A finite element human body model (FE HBM) is a detailed virtual model of the human body that, for example, is used for simulating traffic accidents. A problem with HBMs is that there is no simple way to position the HBMs in non-standard positions. As different postures during an impact will affect the body in different ways it is vital to have the ability to position the HBMs. In this project it was investigated if it is possible to position a HBM from THUMS, by first positioning only the skin and skeleton, as control points, in the 3D-graphics program Blender. Thereafter a radial basis function interpolation is utilised to morph the rest of the HBM into the new position. The results indicate that in theory, it is possible to position a HBM using a 3D-graphics software. However, the method developed in this project resulted in a disfigurement of the morphed model. The disfigurement is possibly due to the change in distance between the skin and skeleton when positioning those body parts in Blender. / En finit element människokroppsmodell (FE HBM) är en detaljerad virtuell modell av människokroppen som exempelvis används för att simulera trafikolyckor. Ett problem med HBM:er är att det inte finns något enkelt sätt att positionera dem i annat än standardpositioner. Eftersom olika kroppsställningar påverkar kroppen på olika sätt under en kollision är det viktigt att ha möjlighet att kunna positionera en HBM. I detta projekt undersöktes om det är möjligt att positionera en HBM från THUMS, genom att först positionera endast huden och skelettet, som kontrollpunkter, i 3D-grafikprogrammet Blender. Därefter användes en radiell basfunktionsinterpolation för att flytta resten av HBM till den nya positionen. Resultaten indikerar att det är möjligt att positionera en HBM med hjälp av ett 3D-grafikprogram. Metoden som utvecklades i detta projekt resulterade dock i en deformering av den positionerade modellen. Deformeringen beror möjligen på att avståndet mellan hud och skelett ändrades vid positioneringen av dessa kroppsdelar i Blender.

Ice hockey has been identified as a sport with a high risk for concussions due to it being highly physical. Improvements have been made over the years to improve the protective gear for the players effectively eliminating more severe traumatic brain injuries (TBIs) however mild concussions (mTBI) are still prevalent to this day. One way of predicting these injuries in the recent years is the usage of finite element (FE) analysis to recreate impacts to study the effects of said head kinematics and strain parameters using validated FE models of the brain. In this thesis, video analysis was done on five cases resulting in a concussion and five cases not resulting in concussion from both the Swedish Hockey League (SHL) and the National Hockey League (NHL) to extract the initial velocities and positioning. The average velocity for the injured player and attacking player was 5.12 m/s and 5.08 m/s respectively for the impacts resulting in a concussion. Additionally, the average velocity for the injured player and attacking player was 4.80 m/s and 5.51 respectively for the impacts not resulting in a concussion. The video analysis methodology was also validated using a dataset from a football game and resulted in an average error of 25.4%. The impacts were recreated using the extracted velocities and initial positions in LS-PrePost with the full body FE model THUMS v.4.02 representing a 50th percentile adult male fitted with a helmet previously developed by master thesis students at KTH. The simulations were ran using LS-DYNA. The head kinematics from the head’s center of gravity and brain strain measured called Maximum Principal Strain (MPS) were extracted. Using the MPS values, the 95th percentile was calculated to then determine the likelihood of concussion. The MPS95 ranged from 0.18 to 0.63 for the cases resulting in a likelihood of concussion of 7.48 to 100%. For the cases not resulting in a concussion, the MPS95 values ranged from 0.20 to 0.45 resulting in likelihood of concussion 11.1 to 80.5%. The head kinematics extracted reported similar outcome in terms of risk of suffering concussions. The varying results can be pointed to the drawbacks in the methodology such as the error of the video analysis and the positioning of FE models. / Ishockey har fastställts som en sport med höga risker för hjärnskakning på grund av dess fysiska natur. Med åren har förbättringar gjorts på skyddsutrustningen vilket har avlägsnat allvarligare hjärnskador (TBI) från sporten, men dessvärre förekommer mildare hjärnskakningar än idag. På senare år har användning av finita element (FE) metoder använts för att återskapa kollisionerna för att förutspå dessa skador. Detta görs genom att använda validerade FE modeller av hjärnan för att analysera kinematiken samt töjningarna. I detta arbete gjordes en videoanalys av fem fall som resulterade i hjärnskakning samt fem fall där kollisionen inte resulterade i en hjärnskakning från både den Svenska Hockey Ligan (SHL) och "National Hockey League" (NHL). Från videoanalysen togs de initiala hastigheterna samt positionerna fram. Den genomsnittliga hastigheten för den skadade spelaren respektive attackerande spelaren var 5.12 m/s och 5.02 m/s för fallen där hjärnskakning hade skett. För fallen där hjärnskakning inte hade skett var hastigheten för den skadade respektive attackerande spelaren var 4.80 m/s samt 5.51 m/s. Videoanalysmetoden validerades genom att utföra videoanalysis på en databas från en fotbollsmatch. Valideringen resulterade i ett genomsnittligt fel på 25.4%. Kollisionerna återskapades genom att använda de extraherade initiala hastigheterna och positionerna i LS-PrePost med FE helkroppsdockan THUMS v.4.02 som representerade en 50:e percentil vuxen man utrustad med en ishockeyhjälm som utvecklats av tidigare masterexamensstudenter på KTH. Simuleringarna gjordes genom LS-DYNA. Huvudkinematiken från huvudets tyngdpunkt samt de maximala principiella töjningarna (MPS) i hjärnan extraherades. Från de extraherade MPS värdena kunde den 95:e percentilen uträknas för att bestämma sannolikheten att hjärnskakning sker. För fallen där hjärnskakning skett, varierade MPS95 värdet mellan 0.18 till 0.63 vilket motsvarar en risk för hjärnskakning på 7.48% respektive 100%. För fallen där hjärnskakning inte hade skett varierade MPS95 värdet från 0.20 till 0.45 vilket motsvarar 11.1% respektive 80% risk för hjärnskakning. Den extraherade huvudkinematikens risk för hjärnskakning överensstämde för det mesta med MPS95 sannolikheterna. De varierande resultaten kan hänvisas till de brister i metoden som exempelvis felet i videoanalysen samt positioneringen av FE modeller.

The European New Car Assessment Programme (Euro NCAP) performs several different tests to evaluate vehicles and rate their safety. Some of these tests are subsystem tests made to mimic different body parts of a pedestrian in an interaction with a vehicle. However, some criticism to the test method for the upper leg has been presented, stating that there is a discrepancy between this test method and a real-life interaction. Therefore, a modified test method for the upper leg has been proposed. The aim of this thesis was to evaluate the upper leg test method used today by Euro NCAP, and compare it with the proposed modified test method as well as to computer simulations with a Human Body Model (HBM). The evaluation was performed by comparing different parameters obtained in the two test methods. These have also been compared to computer simulations using a HBM in interaction with a passenger vehicle model. Prior to the evaluation of the test methods, the HBM was positioned into different stances to mimic postures in the human walking cycle. The vehicle model was positioned at four different heights, and three different impact points along the bonnet were used. The results showed that the different methods had their own advantages for some parameters. However, no general conclusion of which method showed the closest correlation to the HBM reference simulations could be determined. / European New Car Assessment Programme (Euro NCAP) utför flera olika tester för att utvärdera fordon och betygsätta deras säkerhet. Några av dessa tester sker med delsystem skapade för att efterlikna olika kroppsdelar hos en fotgängare i en kollision med ett fordon. Viss kritik har dock riktats mot testmetoden för lårben och höft, då studier visat att det finns en skillnad mellan testmetoden och en verklig kollision. En modifierad testmetod för lårbenet och höften har därför föreslagits. Syftet med detta examensarbete har varit att utvärdera testmetoden för lårben och höft, som idag används av Euro NCAP, och jämföra den med den föreslagna modifierade testmetoden men även datorsimuleringar med en humanmodell. Utvärderingen har genomförts genom att jämföra olika parametrar som erhållits från de två testmetoderna. Dessa parametrar har även jämförts med datorsimuleringar av fotgängarkollisioner med en humanmodell och en bilmodell. Humanmodellen positionerades i olika kroppsställningar innan utvärderingen av testmetoderna genomfördes. Detta för att efterlikna verkliga positioner i en mänsklig gångcykel. Bilmodellen positionerades vid fyra olika höjder och tre träffpunkter längs motorhuven användes. Resultaten visade att båda metoderna hade fördelar gentemot varandra för vissa parametrar. Ingen generell slutsats kunde dock dras om vilken metod som visade närmast korrelation till referenssimuleringarna med humanmodellen.

Introduction One out of five reported motor vehicle collision injuries occur to the upper extremities. Certain parts of The Total HUman Model for Safety (THUMS) lack validation against experimental data, including the elbow. The aim of this project is to refine and validate the elbow joint of THUMS, with focus on anatomical response of the elbow during axial impact applied to the wrist. Methods Internal contacts in the elbow were modified and new contacts assigned between bones and ligaments of the elbow. The posterior part of the radial- and ulnar collateral ligaments, and joint capsule was implemented to the model. Elasticmodulus of the cortical bones of the elbow was increased as well as the shell thickness of the humeral cortical bone. The updated model was validated against an experiment where an axial load was applied to the wrist of a female cadaver. The experimental resultant force in the wrist was then compared with the wrist force obtained from the simulations. Results The correlation between the experimental and simulation resultant wrist force for the updated model resulted in a CORA score of 0.882. This gave a 6.7% higher CORA score compared with the original model. Hourglass energy was reduced from 63.52% of internal energy to 0.78%. Energy ratio and contact energies indicated that the simulation was stable. Discussion Movement of elbow bones was assessed to be more anatomically correct, by accounting for the posterior ligament and elbow capsule support. The contact peak force in the humerus was lower and occurred earlier in the simulation in the updated model compared to the original. This is believed to be due to the reduced gap between the elbow bones after increasing the shell thickness of the humeral cortical bone. The model setup resembled the experiment in a good manner. Conclusion The upper extremity of THUMS was refined for improved biofidelity, with focus on the anatomical response of the elbow joint under an axial impact. However, further model improvements are suggested as well as extended validated against other experimental impact results. / Introduktion En av fem rapporterade krockskador med motorfordon förekommer i de övre extremiteterna. Vissa strukturer hos Total HUman Model for Safety (THUMS) saknar validering gentemot experimentell data, där armbågen är ett av dem. Syftet med detta projekt är att förfina och validera armbågsleden hos THUMS, med fokus på dess anatomiska respons under axiellt islag applicerad på handleden. Metod Interna kontakter i armbågen modifierades och nya kontakter tilldelades mellan ben och ligament. De posteriora delarna av kollateral ligament hos radius och ulna implementerades i modellen, så även armbågens ledkapseln. Elasticitetsmodulen hos de kortikala benen i armbågen höjdes och skalets tjocklek idet humerala kortikala benet utökades. Den uppdaterade modellen validerades mot ett experiment där en axiell belastning hade applicerats mot en kvinnlig kadavers handled. Den resulterande kraften i handleden från experimentet jämfördes sedan med erhållen kraft i handleden från simuleringarna. Resultat Korrelationen mellan den experimentella kraften och simulerade kraften hos den uppdaterade modellen resulterade i ett CORA-poäng på 0,882. Detta är en ökning med 6,7% jämfört med den ursprungliga modellen. Hourglassenergin reducerades från 63,52% av inre energi till 0,78%. Energiförhållandet och kontaktenergier indikerade stabil simulering. Diskussion Rörelsen av armbågens ben bedömdes vara mer anatomiskt korrekt, med hänsyn till stödet från de posteriora ligamentet och armbågens ledkapsel. Den maximala islagskraften i humerus minskade och uppträdde tidigare i simuleringen hos den uppdaterade modellen jämfört med originalet. Detta tros bero på reducerat avstånd mellan armbågens ben genom ökandet av skaltjockleken hos det humeralakortikala benet. Modelluppställningen motsvarade experimentets uppställning. Konklusion De övre extremiteterna av THUMS förfinades i syfte att förbättra biofideliteten. Fokus låg på armbågens anatomiska respons under ett axielltislag. Både ytterligare förbättringar av modellen och utökad validering mot andra experimentella islag rekommenderas. / Technology

Globally, approximately 1.2 million people die each year due to traffic accidents. Upper extremity injuries account for 18% to 25% of all car accident injuries. In order to be able to analyze these crash-related injuries, Human body models(HBMs) are used as a complement to FE simulations. An example of a HBM is the THUMS SAFER that is based on a 50 percentile American male. The aim of this study was to improve the upper extremity of the THUMS SAFER with respect to Autoliv's requirements to better predict fractures. In addition, this was validated against the Forman experiment(Forman, et al., The journal of trauma and acute care surgery, vol. 77, 2014) where human cadavers of the upper extremity were axially impacted to replicate a car collision. This was done by generating the upper extremity geometry with segmentation of medical images of a right human hand in combination with the complete STL-geometry of the forearm from the Piper project. The STL-geometry of the segmented human hand and Piper forearm was integrated and a complete STL-geometry of the upper extremity was obtained. Based on the complete STL-geometry, the FE-arm HEX 4.0 was built with modelling of bones, ligaments, soft tissue and skin with corresponding material choice in accordance with Autoliv's requirements. The model HEX 4.0 was improved considering an increased mesh density from an average of 94% to 98%. HEX 4.0 was also validated against the data from the Forman experiment for experiments 5, 6 and 15. It showed a good correlation with the acceleration curves between the simulated and experimental values for the three experiments. The reaction force in the elbow was compared for experiment 15, where the simulated value 5.7 kN divided by a factor of 1.4 from 4 kN for the experiment. Furthermore, the fi rst principal strains that occurred in HEX 4.0 were analysed by 17 ms were the highest acceleration was achieved for experiments 5 and 6. Both experiments were shown to be close to the failure threshold of bones. However, the highest value e5=9.8E-03 occurred in the radius for experiment 5, while e6=9.3E-03 in a ligament for experiment 6. In addition, the failure threshold for experiment 15 exceeded 5 ms in lunate, schapoid and triquetrum. This indication of fractures is in good agreement with the experimental results where the corresponding bones resulted in fractures in experiment 15. HEX 4.0 was an improved upper extremity of the THUMS SAFER considering an increased mesh density. It is also capable of indicating fractures and corresponding positions in the form of analyzes of occurring stresses and strains. Nevertheless, improvements and further validation of HEX 4.0 has been proposed in the future work section. / Globalt, dör varje år ungefär 1.2 miljoner personer på grund av trafi kolyckor. Skador på övre extremitet utgör 18% till 25% av alla skador inom bilolyckor. För att kunna analysera dessa krockrelaterade skador används humanmodeller(HBM) som komplement för FE-simuleringar. Ett exempel på en HBM är THUMS SAFER som är baserad på en "50 percentile" amerikans man. Målet med denna studie är att förbättra över extremiten av THUMS SAFER med avseende på Autolivs krav för att bättre kunna förutspå frakturer. Dessutom validerades detta mot Forman experiment(Forman, et al., The journal of trauma and acute care surgery, vol. 77, 2014) där övre extremitet av människokadaver blev axiellt påverkade för att replikera en bilkollsion. Detta gjordes genom att generera STL-geometrin av en övre extremitet med segmentering av medicinska bilder av en höger människohand i kombination med färdig STL-geometri av underarmen från Piper projektet. STL-geometrin av den segmenterande människohanden och Piper underarmen integrerades och en komplett STL-geometri av övre extremiteten erhölls. Baserad på den kompletta STL-geometrin byggdes FE-armen HEX 4.0 med modellering av ben, ligament, mjukvävnad samt hud med motsvarande materialval i enighet med Autolivs krav. Modellen HEX 4.0 förbättrades i form av en ökad mesh densitet från medelvärdet 94% till 98%. Den validerades även gentemot data från Forman experimentet för experiment 5, 6 och 15. Det påvisade en god korrelation på accelerations kurvorna mellan de simulerade och experimentella värdena för de tre experimenten. Reaktionskraften i armbågen jämfördes för experiment 15 där den simulerade värdet 5.7 kN skiljde sig med en faktor 1.4 från 4 kN för experimentet. Ytterligare analyserades första huvudtöjningarna som uppkom i HEX 4.0 vid 17 ms, då den högsta accelerationen uppnådes för experiment 5 och 6. Det visades att båda experimenten låg nära gränsen för benfraktur, däremot uppkom det högsta värdet e5=9.8E-03 i radius för experiment 5, samt e6=9.3E-03 i ett ligament för experiment 6. Dessutom överskred gränsen för benfrakturer för experiment 15 efter 5 ms i lunate, schapoid och triquetrum. Denna indikation av frakturer stämmer väl med resultatet av experimentet där motsvarande benen resulterades i frakturer i experiment 15. HEX 4.0 är en förbättrad övre extremitet av THUMS SAFER i form av förbättrad meshdensitet. Den är även kapabel att indikera frakturer och motsvarande position i form av analyser på förekommande spänningar och töjningar. Förbättringar och ytterligare validering av HEX 4.0 föreslås för framtida arbete.

Introduction. Road traffic injuries are the eighth leading cause of death globally and the leading cause of death among young people aged 15-29. Of individuals killed or injured in road traffic injuries, a large group comprises occupants sustaining a thorax injury in frontal crashes. The elderly are particularly at risk, as they are more fragile. The evaluation of the frontal crash performance of new vehicles is normally based on barrier crash tests. Such tests are only representative of a small portion of real-life crashes, but it is not feasible to test vehicles in all real-life conditions. However, the rapid development of computers opens up possibilities for simulating whole populations of real-life crashes using so-called stochastic simulations. This opportunity leads to the aim of this thesis, which is to develop and validate a simplified, parameterized, stochastic vehicle simulation model for the evaluation of passive restraint systems in real-life frontal crashes with regard to rib fracture injuries. Methods. The work was divided into five phases. In phase one, the geometry and properties of a finite element (FE) generic vehicle buck model were developed based on data from 14 vehicles. In the second phase, a human FE model was validated for oblique frontal crashes. This human FE model was then used to represent the vehicle occupant. In the third phase, vehicle buck boundary conditions were derived based on real-life crash data from the National Automotive Sampling System (NASS) and crash test data from the Insurance Institute for Highway Safety. In phase four, a validation reference was developed by creating risk curves for rib fracture in NASS real-life crashes. Next, these risk curves were compared to the risk of rib fractures computed using the generic vehicle buck model. In the final phase, injury mechanisms in nearside oblique frontal crashes were evaluated. Results. In addition to an averaged geometry, parametric distributions for 27 vehicle and boundary condition parameters were developed as guiding properties for the stochastic model. Particular aspects of the boundary conditions such as pulse shape, pulse angle and pulse severity were analyzed in detail. The human FE model validation showed that the kinematics and rib fracture pattern in frontal oblique crashes were acceptable for this study. The validation of the complete FE generic vehicle buck model showed that the model overestimates the risk of rib fractures. However, if the reported under-prediction of rib fractures (50-70%) in the NASS data is accounted for using statistical simulations, the generic vehicle buck model accurately predicts injury risk for senior (70-year-old) occupants. The chest injury mechanisms in nearside oblique frontal crashes were found to be a combination of (I) belt and airbag loading and (II) the chest impacting the side structure. The debut of the second mechanism was found for pulse angles of about 30 degrees. Conclusion. A parameterized FE generic passenger vehicle buck model has been created and validated on a population of real life crashes in terms of rib fracture risk. With the current validation status, this model provides the possibility of developing and evaluating new passive safety systems for fragile senior occupants. Further, an injury mechanism responsible for the increased number of outboard rib fractures seen in small overlap and near-side oblique frontal impacts has been proposed and analyzed. / Vinnova Project: Real Life Safety Innovations

