Biomecànica de l impacte.

(1)

Jornada Técnica de Seguretat Viària dels Motociclistes

1

Biomecànica de l’impacte.

Estudi aplicat als motociclistes i les debilitats en el coneixement

Dr. Carlos Arregui .

JORNADA TÉCNICA DE SEGURETAT VIÀRIA DELS MOTOCICLISTES

Barcelona, 21 d’Abril de 2015

2

¿QUE ES LA BIOMECÁNICA?

INGENIERÍA BIOLOGÍA

MEDICINA BIOMECÁNICA

FÍSICA

Barcelona, 21 d'Abril de 2015

Donde está la fuente del conocimiento ?

Prof. Dr. Jeff Crandall

Injury Risk Function

(curva de probabilidad de lesión)

Parámetro Físico / Criterio Biomecánico 0.00

1.00

Curva de pro ba bili da d acumula da

0.50

Carlos Arregui-Dalmases et al . A Parametric Study of Hard Tissue Injury Prediction Using Finite Elements: Consideration of Geometric Complexity, Material Properties, CT-Thresholding. Traffic Injury Prevention. 2010 Jun;11(3):286-93.

Variabilidad Biomecánica

Acromial extr.

Sternalextremity

Carlos Arregui-Dalmases et al . A Parametric Study of Hard Tissue Injury Prediction Using Finite Elements: Consideration of Geometric Complexity, Material Properties, CT-Thresholding. Traffic Injury Prevention. 2010 Jun;11(3):286-93.

(2)

7 Carlos Arregui-Dalmases et al . A Parametric Study of Hard Tissue Injury Prediction Using Finite Elements: Consideration of Geometric Complexity, Material Properties, CT-Thresholding. Traffic Injury Prevention. 2010 Jun;11(3):286-93.

Barcelona, 21 d'Abril de 2015 8

Zhang Qi, Kerrigan JR, Kindig KW, Dalmases CA, Duprey S, Crandall JR. Axial injury tolerance of the clavicle and the effect of age and gender. Ohio injury biomechanics symposium May 19th – 21st 2013. Ohio, USA.

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000

Probability of injury (%)

Force (Newton)

Survival; Age=56; Condition: Pin-fixed, Male

Survival; Age=76; Condition: Pin-fixed, Male

95% CI; Age=56; Condition: Pin-fixed, Male

9

Resumen del campo de aplicación de las herramientas de investigación en biomecánica del impacto

Limited applicability appropiate / useful Important / valuable Vital / necessary

Tool/model Injury mechanism Impact response Impact tolerance Assessment technologies

Crash análisis reconstruction 8

Clinical study 6

Volunteer test 7

Animals models 13

Human Cadaver PMHS 14

Dummy test 9

Mathematical models 9

17 16 17 16

Adaptado de Viano et al. 1989 Barcelona, 21 d'Abril de 2015

10 Adaptado de Viano et al. 1989 Body Region Injury mechanisms Impact tolerance

Skull 7

Face 5

Brain 3

Vertebrae 3

Spinal Cord 3

Rib Cage 8

Heart 5

Lungs 4

Solid Organs 6

Hollow Organs 3

Femur 8

Other long bones 5

Joints 5

Muscle 3

Skin 5

Other 5

46 (72%) 33 (51%)

Extremities

Sensory Organs Head

Spine

Thorax

Abdomen

Estado del conocimiento en biomecánica del impacto

Unknown / unavailable Hypothetical / inadequate somewhat understood / useful Well known / adequate

Barcelona, 21 d'Abril de 2015

Barcelona, 21 d'Abril de 2015 11

Fuente: APC Systems

Biomecánica y accidentes de motocicleta

Fuente: APC Systems

Biomecánica y accidentes de motocicleta

(3)

Error Humano:

•Exceso de velocidad?

•Distracción?

•Mala percepción?

•Otro vehículo involucrado?

•Alcohol, estupefacientes?

Infraestructura:

•Mala señalización?

•Calzada en mal estado?

•Elementos en la calzada?

Vehículo:

•Mal mantenimiento?

•Mal estado de los neumáticos?

•Error mecánico?

LA RESPUESTA ESTÁ EN LA INVESTIGACIÓN

Otras causas?

Causa del Accidente?

Fuente: IDIADA, Adrià Ferrer

Investigación y Desarrollo

• Evaluación del diseño de los nuevos vehículos

• Desarrollo de nuevos Dummies optimizados

Comparación con la reconstrucción del accidentes

•Son las lesiones consistentes con la velocidad de colisión calculada?

•Es la cinemática del motorista consistente con las lesiones?

Evaluación de la eficiencia de los sistemas de protección.

•Objetivar estudios epidemiológicos

•Desarrollo de sistemas de protección optimizados

El motivo de hacer un análisis biomecánico del accidente

Accidentes de motocicleta son mucho más complejos que los de coches.

