Zeitschrift für forensische Biomechanik

Abstrakt

Ein neuer Ansatz zur Fraktursimulation: Das elektromagnetisch zerbrechliche und wiederverwendbare Modell der menschlichen unteren Extremität

Geoffrey T Desmoulin, Fariha An-Nafee Rashid, Colin Ropchan, Jason Meitz, Kunj Upadhyaya und Sammy Yan

Hintergrund: Frakturen der unteren Extremitäten sind relativ häufige Verletzungen, die bei Sport- oder Autounfällen, Stürzen und anderen Situationen auftreten. Die häufigste Stelle für einen solchen Bruch ist das distale Drittel des Schienbeins. Zur Untersuchung von Bruchmechanismen wurden verschiedene Methoden eingesetzt, von Crashtests mit anthropometrischen Dummies bis hin zur Finite-Elemente-Modellierung. Im Rahmen dieser Studie wurde ein elektromagnetisches Modell der menschlichen unteren Extremität entwickelt, um einen Prototypen für die Prüfung von zusammengesetzten Brüchen an gewünschten Bruchstellen unter Kräften bereitzustellen, die denen einer echten menschlichen Tibiafraktur ähneln. Die Fähigkeit des Prototyps, einen solchen Bruch zu simulieren, wurde bewertet.
Methoden: Der Prototyp hatte realistische Abmessungen, Bruchstellen und Bruchlasten einer männlichen unteren Extremität des 50. Perzentils. Sowohl die Extremität als auch die Testbaugruppe wurden in SolidWorks (Dassault Systems, SOLIDWORKS Corp, Massachusetts, USA) modelliert. Das elektromagnetische Modell hatte ein unteres und ein oberes Segment mit dem dazwischen montierten Elektromagneten (APW Company, Rockway, New Jersey, USA). Ein Falltest wurde verwendet, um das Modell dynamisch zu testen.
Ergebnisse: Das Modell wurde unter verschiedenen Belastungen getestet und Spitzenkräfte, die zu einem Bruch führten, wurden identifiziert. Das Modell war nach jedem Bruch wiederverwendbar und eignet sich daher für wiederholte Tests.
Schlussfolgerung: In diesem Dokument werden die Eigenschaften des elektromagnetisch zerbrechlichen und wiederverwendbaren Modells menschlicher unterer Extremitäten, die Ergebnisse des Bruchs unter ähnlichen Kräften, die echte offene Frakturen menschlicher unterer Extremitäten verursachen, sowie Empfehlungen für die zukünftige Entwicklung des Modells vorgestellt.