a> Stapp Car Crash J. 57, 243-266 (2013).</li><li>Eppinger, R., Sun, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Development of improved injury criteria for the assessment of advanced automotive restraint systems - II. , (1999).</li><li>Mertz, H. J., Irwin, A. L., Prasad, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biomechanical+and+scaling+bases+for+frontal+and+side+impact+injury+assessment+reference+values.">Biomechanical and scaling bases for frontal and side impact injury assessment reference values.</a> Stapp Car Crash J. 47, 155 (2003).</li><li>Newman, J. A., Beusenberg, M. C., Shewchenko, N., Withnall, C., Fournier, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Verification+of+biomechanical+methods+employed+in+a+comprehensive+study+of+mild+traumatic+brain+injury+and+the+effectiveness+of+American+football+helmets.">Verification of biomechanical methods employed in a comprehensive study of mild traumatic brain injury and the effectiveness of American football helmets.</a> J. Biomech. 38 (7), 1469-1481 (2005).</li><li>CPSC. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Safety Standard for Bicycle Helmets; Final Rule. , (1998).</li><li>Miller, N. R., Shapiro, R., McLaughlin, T. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+technique+for+obtaining+spatial+parameters+of+segments+of+biomechanical+systems+from+cinematographic+data.">A technique for obtaining spatial parameters of segments of biomechanical systems from cinematographic data.</a> J. Biomech. 13, 535-547 (1980).</li><li>Arun, K. S., Huang, T. S., Blostein, S. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Least-Squares+Fitting+of+Two+3-D+Point+Sets.">Least-Squares Fitting of Two 3-D Point Sets.</a> IEEE Trans. Pattern Anal. Mach. Intell. 9 (5), 698-700 (1987).</li><li>Smith, T. A., Halstead, P. D., McCalley, E., Kebschull, S. A., Halstead, S., Killeffer, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Angular+head+motion+with+and+without+head+contact:+implications+for+brain+injury.">Angular head motion with and without head contact: implications for brain injury.</a> Sports Eng. 18 (3), 165-175 (2015).</li><li>Butz, R., Dennison, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In-fibre+Bragg+grating+impact+force+transducer+for+studying+head-helmet+mechanical+interaction+in+head+impact.">In-fibre Bragg grating impact force transducer for studying head-helmet mechanical interaction in head impact.</a> J. Light. Technol. 33 (13), 8 (2015).</li><li>Butz, R. C., Knowles, B. M., Newman, J. A., Dennison, C. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+external+helmet+accessories+on+biomechanical+measures+of+head+injury+risk:+An+ATD+study+using+the+HYBRIDIII+headform.">Effects of external helmet accessories on biomechanical measures of head injury risk: An ATD study using the HYBRIDIII headform.</a> J. Biomech. 48 (14), 3816-3824 (2015).</li><li>Dennison, C. R., Wild, P. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Superstructured+fiber-optic+contact+force+sensor+with+minimal+cosensitivity+to+temperature+and+axial+strain.">Superstructured fiber-optic contact force sensor with minimal cosensitivity to temperature and axial strain.</a> Appl. Opt. 51, 1188-1197 (2012).</li><li>Dennison, C. R., Wild, P. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sensitivity+of+Bragg+gratings+in+birefringent+optical+fibre+to+transverse+compression+between+conforming+materials.">Sensitivity of Bragg gratings in birefringent optical fibre to transverse compression between conforming materials.</a> Appl. Opt. 49, 2250-2261 (2010).</li><li>Knowles, B. M., Yu, H., Dennison, C. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Accuracy+of+a+Wearable+Sensor+for+Measures+of+Head+Kinematics+and+Calculation+of+Brain+Tissue+Strain.">Accuracy of a Wearable Sensor for Measures of Head Kinematics and Calculation of Brain Tissue Strain.