换一批成人直立位双足坠地跨高度骨骼损伤机制的有限元分析
Finite element analysis of skeletal injury mechanisms in adult standing positions with both feet landed on the ground
摘要目的:高坠的普遍性与复杂性给高坠损伤分析带来困难,目前主要依靠法医通过尸体解剖进行损伤分析.有限元方法(finite element method,FEM)可揭示高坠人体骨骼损伤机制及其与坠落高度的关系,为法医学高坠人体损伤分析、损伤机制判定及坠落场景重建提供依据.方法:以成人直立位双足坠地作为研究样例,基于FEM,采用全人体安全模型(total human model for safety,THUMS),模拟从1～50 m高度向刚性地面双足坠地的过程.采用von Mises应力分析、Logistic回归拟合及层次聚类分析,系统研究骨骼的生物力学响应.结果:直立位高坠时人体应力集中区域呈纵轴轴向分布,且存在双路径传导机制.足部、胫骨两端、股骨颈及脊柱呈现"阶跃响应",骨折风险在临界高度发生剧变.利用Logistic回归成功建立了腓骨两端、骨盆及颅骨的骨折风险高度预测模型.腓骨两端的骨折风险随高度增加最快,颅骨次之,骨盆的骨折风险增加最慢但也显著.结合层次聚类与生物力学机制分析,将坠落高度分为5个群集,对应3个阶段:局部耗散阶段(＜7m)、轴向传导阶段(7～16m)和全身复合损伤阶段(＞16 m).结论:FEM可揭示直立位双足坠地时骨骼损伤的双路径传导机制,所建立的骨折风险高度预测模型和损伤模式-高度映射模型可为法医学坠落高度推断提供生物力学依据.
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关键词
法医损伤学高坠跨高度有限元方法骨骼生物力学forensic traumatologyhigh fallcross-heightfinite element methodskeletal biomechanics
栏目名称
DOI
10.11817/j.issn.1672-7347.2025.250450
发布时间
2026-03-12（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）
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