法医生物力学杂志

抽象的

摩托车头盔的生物力学评估：防止头部和脑部受伤

约翰·D·劳埃德

全球每年有超过 340,000 名摩托车事故受害者丧生，美国在摩托车事故死亡人数方面排名第八，这主要是由于许多州对成年人非强制性摩托车头盔要求。75% 的致命摩托车事故涉及头部和脑部损伤，作用于大脑的旋转力是死亡的主要原因。目前的摩托车头盔在减少与钝性撞击相关的头部损伤方面相当有效。然而，创伤性脑损伤的机制在生物力学上与与局部头部损伤相关的机制非常不同。本研究旨在评估当前摩托车头盔在降低创伤性脑损伤风险方面的有效性。
使用配备有碰撞测试假人头部和颈部的经过验证的测试设备，以平均 8.3 ms-1（18.5 mph）的撞击速度评估了十种摩托车头盔设计，包括全盔、四分之三盔和半盔。头模重心处的传感器能​​够高速采集与撞击相关的线性和角度头部运动学数据。
结果表明，在中等冲击速度下，所有测试的标准头盔模型均无法提供足够的保护，防止脑震荡和严重的创伤性脑损伤。测试的标准摩托车头盔模型中，只有一种能够提供足够的保护，防止颅骨骨折。
测试了一种新的摩托车头盔原型，该原型包含由速率相关材料复合基质制成的衬垫，并与标准摩托车头盔设计进行了比较，结果非常令人满意。从这项研究中获得的知识将促进新一代先进摩托车头盔的开发，该头盔可提供更好的头部和脑部损伤保护。