</a> J. Appl. Biomech. 33 (1), 2-11 (2017).</li><li>Nightingale, R. W., McElhaney, J. H., Richardson, W. J., Myers, B. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamic+responses+of+the+head+and+cervical+spine+to+axial+impact+loading.">Dynamic responses of the head and cervical spine to axial impact loading.</a> J. Biomech. 29, 307-318 (1996).</li><li>Padgaonkar, A. J., Krieger, K. W., King, A. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measurement+of+Angular+Acceleration+of+a+Rigid+Body+Using+Linear+Accelerometers.">Measurement of Angular Acceleration of a Rigid Body Using Linear Accelerometers.</a> J. Appl. Mech. 42 (3), 552-556 (1975).</li><li>SAE. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> J211 Instrumentation for Impact Test - Part 1: Electronic Instrumentation. , (2014).</li><li>Depreitere, B., Lierde, C. V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bicycle-related+head+injury:+a+study+of+86+cases.">Bicycle-related head injury: a study of 86 cases.</a> Accid. Anal. Prev. 36, 561-567 (2004).</li><li>Influence of Impact Velocity and Angle in a Detailed Reconstruction of a Bicycle Accident. Proc. 2012 Int. IRCOBI Conf. Biomech. Impacts Available from: <a target="_blank" href="https://lirias.kuleuven.be/handle/123456789/357473">https://lirias.kuleuven.be/handle/123456789/357473</a> (2012)</li><li>Newman, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Generalized+Model+for+Brain+Injury+Threshold+(GAMBIT).">A Generalized Model for Brain Injury Threshold (GAMBIT).</a> IRCOBI Conf. Proc. , (1986).</li><li>Newman, J. A., Shewchenko, N., Welbourne, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+proposed+New+Biomechanical+head+injury+assessment+function+-+the+maximum+power+index.">A proposed New Biomechanical head injury assessment function - the maximum power index.</a> Stapp Car Crash J. 44, 215-247 (2000).</li><li>NOCSAE. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Standard Test Method and Equipment used in Evaluating the Performance Characteristics of Protective Headgear/Equipment NOCSAE Doc (ND) 001- 11m12. , (2012).</li><li>Cobb, B. R., MacAlister, A., Young, T. J., Kemper, A. R., Rowson, S., Duma, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitative+comparison+of+Hybrid+III+and+National+Operating+Committee+on+Standards+for+Athletic+Equipment+headform+shape+characteristics+and+implications+on+football+helmet+fit.">Quantitative comparison of Hybrid III and National Operating Committee on Standards for Athletic Equipment headform shape characteristics and implications on football helmet fit.</a> Proc. Inst. Mech. Eng. Part P J. Sports Eng. Technol. 229 (1), 39-46 (2015).</li><li>Cobb, B. R., Zadnik, A. M., Rowson, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparative+analysis+of+helmeted+impact+response+of+Hybrid+III+and+National+Operating+Committee+on+Standards+for+Athletic+Equipment+headforms.">Comparative analysis of helmeted impact response of Hybrid III and National Operating Committee on Standards for Athletic Equipment headforms.</a> Proc. Inst. Mech. Eng. Part P J. Sports Eng. Technol. 230 (1), 50-60 (2016).</li><li>de Jager, M., Sauren, A., Thunnissen, J., Wismans, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Global+and+a+Detailed+Mathematical+Model+for+Head-Neck+Dynamics.">Global and a Detailed Mathematical Model for Head-Neck Dynamics.</a> Proc. Stapp Car Crash Conf. 40, 269-281 (1996).</li><li>Aare, M., Halldin, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+New+Laboratory+Rig+for+Evaluating+Helmets+Subject+to+Oblique+Impacts.">A New Laboratory Rig for Evaluating Helmets Subject to Oblique Impacts.</a> Traffic Inj. Prev. 4 (3), 240-248 (2003).</li></ol>

