Unfallforschung/Biomechanik
Institut für Rechtsmedizin / Institute of Legal Medicine
Institut für Rechtsmedizin
Unfallforschung / Biomechanik
Ludwig- Maximilians Universität München
Wolfram Hell
Kinematik des Schädel Hirn
Traumas,
Testverfahren
„Fahrradhelm“
Unfallforschung/Biomechanik
Institut für Rechtsmedizin / Institute of Legal Medicine
• 3.000 Obduktionen/Jahr
• 150 Verkehrsunfälle/Jahr
• seit 2004 ca. 1.500 Verkehrsunfälle
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Institut für Rechtsmedizin / Institute of Legal Medicine
Getötete Fahrradfahrer nach Altersgruppen und Geschlecht
n=9n=4n=17
n=29
n=50 n=50
n=80
n=9
n=78
n=17n=5
n=3n=2
n=2
n=9
n=5n=15
n=32 n=41
n=4
n=1
0
20
40
60
80
100
120
140
unter 10 10 - 14 15 - 17 18 - 20 21 - 24 25 - 34 35 - 44 45 - 54 55 - 64 65 - 75 über 75
Alter in Jahren
An
zah
l
männlich weiblich
2009
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• age and gender (male = blue, female =
rose)
Verunglückte Fahrradfahrer nach Altersgruppen und Geschlecht
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
unter 10 10 - 14 15 - 17 18 - 20 21 - 24 25 - 34 35 - 44 45 - 54 55 - 64 65 - 75 über 75
Alter in Jahren
An
zah
l
männlich weiblich
2009
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• AIS 3-4 schwer – sehr schwer
• Contusio Cerebri
• Veränderungen mikroskopisch und makroskopisch
sichtbar
• Coup und Countre Coup Hirnläsion
• Langzeitfolgen: reversibel, organisches Psychosyndrom,
• auch irreversibel
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Institut für Rechtsmedizin / Institute of Legal MedicineRuptur A. meningea media
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Epidurales Hämatom
Subarachnoidales Hämatom
AIS 4-5 Kopfverletzungen
Hirnblutungen
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Rekonstruktion/ Simulation
Helmmodell
Kopfmodell
(SUFEHM)
Bewertung der Kopfverletzungsrisiken
Modell von
Fahrrad samt
FahrerAnalyse realer
Unfälle
typische
Unfall-
Situationen
Pkw-Modell
typische
Verletzungen
Ergebnisse aus der Unfallforschung
Fahrradhelmstudie UDV/LMU
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- 1a) Alleinunfall, Sturz seitlich
- 1b) Alleinunfall, Sturz über Lenker
- 2a) Kollision Pkw-Front gegen Fahrrad seitlich bei
geringer Geschwindigkeit (15 km/h)
- 2b) Kollision Pkw-Front gegen Fahrrad seitlich bei
mittlerer Geschwindigkeit (40 km/h)
Typische Kollisionsszenarien
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Häufigkeit der Oberflächlichen Kopfverletzungen der getöteten Fahrradfahrer (SUD, n=90,
kein Helm getragen, Crush gesamter Schädel exkludiert)
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Alleinunfall Fahrradfahrer, Sturz auf die Seite
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Alleinunfall Fahrradfahrer, Sturz auf die Seite
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Alleinunfall Fahrradfahrer, Sturz über den Lenker
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Kollision Fahrradfahrer/Pkw bei hoher Geschwindigkeit
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Kollision Fahrradfahrer/Pkw bei hoher Geschwindigkeit
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Kollision Fahrradfahrer/Pkw bei niedriger Geschwindigkeit
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FE-Simulationen
Verwendete Modelle
Straßburg University Finite Elemente Head Model (SUFEHM)
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2010 Toyota Yaris (ncac)Helmmodell LMU
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Alleinunfall, seitlich, Anprallwinkel 67°, 4,1 m/s (NK 3,7 m/s)
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Alleinunfall, seitlich, Anprallwinkel 67°, 4,1 m/s (NK 3,7 m/s)
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Alleinunfall, über Lenker, 71°, 5,2 m/s (NK 4,9 m/s)
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Alleinunfall, über Lenker, 71°, 5,2 m/s (NK 4,9 m/s)
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Case: Collision Bicyclist Car with medium velocity
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Kollision Pkw, Kopf gegen Bordsteinkante, 101°, 8 m/s (NK 5,9 m/s)
