بررسی مکانیکی آسیب ضربه وارد بر مغز انسان در اثر برخورد توپ فوتبال با کمک مدل سه بعدی

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تبریز، تبریز

2 استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

3 کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

doi
10.22034/jmeut.2024.60659.3384
چکیده

ضربه مغزی یکی از شایع­ترین آسیب­هایی است که جان انسان را تهدید می‌کند که در فوتبال نیز دیده می‌شود. در این پژوهش یک مدل المان محدود از ضربه مغزی ارائه شده است که در آن بافت مغز به صورت هایپر ویسکوالاستیک غیرخطی با همسانگردی عرضی بر اساس مدل مونی-ریولین تعریف شد. مدل سه‌بعدی مغز از تصاویر MRI استخراج شد و شبیه‌سازی المان محدود در نرم‌افزار LS-DYNA صورت گرفت. نتایج نشان داد که در ضربه از ناحیه جانبی، فشار و نیروی وارده سریع‌تر گسترش‌ می‌یابد و مغز دچار آسیب شدیدتری می‌شود. همچنین، نشان داده شد که در صورت متعامد بودن جهت ضربه با جهت‌گیری فیبرهای آکسون، بافت مغز تنش بیشتری را تجربه می‌کند. علاوه بر این، مشاهده شد که در ضربه جلویی که فیبرهای آکسون هم‌راستا با جهت ضربه قرار دارند به دلیل تغییر شکل بزرگ مغز، فشار در محل آسیب مثبت و در محل مقابل آسیب منفی می‌شود. در ضربه جانبی که متعامد بر فیبرها بود، رفتار فشار محل آسیب و مقابل آسیب مشابه بود.