Hier, passen methoden voor behandelende helm in gesimuleerde Caudiverbera hoofd effecten worden gepresenteerd. Helm passen werd gekwantificeerd met fit krachtsensors effecten werden gesimuleerd met een ATD proefhoofd en de nek op een daling van de begeleide toren en helm beweging met hoge snelheid video werd gevolgd. Gevolgen van de verschillende scenario's werden gesimuleerd onder verschillende fit scenario's te onderzoeken van de effecten op biomechanische maatregelen van helm past.
De helm ...

Meest epidemiologische bewijs suggereert fietshelmen bieden bescherming tegen hoofdletsel voor fietsers van alle leeftijden1. De biomechanische literatuur presenteert het consistente thema dat het Caudiverbera hoofd relatief minder ernstige hoofd/hersenletsel secundaire gevolgen hebben voedt, ten opzichte van de onbeschermde (un-Caudiverbera) hoofd2. Sommige onderzoek suggereert dat arme helm pasvorm geassocieerd met een verhoogd risico op hoofdletsel3 wordt, hetgeen impliceert dat helmen zijn het effectiefst wanneer behoorlijk passen. Afhankelijk van de criteria gebruikt om te definiëren goede helm pasvorm, onjuiste valhelm bleek te zijn maar liefst 64 procent onder Caudiverbera fietsers3. Ondanks het epidemiologische bewijs suggereert dat helm passen is relevant in de ernst of de waarschijnlijkheid van hoofdletsel bij een botsing, is er minimale experimenteel werk beoordelen in een gecontroleerde laboratorium omgeving al of niet de juiste helm past of helm retentie heeft een significant effect op biomechanische maatregelen van letsel. Een gerelateerde studie onderzoekt het effect van motorfiets helm formaatgrepen tijdens Caudiverbera effecten gesimuleerd met een eindige elementen model4. Een andere gerelateerde studie onderzoekt het effect van helm formaatgrepen tijdens experimentele effecten5 terwijl het gebruiken van druk gevoelige film te kwantificeren fit krachten in voetbal helmen. Het effect van retentie systemen in fiets- en motorfiets helm effecten geweest onderzochte6,7, evenals een achterwaartse fit scenario voor door6.
Ons werk stelt methoden te bestuderen van het effect van fiets helm past op het risico van verwonding met helm past krachtsensors gesimuleerd van effecten met een antropometrisch hoofd en nek en stereoscopische hoge snelheid camera's. De doelstellingen van onze voorgestelde methoden zijn om te kwantificeren pasvorm en evalueren van het risico van verwonding in verschillende realistische effect scenario's. In tegenstelling tot aanverwante methoden onderzoekt ons werk fiets helm past, waar het gebruik van de juiste helm is gevarieerd. Vergelijkbaar met vorige methoden, hoofd kinematica worden bepaald; laden van de nek en hoofd-helm verplaatsingen zijn echter ook gekwantificeerd. Hoewel de epidemiologie van nekletsel in fietsen suggereert dat nek verwondingen zeldzaam zijn, ze hebben de neiging te worden geassocieerd met meer ernstige hoofd effecten en hospitalisatie8,9. Het bewijs is gemengd of valhelm tarieven van nek schade8 vermindert en geen van de aangehaalde epidemiologische studies kwantificeren aspecten van helm past. Gezien het feit dat nekletsel in de wielersport heeft de neiging te worden geassocieerd met meer ernstige ongevallen en die helm past is niet onderzocht in de nek schade epidemiologie, zijn methoden voor de behandeling van zowel de hoofd en de nek schade waardevol in biomechanische onderzoek. Dergelijke experimentele methoden kunnen worden gebruikt in biomechanische studies die een aanvulling op epidemiologische studies die niet in alle gevallen controle voor de ernst van de gevolgen of helm past.
In ons werk, is een nieuwe methode van de controle van de relatieve bewegingen tussen de kop en helm tijdens botsing ontwikkeld. De mogelijkheid om te controleren of al dan niet de helm op het hoofd beweegt kan geven waardevolle inzicht in zowel de stabiliteit van de helm en de blootstelling van de onbeschermde hoofd tot letsel tijdens botsing. In een studie onderzoekt helm passen, zijn helm stabiliteit en hoofd blootstelling bijzonder waardevol zijn bij het beoordelen van de prestaties van de helm. In tegenstelling tot gerelateerd werk, verschillende effect en pasvorm zal scenario's nadruk op gevarieerde helm positionering ook worden getest.
Op dit moment, is juiste helm past subjectief en nonspecifically gedefinieerd. In het algemeen wordt goede helm past gekenmerkt door stabiliteit en positie. De helm moet bestand zijn tegen beweging eens beveiligd en opgeslagen op het hoofd, en moet zich zodanig dat niet onder de wenkbrauwen vallen en het voorhoofd niet overmatig is blootgesteld. Bovendien moet ongeveer een-vinger breedte van de ruimte tussen de kin en Evening3past. Maatregelen van quantifying helm past zijn niet wijdverspreid; dan kracht, methoden helm pasvorm kunnen vergelijken op basis van het hoofd en helm geometrie vergelijken. Een dergelijke methode is de helm past Index voorgesteld door Ellena et al. 10. onze voorgestelde methode voor het kwantificeren van de helm fit, fit krachtsensors, maakt u een objectieve middel verschillende helm past scenario's in de vorm van gemiddelde en standaardafwijking van krachten uitgeoefend op de kop te vergelijken. Deze pasvorm dwingen waarden vertegenwoordigen de luchtdichtheid van een helm, evenals de variatie van krapte ervaren op het hoofd. Deze sensoren bieden een kwantitatieve vergelijking van krachten die kan worden gemaakt tussen verschillende fit scenario's. Een veilige strakke montage helm zou hogere krachten geven terwijl een losse helm zou het weergeven van lagere krachten. Deze methode van fit kracht meting is vergelijkbaar met de gemiddelde passen Index voorgesteld door Jadischke5. Jadischke de methoden gebruiken echter druk gevoelige film. De optische sensoren we presenteren toestaan onopvallend meting van fit kracht rond het hoofd of de helm.
