Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Reconstruction of Fall Injuries for Children of Different Ages
KTH, School of Engineering Sciences in Chemistry, Biotechnology and Health (CBH).
2019 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesisAlternative title
Rekonstruktion av fallskador hos barn av olika åldrar (Swedish)
Abstract [en]

The idea to use finite element (FE) models to reconstruct accidents for humans is becoming more popular the last years. They represent the human body very accurately and indicate well changes in shape, size and biomechanical properties. FE models are useful when looking at complex factors in the human body in a more systematic way and when the approach is too complicated for conventional setups.

Positioned child models from PIPER were used in the process and then rotated in LS-PrePost according to impact points and impact velocities from a given literature data where information from witnessed fall accidents of children was given. The simulations were finally run in LS-Dyna and the purpose was to investigate if the resulting brain injuries were similar to the real life data.

From the literature, the falling distance from lowest point of the body to the ground, the age of the child, gender, type of ground and results from CT scans were all known. To compare the results to the literature data, section cuts of the brain were taken at four locations with different time steps. Biomechanical injury predictors such as brain strain, acceleration, rotational angular acceleration and rotational angular velocity were observed and helped with the comparison.

In total, 12 cases were reconstructed which ended as 22 simulations. Due to uncertainty regarding the falling height when the children fell from a swing, each swing case had 3 scenarios. Overall the comparison of predicted injury locations from LS-Dyna to real injury locations from CT scans indicated that 7 out of 12 cases compared relatively well. The comparison of a 23-month-old girl to the same case reconsructed with CRABI-18 showed similar outcomes of the angular acceleration and the angular velocity. The linear acceleration and HIC were however much higher with LS-Dyna. Comparison between the swing cases of a 10-, 12- and 13-year-old resulted in similar results for the 12- and 13 year-old girls but the 10 year boy had lower values for all biomechanical parameters except the angular velocity which was a bit higher.

With more detailed information about real accidents and precise scaling of PIPER child models, reconstruction with LS-Dyna could be useful in the future to design safer playgrounds for children and to obtain injury criterion for children after fall incidents.

Abstract [sv]

Användande av finita element (FE) modeller för att rekonstruera olyckor har blivit allt populärare de senaste åren. De representerar människokroppen mycket noggrant och indikerar väl förändringari form, storlek och biomekaniska egenskaper. FE-modeller är användbara när man tittar på komplexa faktorer i människokroppen på ett mer systematiskt sätt och när tillvägagångssättet är för komplicerat för konventionella metoder.

PIPER barnmodellerna positionerades i enlighet med islagpunkter och islaghastigheter från en given databas där informationen från vittnade fallolyckor av barn gavs. Simuleringarna kördes slutligen i LS-Dyna och syftet var att undersöka om predikteringarna liknade de resulterande hjärnskadorna.

Från databasen var fallhöjd från kroppens lägsta punkt till marken, barnets ålder, kön, typ av mark och resultat från CT skanningar kända. För att jämföra resultaten med litteraturdata togs sektionsavsnitt av hjärnan på fyra platser med olika tidspunkter. Biomekaniska skadeprediktorer såsom hjärntöjning, acceleration, vinkelacceleration och vinkelhastighet extraherades och användes i jämförelsen.

Totalt, rekonstruerades 12 fallolyckor med totalt 22 simuleringar. På grund av osäkerhet om fallhöjden när barnen föll från en gunga, hade varje fall från gunga 3 scenarier/fallhöjder var. Sammantaget indikerar jämförelsen av förväntade skadepredikteringar från LS-Dyna till observerade skador från CT-skanningar att 7 av 12 fall korrelerade relativt bra. Jämförelsen av en 23 månader gammal tjej i samma fall som tidigare också rekonstruerades med en CRABI-18 docka visade liknande resultat av vinkelaccelerationen och vinkelhastigheten. Linjär acceleration och HIC var emellertid mycket högre med LS-Dyna simuleringarna. Jämförelse mellan fallen från gunga hos en 10-, 12-och 13-åring resulterade i liknande resultat för 12- och 13-åriga flickor, medan 10-åringen hade lägre värden för alla biomekaniska parametrar utom den vinkelhastighet som var lite högre.

Med mer detaljerad information om verkliga olyckor och exakt uppskalning av PIPER barnmodeller kan rekonstruktion med LS-Dyna vara användbar i framtiden för att utforma säkrare lekplatser för barn och för att få skadeskala för barn efter fallhändelser.

Place, publisher, year, edition, pages
2019. , p. 84
Series
TRITA-CBH-GRU ; 2019:080
Keywords [en]
Medical Engineering, Biomechanics, Neuronics, Reconstruction, Falls, Children, LS-Dyna, LS-PrePost, PIPER
National Category
Medical Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-255529OAI: oai:DiVA.org:kth-255529DiVA, id: diva2:1339533
Subject / course
Medical Engineering
Educational program
Master of Science - Medical Engineering
Supervisors
Examiners
Available from: 2019-07-30 Created: 2019-07-30 Last updated: 2019-07-30Bibliographically approved

Open Access in DiVA

MasterThesis_Bjorgvinsdottir(59958 kB)14 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 59958 kBChecksum SHA-512
0f7b059393b7fb9bcfae10f83afb4b99f377b7074e6fbbbfff047a4a87acd33b9fafa10fa02000944ebe8d10ad2830f8d4e29079125d3313e89b3386bf3274bf
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
School of Engineering Sciences in Chemistry, Biotechnology and Health (CBH)
Medical Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 14 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 58 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf