本发明涉及爆炸致原发性损伤评估方法的，具体涉及一种基于解剖学特征的水下爆炸致原发性颅脑损伤评估方法。
背景技术：
1、爆炸引发的创伤性脑损伤对人员生命安全及健康威胁巨大，爆炸环境下对颅脑的原发性损伤评估是各国军事医学的重要研究领域。水下爆炸冲击波对人体头部的直接作用时间仅为毫秒级，甚至只有数百微秒，是应力波主导的物理现象。冲击波载荷的高频特性导致其显示出与常规碰撞载荷作用下完全不同的致伤机理，基于碰撞载荷建立的损伤机理难以解释爆炸导致的原发性颅脑损伤(b-tbi)。
2、目前，国内外学者通过尸体实验、动物实验、假体实验等实验方法，数值模拟方法以及病理学分析等方法来开展颅脑冲击伤的损伤机理分析研究，并据此给出颅脑组织的损伤阈值和相应的损伤准则。然而，上述实验方法多是以碰撞为主，涉及到的自由场水下爆炸实验具有经费和时间成本高、重复性差、危险性高等显著特点。此外，尸体实验和动物试验还受限于科学伦理道德规范，难以展开深入的研究。因此，提出一种基于有限元仿真的冲击颅脑损伤快速评估方法具有重要的应用价值。
技术实现思路
1、本发明针对现有技术的不足，提供了一种基于有限元计算的爆炸致原发性颅脑损伤的快速评估方法，其综合考虑了爆炸强度和人体颅脑的解剖学特征，可以快速地评估人体颅脑在不同爆炸环境下的损伤。
2、本发明的技术方案如下：
3、基于解剖学特征的水下爆炸致原发性颅脑损伤评估方法，其包括：
4、s1采用ct/mri的医学图像进行模型重构，来分析作用于头部的冲击波时空演化过程。模型中考虑人类头部的主要解剖特征，如皮肤、颅骨、大脑、小脑、脑干、大脑镰、脑脊液等。
5、s2使用商业软件hypermesh对生物激波管实验装置进行建模。数值计算的荷载输入为飞片撞击活塞的速度。采用自由边界条件模拟颈部对头部的约束。
6、s3基于数值仿真结果将压力峰值、比冲量和icp正压峰值数据汇总，给出水下冲击波作用下颅脑压力-冲量损伤等损伤线图。选取中等损伤阈值173kpa和重度损伤阈值235kpa将等毁伤线图分为三个颅脑损伤区域，安全区、中等损伤阈值和重度损伤阈值。
7、s4以tnt为爆炸冲击波来源，建立一种包括炸药药量和爆炸距离的归一化损伤准则形式。并基于爆炸实验的压力峰值和比冲量的经验公式：
8、pmax＝52.4(w1/3/r)1.13 (1)
9、i＝5.76w1/3(w1/3/r)0.89 (2)
10、其中，pmax为压力峰值，i为比冲量，w为装药质量，r为爆距。式中pmax的单位为mpa，i的单位为kpa·s，w的单位是kg，r的单位是m。
11、s5将压力-冲量替换成质量-爆距，并在对数坐标系中显示。分别将中度损伤临界和重度损伤临界伤的数据进行线性拟合，得到中度损伤等值线(对应173kpa的损伤阈值)和中度损伤等值线(对应235kpa的损伤阈值)，对应的表达形式如下：
12、
13、a，b均为函数定量参数，上式可改写为：
14、
15、s6中度和重度损伤准则的基本表达式相同，可定义颅脑损伤冲击因子hif：
16、
17、当hif<10-a时，水下冲击载荷作用下颅脑处于轻度损伤或无损伤状态；当10-a<hif<10-b时，颅脑处于中度损伤状态；当hif>10-b时，颅脑处于重度损伤状态。
18、本发明提出了一种原发性颅脑损伤快速评估方法，基于有限元计算，易于实现。且使用半经验半理论公式将tnt爆炸当量与爆炸距离替换峰值压力与比冲量衡量爆炸强度，使得计算结果更加易于表征。同时，通过颅脑超压损伤阈值建立中度及重度损伤准则，并定义颅脑损伤冲击因子来对损伤程度进行评估。
1.基于解剖学特征的水下爆炸致原发性颅脑损伤评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于解剖学特征的水下爆炸致原发性颅脑损伤评估方法，其特征在于，所述模型重构中考虑人类头部的主要解剖特征。
3.根据权利要求1所述的基于解剖学特征的水下爆炸致原发性颅脑损伤评估方法，其特征在于，所述数值计算的荷载输入为飞片撞击活塞的速度。
4.根据权利要求1所述的基于解剖学特征的水下爆炸致原发性颅脑损伤评估方法，其特征在于，所述归一化损伤准则形式基于爆炸实验的压力峰值和比冲量的经验公式：
5.根据权利要求1所述的基于解剖学特征的水下爆炸致原发性颅脑损伤评估方法，其特征在于，所述中度损伤等值线和重度损伤等值线，对应的表达形式如下：
6.根据权利要求1所述的基于解剖学特征的水下爆炸致原发性颅脑损伤评估方法，其特征在于，所述颅脑损伤冲击因子hif的表达式如下：