Voor de certificering van helmen, is een helm beveiligd op een geïnstrumenteerde botslichaam, die vervolgens wordt verhoogd tot een bepaalde hoogte te laten vallen. Het hoofd en de helm is vervolgens onderworpen aan een daling van de vrije val op een aambeeld tijdens het opnemen van lineaire acceleratie. Hoewel meestal niet gebruikt in de helm industriestandaarden, werden een Hybrid III hoofd (botslichaam) en hals vergadering gebruikt in dit werk, met een daling van de begeleide toren te simuleren van de effecten. In tegenstelling tot de standaards die meestal lineaire bewegingen gebruiken, de vorm van een hoofd versnellingsmeter matrix maakt het ook mogelijk de bepaling van Rotationele kinematica, een belangrijke parameter in het voorspellen van de kans op diffuus hersenletsel, met inbegrip van hersenschudding11 . Door meting van zowel lineaire versnelling en roterende acceleratie en snelheid, kunnen schattingen van ernstige focal en diffuse hoofdletsel worden gemaakt door het vergelijken van kinematica aan de verschillende voorgestelde kinematica gebaseerde letsel bepalingsmethoden in de literatuur 12 , 13. terwijl het botslichaam was oorspronkelijk ontwikkeld voor het auto crash testen, het gebruik ervan in de helm beoordeling en schatting van hoofdletsel risico in Caudiverbera effect is goed gedocumenteerd2,14. De gevolgen simulatie setup bevat ook een bovenste nek belasting cel, waardoor de krachten en momenten geassocieerd met nekletsel te meten. Nek verwondingsrisico kan vervolgens worden geschat door nek kinetiek te letsel assessment gegevens vergelijken van auto schade gegevens12,13.
Een methode voor het bijhouden van helm beweging ten opzichte van het hoofd tijdens botsing met hoge snelheid video wordt ook voorgesteld. Op dit moment bestaan geen kwantitatieve methoden om te evalueren van helm stabiliteit tijdens botsing. De Consumer Product Safety Commissie (CPSC)15 fiets helm standaard een positionele stabiliteitsproef op wordt aangedrongen, maar is niet vertegenwoordiger van een effect. Bovendien, al dan niet de helm komt uit het botslichaam is het enige resultaat gemeten door de test. Ongeacht Gasbedwelming met behulp van het hoofd letsel, kan een helm nog passeren, zolang blijft het op het botslichaam tijdens proeven. De voorgestelde methode voor het bijhouden van helm verkeer is vergelijkbaar met helm positie Index (HPI)15 en meet de afstand tussen de rand van een helm en het voorhoofd. De verplaatsing van deze hoofd-helm wordt bijgehouden met behulp van de high-speed video-opnames in de gehele gevolgen met het oog op een vertegenwoordiging van de helm stabiliteit en hoofd blootstelling tijdens botsing. Met behulp van directe lineaire transformatie (DLT)16 en één waarde ontleding (SVD)17 methoden, worden markeringen bijgehouden van twee camera 'som de puntlocaties in drie-dimensionale ruimte, en vervolgens de relatieve verplaatsing tussen helm en hoofd.
Verschillende gevolgen ernst en pasvorm parameters worden onderzocht. De impact scenario's omvatten twee impact snelheden, twee invloed aambeeld oppervlakken en torso-eerste zowel hoofd-als eerste effecten. Naast een typische platte aambeeld oppervlak, is ook een schuine aambeeld-effect gesimuleerd om een kracht van de tangentiële component. Een romp-eerste effect, in tegenstelling tot een hoofd-eerste effect, is opgenomen om het simuleren van een scenario waarin een rider's schouder de grond vóór het hoofd, op dezelfde manier uitgevoerd in eerdere werk18aanstuurt. Ten slotte, deze vier helm past scenario's worden onderzocht: een regular fit, een oversized pasvorm, een voorwaartse pasvorm en een achterwaartse pasvorm. In tegenstelling tot eerdere werk is helm op het hoofd plaatsen een onderzochte parameter, evenals de helm pasvorm en de helm grootte.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Hybrid III Headform</td>
			<td>Humanetics/Jasti-Utama</td>
			<td>N/A</td>
			<td>50th Percentile ATD, for impact simulation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hybrid III Neck</td>
			<td>Humanetics/Jasti-Utama</td>
			<td>N/A</td>
			<td>50th Percentile ATD, for impact simulation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Linear Accelerometers</td>
			<td>Measurement Specialties</td>
			<td>64C-2000-360</td>
			<td>for head acceleration measurement</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Upper Neck Load Cell</td>
			<td>mg Sensor</td>
			<td>N6ALB11A</td>
			<td>for neck load measurement</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>High Speed Camera</td>
			<td>Vision Research</td>
			<td>v611</td>
			<td>for motion capture</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Camera Lens</td>
			<td>Carl Zeiss</td>
			<td>N/A</td>
			<td>50 mm f1/.4, for motion capture</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Camera Lens</td>
			<td>Carl Zeiss</td>
			<td>N/A</td>
			<td>100 mm f/2.0, for motion capture</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bicycle Helmet</td>
			<td>Bell</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Traverse</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Data Acquisition System</td>
			<td>National Instruments</td>
			<td>PXI 6251</td>
			<td>for Hybrid III signal acquisition</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Head Impact Drop Tower</td>
			<td>University of Alberta</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Custom-designed, for impact simulation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Optical Interrogator</td>
			<td>Smart Fibres Ltd.</td>
			<td>N/A</td>
			<td>SmartScan, for optical sensor force measurement</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fit Force Sensor</td>
			<td>University of Alberta</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Custom-designed, for measuring helmet fit forces</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a test bed to examine helmet fit and retention and biomechanical measures of head and neck injury in simulated impact

