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Modelado Computacional de Estructuras Óseas del Cráneo y Simulación de Fracturas Craneales Usando el Modelo de Cabeza YEAHM

Autores: Barbosa, Alcino; Fernandes, Fábio A. O.; Alves de Sousa, Ricardo J.; Ptak, Mariusz; Wilhelm, Johannes

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2020

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Acceso abierto

Artículo científico
2020

Modelado Computacional de Estructuras Óseas del Cráneo y Simulación de Fracturas Craneales Usando el Modelo de Cabeza YEAHM


Categoría

Ciencias Naturales y Subdisciplinas

Subcategoría

Biología

Palabras clave

Cabeza humana
Modelos computacionales
Cráneo
Cerebro
Impacto
Validación

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 28

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
La cabeza humana es una estructura compleja y multicapa de tejidos duros y blandos, gobernada por leyes y interacciones materiales complejas. A lo largo de los años, se han desarrollado modelos computacionales de la cabeza humana, alcanzando altos niveles de detalle, complejidad y precisión. Sin embargo, la mayor parte de la atención se ha centrado en el cerebro y otras estructuras intracraneales. El cráneo, a pesar de desempeñar un papel importante en los impactos directos en la cabeza, a menudo se pasa por alto y se simplifica. En este trabajo, se desarrolla un nuevo modelo de cráneo para el modelo de cabeza de los autores, el YEAHM, basado en la geometría externa original, pero segmentándolo con suturas, diploë y hueso cortical, teniendo un grosor variable en diferentes secciones de la cabeza y basado en datos craniométricos médicos. Estas estructuras se modelan con modelos constitutivos que consideran el comportamiento no lineal de los huesos del cráneo y también la naturaleza de su fallo. Se realizan varias validaciones, comparando los resultados de la simulación con resultados experimentales disponibles en la literatura en varios niveles: (i) validación de material local; (ii) trauma contundente por impacto directo contra un cráneo estacionario; (iii) tres impactos a diferentes velocidades simulando caídas; (iv) impactos temporoparietales contundentes balísticos en la cabeza. Se utilizan aceleraciones, fuerzas de impacto y patrones de fractura para validar el modelo de cráneo.

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