Numerical modelling of the cerebrospinal fluid

Abstract

Traffic accidents are still presented today as a problem of great relevance, as more than 50 million people are injured or seriously injured every year and, as a consequence of this, brain damage represents very serious impacts that need to be be evaluated. The tests needed to carry out this assessment are highly complex on cadavers and illegal on live individuals. In this sense, there is a great need to develop finite element models of the human being’s head, not only to assess its response to impacts, but also to assist in the design of protection and safety equipment. In this dissertation a new method of modeling the cerebrospinal fluid (fluid cavity) is implemented and validated against experimental data. This method has the advantage of facilitating the description of the CSF and of solving the mesh distortion problem of current techniques, however it does not conveniently translate its functionality which leads to it still producing less accurate results.

Os acidentes de viação apresentam-se ainda hoje em dia como um problema de grande relevância, visto que mais de 50 milhões de pessoas são feridas ou gravemente feridas todos os anos e, como consequência disto, os danos cerebrais representam impactos muito graves que precisam de ser avaliados. Os testes necessários para efectuar essa avaliação são de elevada complexidade em cadáveres e ilegais em individuos vivos. Neste sentido existe uma grande necessidade de desenvolvimento de modelos de elementos finitos da cabeça do ser humano não só para avaliar a resposta desta em impactos mas também para auxilio no design de equipamentos de protecção e segurança. Nesta dissertação um novo método de modelar o liquido cefalorraquidiano (fluid cavity ) é implementado e validado contra dados experimentais. Este método tem a vantagem de facilitar a discritização do CSF e de resolver o problema de distorção de malha das técnicas actuais no entanto não traduz convenientemente a funcionalidade do mesmo o que leva a que ainda assim produza resultados menos precisos.