Universidad de Valladolid

La biomecnica del impacto (2)

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La biomecnica del impacto (2)

Universidad de Valladolid

Estudio de diferentes segmentos del cuerpo humano

Anatoma bsica Lesiones y mecanismos de dao ms frecuentes Representacin mecnica (dummies) Criterios de dao

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1. Cabeza2. Cuello y columna vertebral3. Torax4. Abdomen5. Pelvis y extremidades inferiores6. Extremidades superiores

Universidad de Valladolid

Biomecnica de la cabeza

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Universidad de ValladolidBiomecnica de la cabeza. Anatoma Bsica

Elementos bsicos:

Elementos externos: Cuero cabelludo Piel

Neuronales Sistema nervioso central

seos

4Patrick J. Lynch, medical illustrator

seos Crneo Maxilar

Faciales Musculares Sensoriales

Otros Circulatorios Secretores (saliva, lgrima,)

Universidad de ValladolidBiomecnica de la cabeza. Anatoma Bsica

Funciones principales: Alojamiento y Proteccin del

Sistema Nervioso Central (SNC)

Crneo Meninges Elementos del SNC

Sistema digestivo Introduccin de alimentos

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Visible human Project (http://vhp.med.umich.edu/tools_a.html)

Introduccin de alimentos Masticacin

Elementos sensoriales Visin Odo Olfato Gusto Tacto

Comunicacin Oral Gestual

Universidad de Valladolid

El CerebroBiomecnica de la cabeza. Anatoma Bsica

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Universidad de Valladolid

Proteccin del Sistema Nervioso Central

Sistema de capas: Cuero Cabelludo

Pelo, piel, tejido conectivo y muscular

Periosteo (membrana fibrosa) Hueso (Crneo)

Biomecnica de la cabeza. Anatoma Bsica

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Hueso (Crneo) Meninges (membranas de

proteccin) Dura Madre: Membrana fibrosa

y dura Aracnoidea: Membrana con

forma de tela de araa Pia Mater: Membrana ms

delicada Fluido cerebro-espinal (CSF)

1. Cuero Cabelludo

2. Hueso3. Dura mater 4. Meninges 5. Sinus

sagittalis superior

Universidad de Valladolid

Proteccin del Sistema Nervioso Central

El Crneo

Biomecnica de la cabeza. Anatoma Bsica

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Universidad de ValladolidBiomecnica de la cabeza. Lesiones

Los daos ms serios son los que afectan al cerebro y a sus protecciones (crneo y meninges)

Daos cerebrales:

Difusos: De Conmociones dbiles a lesiones de localizacin difusa Focalizados: Lesiones localizadas (hematomas, contusiones,)

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Focalizados: Lesiones localizadas (hematomas, contusiones,)

Fracturas seas: Basilar (Base del crneo) Bveda craneal Faciales

Abiertas: Con exposicin de la Duramadre Cerradas: Sin exposicin de la Duramadre

Universidad de ValladolidBiomecnica de la cabeza. Lesiones

Hematomas

Tipo Descripcin Comentarios

Epidural Hemorragia por encima de la duramadre.

- No asociado a dao cerebral

Subdural Hemorragia por debajo de la duramadre.

- Asociado o no a fracturas seas

- Proporcin de mortalidad

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duramadre. - Proporcin de mortalidad

por encima del 30%

Intracerebral Acumulacin localizada de sangre dentro del cerebro

- Distinguible a travs de tomografa cerebral

Los daos faciales (incluidos ojos y odos) son considerados como de menor importancia (AIS 1 y 2)

Hematoma subdural

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Cdigo AISCdigo AIS LesionesLesiones1 Menores - Abrasin o laceracin superficial de piel o cuero

cabelludo- Fractura del tabique nasal

2 Moderadas - Avulsin o laceracin mayor- Fractura simple y no desplazada de la bveda craneal- Fractura abierta y desplazada de la mandbula- Fractura maxilar de tipos LeFort I y II (*)

3 Serias - Fractura basilar (base del crneo)

Fractura LeFort Tipo I

Biomecnica de la cabeza. Lesiones

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3 Serias - Fractura basilar (base del crneo)- Fractura maxilar de tipo LeFort III (*)- Prdida total del cuero cabelludo- Contusin simple del cerebelo

4 Severas - Fractura compleja o abierta de la bveda craneal- Exposicin o prdida de tejido cerebral- Pequeo hematoma epidural o subdural