Conventionele wijsheid en de taal in internationale helm normen voor taaltests en taaldiploma's suggereren dat de juiste helm past en retentie tijdens een botsing zijn belangrijke factoren bij de bescherming van de drager van de helm van de effect-veroorzaakte schade. Dit manuscript wil onderzoeken gevolgen-geïnduceerde letsel mechanismen in verschillende helm past scenario's door middel van analyse van gesimuleerde Caudiverbera effecten met een antropometrisch test-apparaat (ATD), een matrix van botslichaam versnelling omvormers en nek kracht / moment omvormers, een dubbele hoge snelheid camerasysteem en helm-fit krachtsensors ontwikkeld in onze onderzoeksgroep op basis van Bragg roosters in optische vezel. Om na te bootsen effecten, vallen een geïnstrumenteerde proefhoofd en de flexibele hals langs het spoor van een lineaire gids op een aambeeld. Het test-bed staat simulatie van hoofd effect bij snelheden tot 8.3 m/s, op effect oppervlakken die zowel vlakke als gebogen. Het botslichaam is passen bij een helm en verschillende fit scenario's kunnen worden gesimuleerd door het kader specifieke aanpassingen aanbrengen in de helm positie index en/of de grootte van de helm. Om te kwantificeren helm retentie, is de beweging van de helm op het hoofd gekwantificeerd aan de hand van de post-hoc beeldanalyse. Om te kwantificeren van hoofd en nek schade potentiële, worden biomechanische maatregelen op basis van botslichaam versnelling en nek kracht/moment gemeten. Deze biomechanische maatregelen, door middel van vergelijking met gevestigde menselijke tolerantie curven, het risico van ernstige levensbedreigende en/of diffuus licht hersenletsel kunnen inschatten en osteoligamentous nek schade. Om onze kennis is het gepresenteerde test-bed de eerste ontwikkeld speciaal voor de beoordeling van de biomechanische effecten op hoofd en nek schade ten opzichte van de helm past en retentie.

