(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111415002.3 (22)申请日 2021.11.25 (71)申请人 中国人民解 放军陆军特色医学中心 地址 400042 重庆市渝中区长江支路10号 (72)发明人 陈菁　樊壮卿　李冠桦　王建民　 段朝霞　陈魁君　李晓霞　张良潮　 康建毅　 (74)专利代理 机构 重庆博凯知识产权代理有限 公司 50212 代理人 李晓兵 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 非致命动能弹威力效应等效转换评估方法 (57)摘要 本发明公开了非致命动能弹威力效应等效 转换评估 方法， 包括以下步骤： 步骤一， 每只试验 动物只接受一次非致命动能弹射击， 建立非致命 动能弹打击生物损伤模型； 步骤二， 将试验动物 躯干有限元模型和非致命动能弹有 限元模型相 结合， 对非致命动能弹打击试验动物心前区时心 脏及肺脏的应力分布、 打击肝区时肝脏的应力分 布进行统计分析； 步骤三， 分析数字化人体心 脏、 肺脏、 肝脏与数字化动物对应心 脏、 肺脏、 肝脏各 应力区间单元数量占比之间的比较关系； 步骤 四， 建立非致命动能弹损伤效应评估的生物 ‑人 体等效转换关系。 步骤五， 预测评估每个型号非 致命动能弹对人体的损伤评分及损伤概 率。 权利要求书2页 说明书10页 附图1页 CN 113901699 A 2022.01.07 CN 113901699 A 1.非致命动能弹威力效应等效转换评估方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤一， 选择体重、 胸腹部结构与成年人体相近的成年啮齿类动物作为试验动物， 每只 试验动物只接受一次非致命动能弹射击， 并建立非致命动能弹打击生物损伤模型， 每个型 号非致命动能弹以不同速度对单个试验动物心前区、 肝区进行射击致伤， 通过试验动物心 前区、 肝区的损伤部位进行损伤效应检测， 采用AIS损伤评分标准对试验动物进行损伤评 分； 步骤二， 利用计算机建模软件， 构建试验动物躯干有限元模型； 同时， 将步骤一中每个 型号非致命动能弹的形状、 尺寸、 材料参数构建非致命动能弹有限元模型； 再采用有限元分 析软件， 基于动物躯干有限元模 型， 对非致命动能弹打击动物心前区、 肝区的力学响应进 行 数值计算， 计算过程设定的非致命动能弹速度、 打击 部位与步骤一动物试验一 致； 步骤三， 将步骤二中的计算结果导入有限元后处理软件， 对非致命动 能弹打击动物心 前区时心脏及肺脏各个单元应力值、 打击肝区时肝脏各个单元应力值进行提取和存储， 再 对试验动物心前区时心脏及肺脏各个单元的应力分布、 打击肝区时肝脏的应力分布进 行统 计分析， 得到数字化动物 心脏、 肺脏、 肝脏的应力分布统计表； 步骤四， 利用计算机建模软件， 构建人体躯干有限元模型； 基于人体躯干有限元模型， 采用有限元分析软件， 对非致命动能弹打击人体心前区、 肝区的力学响应进行数值计算， 计 算过程设定的非致命动能弹速度、 打击 部位与步骤一动物试验一 致； 步骤五， 将步骤四中的计算结果导入有限元后处理软件， 对非致命动 能弹打击人体心 前区时心脏及肺脏各个单元应力值、 打击肝区时肝脏各个单元应力值进行提取和存储， 再 对非致命动能弹打击人体心前区时心脏及肺脏的应力分布、 打击肝区时肝脏的应力分布进 行统计分析， 得到数字化人体心脏、 肺脏、 肝脏的应力分布统计表； 步骤六： 将步骤三和步骤五的统计结果， 分析数字化人体心脏、 肺脏、 肝脏与数字化动 物对应心脏、 肺脏、 肝脏各应力区间单元数量占比之间的比较关系， 并建立数字化人体与数 字化动物之间对应心脏、 肺脏、 肝脏力学响应的比较量表； 根据数字化人体和数字化动物之 间心脏、 肺脏、 肝脏应力分布比较分析结果， 其应力值以及应力分布与人体损伤程度相对 应， 建立非致命动能弹损伤效应评估的生物 ‑人体等效转换关系， 基于步骤一每个型号 非致 命动能弹对试验动物的AIS损伤评分， 预测评估每个型号非致命动能弹对人体的损伤评分 及损伤概 率。 2.