打撃時に生じるヒト頭蓋変形のコンピューターモード解析

• 研究課題/領域番号: 60870027
• 研究種目: 試験研究
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 法医学
• 研究機関: 神戸大学
• 研究代表者: 藤原 敏 神戸大, 医学部, 講師 (20173487)
• 研究分担者: 上野 易弘 神戸大学, 医学部, 助手 (30184956) ; 柳田 泰義 神戸大学, 医療技術短期大学部, 助教授 (50031373) ; 溝井 泰彦 神戸大学, 医学部, 教授 (00030809)
• 研究期間 (年度): 1985 – 1986
• 研究課題ステータス: 完了 (1986年度)
• 配分額: 3,600千円 (直接経費: 3,600千円); 1986年度: 600千円 (直接経費: 600千円); 1985年度: 3,000千円 (直接経費: 3,000千円)
• キーワード: ヒト乾燥頭蓋 / 人工頭蓋模型 / モーダル解析 / 頭蓋内圧変動 / 頭蓋変形 / 衝撃加速度 / 脳挫傷 / 頭部打撃 / コンピューターモード解析 / ヒト頭蓋 / 人工頭蓋

研究概要

(方法)ヒト乾燥頭蓋及び内腔に蒸留水を満たした人工頭蓋模型を用いて、後頭正中部に打撃を加えて頭蓋変形のモーダル解析を行った。後者においては同時に頭蓋内圧変動を測定した。
(結果)1.頭蓋のモーダル解析。頭蓋の変形はヒト乾燥頭蓋及び人工頭蓋模型のいずれの場合においてもほぼ球体としての特徴を示した。即ち、打撃直後に前頭部及び後頭部は頭蓋の中心に向って変形し、頭頂部及び左右側頭部は頭蓋外に向って膨らみ、次いでこの直後に、全く逆の変形を起こした。なお、ヒト乾燥頭蓋における実験において、打撃部位を前額部とした場合も、後頭正中部とした場合も、同様の頭蓋変形が生じた。2.打撃時の頭蓋内圧変動。打撃直後に頭蓋の急激な加速運動により、一時的に打撃側で陽圧、打撃の反対側で陰圧となったが、その後は、打撃側が陽圧時には打撃の反対側も陽圧となり、また前者が陰圧時には後者も陰圧となり、これを繰り返しながら次第に減衰していった。なおこの頭蓋内圧における変化は、頭蓋変形のモードシェープによく対応していた。
(まとめ)1.物理学的及び形態学的性状において、ヒト頭蓋に近似させて作製した人工頭蓋模型は、頭蓋の動特性においてヒト乾燥頭蓋と同様の特徴を持つことがわかった。2.頭蓋内圧変動における打撃側及び打撃の反対側での変化は、共に陽圧、また共に陰圧であるが、これは頭蓋の変形によって生じるものであることが証明された。即ち、打撃直後に頭蓋の打撃側及び打撃の反対側は頭蓋の中心に向って変形するが、このため両側における頭蓋内圧は陽圧となり、一方その後の頭蓋の逆の変形時には、両頭蓋内圧は陰圧となることがわかった。