5 Crticas - Herida penetrante de importancia (>2cm)- Compresin del tabique cerebral- Hematoma epidural o subdural grande- Dao Axonal Difuso (DAI)

6 Mximas - Destruccin masiva del crneo y cerebro (aplastamiento)

Fractura LeFort Tipo II

Fractura LeFort Tipo III

Universidad de ValladolidBiomecnica de la cabeza. Mecanismos de Dao

Con contacto (impacto)

Sin contacto (inerciales)

Mecanismos de dao

Esttico (>200ms) Dinmicos

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Fractura por impacto

Fractura por flexin

Dao Cerebral

focalizado

Dao Cerebral Difuso

Deformacin Aceleracin

Directo Indirecto Translacin Rotacin

(Adaptado de [1])

Universidad de ValladolidBiomecnica de la cabeza. Mecanismos de Dao

Los daos cerebrales localizados suelen producirse en la zona de la carga (Coup) o en su opuesta (Contrecoup).

Estos segundos pueden crear contusiones de mayor gravedad

Causas: Deformacin de la cavidad craneal

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Ondas de presin Movimiento relativo del cerebro en el crneo Gradientes de presin en el lquido cefalo raqudeo

[1]

Universidad de ValladolidBiomecnica de la cabeza. Tolerancia mecnica [1]

Fuerza: Aceleracin rotacional:

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Aceleracin lineal:

Universidad de ValladolidBiomecnica de la cabeza. Representacin mecnica

Dummies convencionales:

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La instrumentacin ms habitual es un acelermetro triaxial en el centro de gravedad de la cabeza

Universidad de ValladolidBiomecnica de la cabeza. Representacin mecnica

Cabezas Lanzables (Free Motion Headforms):Pedestrian Head Impact (FMVSS 201)

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Universidad de ValladolidBiomecnica de la cabeza. Representacin mecnica

Desarrollos especiales

FOCUS (R.A.Denton)Deformable Face (FTSS)

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Medicin localizada de fuerzas sobre la cara y posibles daos en los globos oculares

Cara deformable para mejorar la biofidelidad de la transmisin de fuerza por contacto

Universidad de ValladolidBiomecnica de la cabeza. Criterios de dao

HIC (Head Injury Criterion) Es el criterio de cabeza de uso ms extendido en aplicaciones de impacto Se basa la integracin de una funcin de la aceleracin absoluta de la cabeza

durante un periodo de tiempo fijo

A

c

e

l

e

r

a

c

i

n

Ventana

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HIC36: Ventana de 36 milisegundos Se usa en impactos de duracin media (cabeza contra airbag, reposacabezas,) Idntico al HPC (Head Performance Criterion) empleado por las Regulaciones ECE R94

(impacto frontal) y R95 (impacto lateral) HIC15:

Ventana de 15 milisegundos Se usa en impactos de corta duracin (OOP, Impacto contra elementos rgidos, etc.)

A

c

e

l

e

r

a

c

i

n

Tiempo

Universidad de ValladolidBiomecnica de la cabeza. Criterios de dao

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Universidad de ValladolidBiomecnica de la cabeza. Criterios de dao

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Universidad de ValladolidBiomecnica de la cabeza. Criterios de dao

Aceleracin en 3 milisegundos Mxima aceleracin excedida por la cabeza durante un periodo consecutivo de 3

milisegundos Utilizada por las normativas ECE R21 y R25 y FMVSS 201 y 208 (impacto contra

elementos interiores e impacto frontal)

GAMBIT (Generalized Acceleration Model for Brain Injury Threshold)

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GAMBIT (Generalized Acceleration Model for Brain Injury Threshold) Combina aceleraciones translacionales y rotacionales Uso muy reducido

Universidad de Valladolid

Bibliografa

Libros:[1]. K.-U. Schmitt, P. Niederer, M. Muser, F. Walz. Trauma

Biomechanics Accidental Injury in Traffic and Sports. Springer. ISBN 798-3-540-73872

Lminas de anatoma (Gray):http://www.bartleby.com/107/

Secciones Visible Human Project

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Secciones Visible Human Projecthttp://zatoka.icm.edu.pl/vh/VisibleHuman.html

Informacin sobre crash test dummies e instrumentacin:www.humaneticsatd.com

Criterios de dao:http://www.crash-

network.com/Download/Crash_Analysis_Criteria_1.6.2.pdf