根据权利要求1所述的非致命动能弹威力效应等效转换评估方法， 其特征在于， 在步 骤一中， 在射击 之前， 将试验动物用3%戊巴比妥钠 按1ml/kg耳缘静脉注 射麻醉， 在射击部位 设定为心前区、 肝区， 将射击 部位的毛发剪掉。 3.根据权利要求1所述的非致命动能弹威力效应等效转换评估方法， 其特征在于， 在步 骤一中， 在试验动物于致伤后3 ‑4小时以戊巴比妥钠麻醉股动脉放血处死后， 进行解剖检 查， 观察心脏、 肺脏、 肝脏有无 出血、 破裂情况并详细记录拍照。 4.根据权利要求1所述的非致命动能弹威力效应等效转换评估方法， 其特征在于， 在步 骤二中， 试验动物躯干有限元模 型包含皮肤、 皮下组织、 胸 廓骨架和心脏、 肺脏、 肝脏； 其中， 试验动物躯 干有限元模型的数据可采用试验动物CT扫描断层图像。 5.根据权利要求1所述的非致命动能弹威力效应等效转换评估方法， 其特征在于， 在步 骤二中， 打击时心脏、 肺脏及肝脏的应力分布统计 分析的具体步骤为： ①以50kPa为间隔， 统权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 113901699 A 2计应力值处于同一区间范围的单元数量， 设该心脏或肺脏或肝脏最大应力值为Pmax， 对 （Pmax/50） 进行向下取整数， 记为M=[Pmax/50]， 分别统计0~50 kPa， 50~100kPa， ...， (M   ‑ 1)*50~ M*50 kPa， M*50~(M+1)*50kPa各个应力区间的单元数量， 记为n1， n2， ...， nM， nM+1； ②计算各应力区间单元数量占该心脏或肺脏或肝脏有限元模型单元总数的百分比； 根据步 骤①统计的各个应力区间的单元数量， 该心脏或肺脏或肝脏有限元模型单元总数N=  n1+n2 +...+nM+nM+1， 则该心 脏或肺脏或肝脏应力分布 于0~50 kPa， 50~100kPa， ...， (M ‑1)*50~M* 50kPa， M*50~(M+1)*50kPa各个 区间的单元数量占该心脏或肺脏或肝脏有限元模型单元总 数的百分比分别为(n1/N)*10 0%， (n2/N)*10 0%， ...， (nM/N)*100%， (nM+1/N)*10 0%。 6.根据权利要求1所述的非致命动能弹威力效应等效转换评估方法， 其特征在于， 在步 骤三中， 人体躯干有限元模 型包含皮肤、 皮下组织、 胸 廓骨架和心脏、 肺脏、 肝脏； 其中， 人体 躯干有限元模型的数据可采用人体CT扫描断层图像。 7.根据权利要求1所述的非致命动能弹威力效应等效转换评估方法， 其特征在于， 在步 骤三中， 对非致命动能弹打击人体心前区、 肝区的力学响应进 行数值计算， 计算过程设定的 非致命动能弹速度、 打击 部位与步骤一动物试验一 致。 8.根据权利要求1所述的非致命动能弹威力效应等效转换评估方法， 其特征在于， 在步 骤三中， 分析数字化人体心脏、 肺脏、 肝脏与数字化动物对应心脏、 肺脏、 肝脏各应力区间单 元数量占比之间的比较关系的具体步骤为： ①从该心脏或肺脏或肝脏应力最高区间开始， 计算该区间数字化人体单元数量占比与数字化动物单元数量占比的比值， 以H/A表示， 其中 H代表数字化人体， A代表数字化动物； ②然后计算二者应力最高区间单元数量占比分别与 各自应力次高区间单元数量占比累加 后的比值H/A； ③再计算二者应力最高区间、 应力次高 区间与下一应力区间单 元数量占比累加后的比值H /A， 以此类 推。 9.根据权利要求1所述的非致命动能弹威力效应等效转换评估方法， 在步骤四中， 根据 数字化人体和数字化动物之 间心脏、 肺脏、 肝脏应力分布比较分析结果， 建立 非致命动能弹 损伤效应评估的生物 ‑人体等效转换关系的具体步骤为： ①当动物损伤评 分=0时， 如所有应 力区间H/A≤1,则人体损伤评 分=0的概率为1； 如所有应力区间H/A>1， 则人体损伤评分处于 0~1的概率为1； ②当动物损伤评分>0时， 如所有应力区间H/A≤1， 则人体损伤评分与动物损 伤评分相同的概率为应力最高区间对应的H/A； 如所有应力区间H/A>1， 则 人体损伤评分处 于动物损伤评分与动物损伤评分+1之间的概 率为1。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 113901699 A 3