Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • 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
Finite Element Analysis of Infant Skull Trauma using CT Images
KTH, School of Engineering Sciences (SCI), Mathematics (Dept.). (Numerisk Analys)
2012 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesisAlternative title
Finite element analysis of infant skull trauma using CT images (Swedish)
Abstract [en]

Some cases of infant skull fracture fall under the category of forensic study where it is not obvious whether the head trauma happened due to an accident or abuse. To be able to determine the cause of the head trauma with sufficient accuracy, biomechanical analysis using finite element modeling of the infant cranium has been established. By simulating the trauma, one may be able to obtain the fracture propagation of the skull and from it determine if the scenario narrative is plausible. Geometry of skull, sutures, scalp and brain of a 2 month old infant head was obtained using CT images and meshed using voxel hexahedral meshing. Simulation of an impact to the head from a fall of 0.82 m height, to a rigid floor, was carried out in the non-linear finite element program LS-Dyna. Two scenarios were simulated: an impact to the occipitalparietal bones and an impact to the right parietal bone. The fracture propagation was obtained using the Chang-Chang Composite Failure Model as a constitutive model for the skull bones. The amount of material parameters gathered in the present study to predict fracture of the infant skull has not been obtained before, to the best knowledge of author.

Validation of the models’ ability to show relatively correct fracture propagation was carried out by comparing the obtained fracture pattern from the parietal-occipital impact against published fracture patterns of infant PMHS skulls from a free fall onto a hard surface. The fracture pattern was found to be in good compliance with the published data. The fracture pattern in the parietal bone from the impact was compared against a fracture pattern from a previously constructed model at STH. The patterns of the models show some similarities but improvements to the model and further validations need to be carried out.

Abstract [sv]

Några skallskador hos spädbarn ger grund till kriminaltekniska studier där det inte är självklart om skallskadan skett på grund av en olycka eller misshandel. För att kunna fastställa orsaken till skallskadan med tillräcklig noggrannhet har biomekaniska analyser med finita element modeler av barns huvud genomförts. Genom att simulera traumat kan man kunna få sprickpropagering I skallbenet och från den avgöra om scenariot är rimligt. Geometrin för skallen, suturer, hårbotten och hjärnan hos ett 2 månader gammalt spädbarns huvud erhölls genom CT-bilder och Voxel hexahedermeshning. Simulering av påverkan på huvudet från ett fall på 0,82 m höjd mot ett hart golv simulerades i det icke-linjära finita element programmet LS-Dyna. Två scenarier simulerades: ett islag mot nack-hjässbenet och ett mot det högra hjässbenet. Sprickpropagering simulerades med en Chang-Chang Composite konstitutiv frakturmodell för skallbenet. Den omfattande mängd materialparametrar som sammanfattades i denna studie för att prediktera skallbensfrakturer hos spädbarnets har, enligt författarens kännedom, inte erhållits tidigare.

Validering av modellernas förmåga att visa relativt korrekt sprickpropagering genomfördes genom att jämföra det erhållna frakturmönstret från simuleringarna med publicerade frakturmönster från spädbarn för fritt fall mot en hård yta mot nack-hjässbenet. Frakturmönstret befanns vara i god överensstämmelse med publicerade data. Brottmönstret i hjässbenet jämfördes med frakturmönstret från en tidigare konstruerad modell på KTH. Brottmönstren från modellerna visar vissa likheter men förbättringar av modellen och ytterligare valideringar måste genomföras.

Place, publisher, year, edition, pages
2012. , 82 p.
Series
TRITA-MAT-E, 2012:07
National Category
Computational Mathematics
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-103503OAI: oai:DiVA.org:kth-103503DiVA: diva2:560435
Subject / course
Scientific Computing
Educational program
Master of Science - Computer Simulation for Science and Engineering
Uppsok
Physics, Chemistry, Mathematics
Supervisors
Examiners
Available from: 2012-10-14 Created: 2012-10-14 Last updated: 2012-10-14Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(7645 kB)1446 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 7645 kBChecksum SHA-512
c10cf95ee208e4babc6c94ea8627d56f9cd774ecaa2c44d2f782aeef20d8349c9c6087563406776d0243be992928c638233e8661fe616a7fdb791ba84e819097
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Mathematics (Dept.)
Computational Mathematics

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 1446 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: 491 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • 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