Brain tissue deformation resulting from head impacts is primarily caused by rotation and can lead to traumatic brain injury. To quantify brain injury risk based on measurements of kinematics on the head, finite element (FE) models and various brain injury criteria based on different factors of these kinematics have been developed, but the contribution of different kinematic factors has not been comprehensively analyzed across different types of head impacts in a data-driven manner. To better design brain injury criteria, the predictive power of rotational kinematics factors, which are different in 1) the derivative order (angular velocity, angular acceleration, angular jerk), 2) the direction and 3) the power (e.g., square-rooted, squared, cubic) of the angular velocity, were analyzed based on different datasets including laboratory impacts, American football, mixed martial arts (MMA), NHTSA automobile crashworthiness tests and NASCAR crash events. Ordinary least squares regressions were built from kinematics factors to the 95\% maximum principal strain (MPS95), and we compared zero-order correlation coefficients, structure coefficients, commonality analysis, and dominance analysis. The angular acceleration, the magnitude, and the first power factors showed the highest predictive power for the majority of impacts including laboratory impacts, American football impacts, with few exceptions (angular velocity for MMA and NASCAR impacts). The predictive power of rotational kinematics in three directions (x: posterior-to-anterior, y: left-to-right, z: superior-to-inferior) of kinematics varied with different sports and types of head impacts.


翻译:脑部撞击导致的脑组织畸形主要是由旋转造成的,可能导致脑损伤。为了根据对头部动脉学的测量结果来量化脑损伤风险,已经根据运动动脉学的不同因素开发了有限的元素(FE)模型和各种脑损伤标准,但是没有以数据驱动的方式对不同类型头部撞击的不同运动因素做出全面分析。为了更好地设计脑损伤标准,轮动动动因的预测力是不同的:1)衍生序列(角速度、角加速速度、角加速度、角自动自动)、2)方向和3)角速度的动力(如成形、正方形、立方形、立方形)进行了量化风险风险。根据不同的数据集(包括实验室影响、美国足球、混合武术、NHTSA汽车碰撞测试和NASCAR碰撞事件等不同类型,通常的正方形回归由运动动因因素组成,到95 ⁇ 最大主力(MPS95),以及我们比较了零-级相关系数、结构系数、正向系数、正态分析,对角速度变化多数和支配力分析)进行了分析,分析。在实验室的加速力力力力力力力力力力力力力力力力力力力的加速、直向和动力的加速上显示,在加速力力力力力力力力力力力直、直、直、直向上、直向上、直向上、直向上、硬度上、力力力力力力力力力力力直、直、直向的直径、直径、直径、直向的直射力力力力力力力力力力力直的直的直的直的直的角分析。

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