•Gran variedad de orientaciones de impacto (moto-coche)

•No siempre hay colisión con otro vehículo

•Las interacciones dependen del punto de impacto

•La cinemática post-accidente es sumamente compleja

•El conductor no está retenido

•Posición del conductor del motorista en el momento de la colisión desconocido

•Pequeños cambios en estas variables afectan extraordinariamente a la cinemática del accidente

Complejidad de los accidentes de motocicleta

•Pequeñas diferencias en la geometría de los vehículos implicados se traducen en grandes variaciones en las trayectorias

•Dummies y modelos matemáticos no reproducen biofidelicamente la cinemática de los motoristas accidentados

•Importantes simplificaciones en coeficientes de frenado y rozamiento para motos y humanos

Limitaciones de las reconstrucciones y las simulaciones

Jornada Técnica de Seguretat Viària dels Motociclistes Interacción cinemática de los ocupantes

Fuente: Proyecto MAIDS, Ing. David Camí

Principales elemento que colisiona con el motorista

Velocidad acumulada en caso de accidente

(4)

Principales lesiones en motorista y pasajero

Mató un motorista a Manolete ?

Jornada Técnica de Seguretat Viària dels Motociclistes Uso del Casco

Wayne State Tolerance Curve

Fuente: Basado en los estudios de Lissner et al (1960)

Gadd Severity Index



 ²

1 5 . t 2

t a dt

I

I>1000(1500) - life threatening

Head Injury Criteria (HIC)

5 . 2

1 2 1 2

2

)

1

( ) 1

( 



 





 

 

t^t

a dt

t t t t HIC

HIC > 1000 ; serious brain injury

Fuente: Versace et al (1972) Fuente: Gadd et al (1966)

Fuente: NHTSA. Derived From Prasad/Mertz Curves

Head Injury Criteria (HIC) El HIC como Criterio biomecánico para TCE

(5)

Principales Mecanismos inductores asociados a los TCE TCE

Fracturas Craneales Lesiones Encefálicas

Lineales Deprimidas Basilares Etc…

Lesiones Difusas Lesiones Focales

Contusiones

Coup Contrecoup Intermedias

Hematomas

Extra-Epidural Subdural Intercerebral

Concussiones

Leves Moderadas Severas

Lesión Axonal Difusa

Leve Moderada Severa Efectos de contacto

Aceleración lineal Aceleración Rotacional

Mecanismo daño

Sistemas de protección al motorista

Fuente: IDIADA, Adrià Ferrer

• Sistema anti-turnover Sistema que reduce la traccción de la moto para evitar levantar rueda

Seguridad Activa

• Adaptive headlights

Sistema que direcciona las luces delanteras para incrementar la zona iluminada

• Casco de visión posterior Casco con sistema retrovisor central para facilidar vision posterior sin girar la cabeza.

• Cámera de visión posterior Con display al cuadro de mandos

• Pantalles fotocromátiques Para evitar deslumbramientos

• Tercera luz de freno Para aumentar la visibilidad en caso de frenada

Fuente: BMW

Fuente: Reevu

Fuente: Solomoto Fuente: IDIADA, Adrià Ferrer

Seguridad terciaria

• Cascos con extracción de emergencia

Con sistemas para reducir el tiempo de extracción del casco.

• Rider eCall

Sistemas de notificación automática de accidentes para motocicletas

• Sistemes de notificación y señalización de accidentes Permiten realizar de forma automática una llamada de emergencia y disponen de dispositivos de alta visibilidad.

Fuente: Arai

Fuente: Xtreme Beam System

Seguridad passiva

• Airbag de casco Diseñado para mitigar lesiones cervicales

• Airbag de espalda Diseñado para mitigar lesiones cervicales, proteger órganos vitales i reducir la severidad del impacto.

• Protecciones cervicales Protegen de hiper-flexiones e hiper- extensiones cervicales

• Cascos avanzados

• Diseñados para abserver mejor los impactos.

• Airbag de moto Absorve Energía cinética del conductor i reduce la velocidad de eyección.

Fuente: APC System

Fuente: 6D helmets

Fuente: KTM

Fuente: Honda Fuente: Dainese

• Cinturon de seguridad Adaptación de los sistemas implemendos en los vehicles a les motos

Fuente: BMW

Fuente: RIDE Febrero 2007, agradecimiento Juan Luis de Miguel, CZ

(6)

Accidentes de motocicleta presentan gran complejidad desde el punto de vista físico.

Los accidentes de motocicleta presentan una gran severidad por su naturaleza.

Contar con sistemas de protección adecuados es una condición necesaria pero no suficiente para minimizar las lesiones.

La Biomecánica del impacto es una herramienta esencial en la investigación de accidentes y en el desarrollo de medidas de protección del motorista.

CONCLUSIONES

32