Fit kracht meting Voor elk scenario past, past kracht meting werd verricht op de locatie van elke sensor (Figuur 12) en een t-toets, ongelijke varianties, werd uitgevoerd om te bepalen van betekenis (p &#60; 0,05). De gemiddelde standaarddeviatie voor alle metingen was ± 0.14 N. hoger fit krachten geven een smallere pasvorm.
Kinematische hoofd en nek kinetische gegevens<...

Watch this Scientific Journal Video about A Test Bed to Examine Helmet Fit and Retention and Biomechanical Measures of Head and Neck Injury in Simulated Impact at JoVE.com

A Test Bed to Examine Helmet Fit and Retention and Biomechanical Measures of Head and Neck Injury in Simulated Impact

Een Test-Bed helm Fit en retentie en biomechanische maatregelen van hoofd- en nekletsel in gesimuleerde gevolgen te onderzoeken

Met behulp van een antropometrisch hoofd en de nek, optische vezel gebaseerde pasvorm dwingen omvormers, een array van hoofd versnelling en nek kracht/moment omvormers, en een dubbele hoge snelheid camerasysteem, presenteren wij onze een proefbank helm retentie en effecten op biomechanische te studeren maatregelen van hoofd en nek letsel secundair aan hoofd effect.

Conventional wisdom and the language in international helmet testing and certification standards suggest that appropriate helmet fit and retention during ...

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Creating Two-Dimensional Patterned Substrates for Protein and Cell Confinement

Het creëren van twee-dimensionale Patterned Substraten voor eiwit en Cell opsluiting

Microcontact printing provides a rapid, highly reproducible method for the creation of well-defined patterned substrates.1  While microcontact printing ...

Design of a Cyclic Pressure Bioreactor for the Ex Vivo Study of Aortic Heart Valves

Design of a Cyclic Pressure Bioreactor for the Ex Vivo Study of Aortic Heart Valves

Ontwerp van een Cyclic Pressure Bioreactor voor de Ex Vivo Studie van Aorta hartkleppen

The aortic valve, located between the left ventricle and the aorta, allows for unidirectional blood flow, preventing backflow into the ventricle. Aortic ...

Directed Cellular Self-Assembly to Fabricate Cell-Derived Tissue Rings for Biomechanical Analysis and Tissue Engineering

Gericht Cellular Self-Assembly to Cell-Derived weefsel Rings fabriceren voor Biomechanische Analyse en Tissue Engineering

Each year, hundreds of thousands of patients undergo coronary artery bypass surgery in the United States.1 Approximately one third of these patients do ...

Ferromagnetic Bare Metal Stent for Endothelial Cell Capture and Retention

Ferromagnetische Bare Metal Stent voor endotheelcellen Capture and Retention

Rapid endothelialization of cardiovascular stents is needed to reduce stent thrombosis and to avoid anti-platelet therapy which can reduce bleeding risk. ...

Training Persons with Spinal Cord Injury to Ambulate Using a Powered Exoskeleton

Het trainen van personen met Spinal Cord Injury om ambulate gebruik van een elektrische Exoskeleton

Powered exoskeletons have become available for overground ambulation in persons with paralyses due to spinal cord injury (SCI) who have intact upper ...

Biomechanical Characterization of Human Soft Tissues Using Indentation and Tensile Testing

Biomechanische karakterisering van menselijke zachte weefsels met behulp van inspringen en Trekproeven

Regenerative medicine aims to engineer materials to replace or restore damaged or diseased organs. The mechanical properties of such materials should ...

An Experimental and Finite Element Protocol to Investigate the Transport of Neutral and Charged Solutes across Articular Cartilage

Een experimentele en Finite Element Protocol bij het vervoer van neutrale en geladen opgeloste stoffen over gewrichtskraakbeen Onderzoek

Osteoarthritis (OA) is a debilitating disease that is associated with degeneration of articular cartilage and subchondral bone. Degeneration of articular ...

A Microfluidic Flow Chamber Model for Platelet Transfusion and Hemostasis Measures Platelet Deposition and Fibrin Formation in Real-time

Een microfluïdische Flow Kamer Model voor trombocytentransfusie en hemostase Maatregelen afzetting van trombocyten en fibrine Formation in real-time

Microfluidic models of hemostasis assess platelet function under conditions of hydrodynamic shear, but in the presence of anticoagulants, this analysis is ...

Retroductal Nanoparticle Injection to the Murine Submandibular Gland

Retroductal Nanoparticle injectie aan de lymfkliertest submandibulaire klier

Two common goals of salivary gland therapeutics are prevention and cure of tissue dysfunction following either autoimmune or radiation injury. By locally ...

Seeding and Implantation of a Biosynthetic Tissue-engineered Tracheal Graft in a Mouse Model

Zaaien en implantatie van een Biosynthetic weefsel-engineered tracheale Graft in een muismodel

Treatment options for congenital or secondary long segment tracheal defects have historically been limited due to an inability to replace functional ...