Urazy głowy to jedne z głównych powodów niepełnosprawności i śmierci. Co czwarty ranny w wypadkach drogowych doznaje urazów głowy. W 2016 r. w Polsce zginęły w wypadkach motocyklowych 244 osoby. Bezpieczeństwo głów w razie upadków i wypadków mogą poprawić opracowywane modele numeryczne głowy. Takie prace trwają na Politechnice Wrocławskiej. Na badania naukowcy otrzymali 1,2 mln zł, a na ich realizację mają 3 lata. Efektem ich pracy ma być kask przyszłości, który może znaleźć zastosowanie nie tylko w motoryzacji, lecz także w sporcie.

– Model numeryczny głowy to odzwierciedlenie numeryczne obiektu rzeczywistego, czyli naszej głowy na ekranie komputera. Możemy mieć model człowieka, czyli manekin, którym testujemy np. wypadki samochodowe, ale dalszą i bardziej zaawansowana strukturą jest właśnie model numeryczny ciała człowieka na ekranie komputera, dzięki metodzie elementów skończonych – tłumaczy dr Mariusz Ptak, Wydział Mechaniczny Politechniki Wrocławskiej.

Modele numeryczne głowy powstają na bazie plików obrazu cyfrowego DICOM, będących wynikiem obrazowania medycznego, czyli tomografii komputerowej, zabiegów skanowania głowy i rezonansu magnetycznego.

– Takie pliki na Wydziale Mechanicznym możemy w prosty sposób obrobić i dostać geometrię głowy człowieka. Oczywiście nie jest to dzień czy dwa na otrzymanie modelu geometrycznego, potrzebujemy na to zazwyczaj kilku tygodni, ale niezbędny dla nas jest właśnie ten pierwszy człon, jakim są neurochirurdzy i wyjście od szpitali, z których pobierane są gotowe pliki DICOM – wskazuje dr Mariusz Ptak.

Na Wydziale Mechanicznym Politechniki Wrocławskiej trwają prace nad projektem „Numeryczny system wielowariantowych modeli głowy człowieka do symulacji patofizjologii urazów czaszkowo-mózgowych”. W wyniku badań powstanie geometria mózgu. Na badania, które mają trwać 3 lata, naukowcy z Politechniki Wrocławskiej dostali 1,2 mln zł dzięki grantowi z programu „Lider”, organizowanego przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju.

Każdy test zostanie zarejestrowany, dzięki czemu będzie można szczegółowo ocenić, co dzieje się z mózgiem np. podczas wypadku, kiedy w głowę uderza ciężki przedmiot, w trakcie zderzenia. Efektem trzyletniego projektu mają być modele numeryczne mózgu: dziecka (w wieku ok. 3 lat), osoby dorosłej i osoby starszej (powyżej 60 lat). Każdy z nich ma powstać w dwóch kodach numerycznych – ABAQUS i LS-DYNA, używanych w USA i Europie.

Urazy mózgu są jedną z najczęstszych przyczyn niepełnosprawności i śmierci, a dochodzi do nich przede wszystkim podczas wypadków drogowych. Według bazy IDB (EU Injury Database) nawet co czwarty ranny w wypadkach drogowych doznaje właśnie urazów głowy. Według danych Komendy Głównej Policji, w 2016 r. doszło do niemal 2,3 tys. wypadków z udziałem motocyklistów, w których śmierć poniosło 232 kierujących jednośladami i 12 pasażerów. W porównaniu z 2015 r. zginęło o 18 proc. motocyklistów więcej.

Dzięki prowadzonym badaniom będzie można stworzyć kaski, które możliwie w jak największym stopniu ochronią przed negatywnymi skutkami wypadków. Zdaniem eksperta idealny kask powinien dodatkowo też chronić odcinek szyjny.

– Kaski powinny uwzględnić przyspieszenia kątowe. Obecnie testowane są kaski tylko na przyspieszenia liniowe, czyli tzw. upadek, bez uwzględnienia prędkości albo przyspieszenia kątowego, rotacji naszej głowy. Kaski przyszłości powinny być również przygotowane na podwójne uderzenia – kaski, które są produkowane dzisiaj, pozwalają przeżyć nam pierwsze uderzenie w przypadku wypadku motocyklowego, ale nie są przygotowane na drugie i trzecie – przekonuje dr Mariusz Ptak.

– Kask przyszłości powstaje, jesteśmy na etapie patentowania naszego rozwiązania, które dotyczy materiału zastosowanego w kasku, jak i ochrony przed podwójnym i potrójnym uderzeniem, tzw. multi-impact, aby kask był przygotowany nie tylko na pierwsze uderzenie, lecz także na kolejne – tłumaczy dr Mariusz Ptak.

Źródło: Newseria