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Kollision Pkw, Kopf gegen Bordsteinkante, 101°, 8 m/s (NK 5,9 m/s)
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Kollision Pkw, Kopf gegen Bordsteinkante, 101°, 8 m/s (NK 5,9 m/s)
Unfallforschung/Biomechanik
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Kollision Pkw, Kopf gegen Motorhaube, 88°, 2,6 m/s (NK 2,3 m/s)
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Kollision Pkw , Kopf gegen Windschutzscheibe, worst case, 86°, 12 m/s (NK 12 m/s)
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Kollision Pkw , Kopf gegen Windschutzscheibe, worst case, 86°, 12 m/s (NK 12 m/s)
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Bewertung der Kopfbelastung
- Die Bewertung der Kopfbelastung und des Schutzpotentials
eines Helms mithilfe des Maximalwerts der linearen
Kopfbeschleunigung erscheint nicht mehr zeitgemäß
- Es wird empfohlen, zur Bewertung der Schutzfunktion eines
Helms eine geeignetere Methode zur Beschreibung der
Kopfbelastung zu verwenden
Diskussionspunkte verbesserte Fahrradhelmtests
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Schutzbereich
Prüflinie EN 1078
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Einschränkung der Bewertung mit max. linearer Beschleunigung (g)
- Rotationsbeschleunigungen werden nicht erfasst
- Nicht richtungsabhängig
- Kein Bezug zu Verletzungsmechanismen
- Unzureichender Zusammenhang mit real
auftretenden Verletzungen
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BIOMECHANICS TEAM
MODEL BASED HEAD INJURY PREDICTIVE TOOL
Kopfmodell Prof. Willinger
Universität Strassburg
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HEAD INJURY MECHANISMS
AND RELATED PARAMETERS
SKULL FRACTURESSUBDURAL AND
SUBARACHNOIDAL
HAEMATOMA
DIFFUSE AXONAL INJURIES
(DAI)
SKULL DEFORMATION RELATIVE MOTION
BETWEEN THE BRAIN AND
THE SKULL
INTRACEREBRAL
STRAINS/STRESS
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Skull fracture Criteria
50% risk of skull failure:
Skull Internal Energy=439mJ
Robustness R2=0.633
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Institut für Rechtsmedizin / Institute of Legal MedicineBrain Injury criteria DAI (AIS 2+)
37
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
0,4
0,45
GID
AS
4S
G1
004
57
SG
1005
06
GID
AS
1G
IDA
S3
IVA
C1
GID
AS
26
IVA
C12
GID
AS
17
GID
AS
16
SG
1004
32
VIR
GIN
IA35
IVA
C3
IVA
C11
SG
1005
66
GID
AS
10
SG
1101
97
P36
GID
AS
18
VIR
GIN
IA26
GID
AS
28
VIR
GIN
IA30
GID
AS
23
GID
AS
8G
IDA
S1
4V
IRG
INIA
25
S003
VIR
GIN
IA 2
3G
IDA
S1
9V
IRG
INIA
37
S001
SG
1005
12
GID
AS
22
M0
10
S019
S007
M0
08
GID
AS
12
S021
S013
SG
1004
75
GID
AS
7P
34
IVA
C15
GID
AS
24
P31
S004
S018
S016
S008
S020
S002
IVA
C14
Axo
nal
elo
ng
ati
on
0.1465
Robustness
R2=0.876
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3
Pro
ba
bilit
y o
f D
AI
(%)
Axonal strain
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Institut für Rechtsmedizin / Institute of Legal MedicineEvaluation of existing Head Injury Criteria
38
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
HIC FORCE SKULLINTERNALENERGY
HIC FirstPrincipal
Strain
Von MisesStrain
FirstPrincipal
Stress
Von MisesStress
AxonalStrain
Nag
elk
erk
e R
² va
lue
SkullFracture
39
ERWACHSENEN
FAHRRADHELMTESTSERIE
FÜR STIWA 2017
LMU & Universität Strassbourg
FALLPRÜFSTAND
40
In Zusammenarbeit mit AD Engineering neues zertifiziertes Testequipment
ARS-06 and 06S Triaxial MHD Angular Rate
Sensor Arrays from ATA sensors
PCB PIEZOTRONICSinc. accelerometers356B21 500 g with a sensitivity of 10.00
mV/g, 10.02 mV/g and 10.05 mV/g respectively for x, y and z axes.
Amboß 45°geneigt
Instrumentation für 6D Messung von Hybrid III Kopf
TEST PARAMETER
41
• Hybrid III 50% Dummykopf
• Geschwindigkeit: 5.5 m/s
• Anprallblock: Stahl Durchmesser 130; Dicke 50
• Temperatur: 20° C trocken
• Anzahl der Wiederholungen: mind. 3 gute Tests,
Report über alle Tests
Helm Position auf Kopf-Nase-EPS
Schale: 66-68mm
Für linearen Anprall
B Punkt R Punkt X Punkt
VIELEN DANK FÜR DIE AUFMERKSAMKEIT
42
AUFRUF KINDERUNFÄLLE
43
Kind im Kindersitz PKW 0-8 Jahre
AIS 2+ verletzt
Kindersitz Typ
Verletzung
Autounfall
Bitte melden:
Dr. Wolfram Hell
0171-2220888