The interior of heavy goods vehicles (HGVs) differs from passenger cars. Both the steering wheel and the occupant are positioned differently in a HGV and increases the risk of steering wheel rim impacts. Such impact scenarios are relatively unexplored compared to passenger car safety studies that are more prevalent within the field of injury biomechanics. The idea with using human body models (HBMs) is to complement current crash test dummies with biomechanical data. Furthermore, the biofidelity of a crash dummy for loading similar to a steering wheel rimimpact is relatively unstudied and especially to different rib levels. Therefore, the aim with this thesis was to evaluate HGV occupant thoracic response between THUMS v4.0 and Hybrid III (H3) during steering wheel rim impacts with respect to different rib levels (level 1-2, 3-4, 6-7, 7-8, 9-10) with regards to ribs, aorta, liver, and spleen. To the author’s best knowledge, use of local injury risk functions for thoracic injuries is fairly rare compared to the predominant usage of global injury criteria that mainly predicts the most commonthoracic injury risk, i.e. rib fractures. Therefore, local injury criteria using experimental test datahave been developed for the ribs and the organs. The measured parameters were chest deflectionand steering wheel to thorax contact force on a global level, whilst 1st principal Green-Lagrangestrains was assessed for the rib and the organ injury risk. The material models for the liver and the spleen were remodelled using an Ogden material model based on experimental stress-strain data to account for hyperelasticity. Rate-dependency was included by iteration of viscoelastic parameters. The contact modelling of the organs was changed from a sliding contact to a tied contact to minimize unrealistic contact separations during impact. The results support previous findings that H3 needs additional instrumentation to accurately register chest deflection for rib levels beyond its current range, namely at ribs 1-2, 7-8, and 9-10. For THUMS, the chest deflection were within reasonable values for the applied velocities, but there were no definite injury risk. Fact is, the global injury criteria might overpredict the AIS3 injury risk (rib fractures) for rib level 1-2, 7-8, and 9-10. The rib strains could not be correlated with the measured chest deflections. This was explained by the unique localized loading characterized by pure steering wheel rim impact that mainly affected the sternum and the rib cartilage while minimizing rib deformation. The organ strains indicate some risk of rupture where the spleen deforms the most at rib levels 3-4 and 6-7, and the liver and the aorta at rib levels 6-7 and 7-8. This study provides a framework for complementing H3 with THUMS for HGV occupant safety with emphasis on the importance of using local injury criteria for functional injury prediction, i.e. prediction of injury risk using parameters directly related to rib fracture or organ rupture. Local injury criteria are thus a powerful safety assessment tool as it is independent on exterior loading such as airbag, steering wheel hub, or seat belt loading. It was noticed that global injury criteria with very localized impacts such as rim impacts have not been studied and will affect rib fracture risk differently than what has been studied using airbag or seat belt restraints. However, improvements are needed to accurately predict thoracic injury risk at a material level by finding more data for the local injury risk functions. Conclusively, it is clear that Hybrid III has insufficient instrumentation and is in need of upgrades to register chest deflections at multiple rib levels. Furthermore, the following are needed: better understanding of global injury criteria specific for HGV occupant safety evaluation, more data for age-dependent (ribs) and rate-dependent (organs) injury risk functions, a tiebreak contact with tangential sliding for better organ kinematics during impacts, and improving the biofidelity of the material models using data from tissue level experiments. / Förarmiljön i lastbilar gentemot personbilar är annorlunda, i detta kontext med avseende på främst ratt- och förarposition som ökar risken för islag med rattkransen för lastbilsförare. Sådana islag är relativt outforskat jämfört med passiv säkerhet för personbilar inom skadebiomekaniken. Tanken bakom användning av humanmodeller är att komplettera nuvarande krockdockor med biomekanisk information. Dessutom är biofideliteten hos en krockdocka vid rattislag relativt okänt, speciellt vid olika revbensnivåer. Därför är målet med detta examensarbete att undersöka thoraxresponsen hos en lastbilsförare genom att använda THUMS v4.0 och Hybrid III (H3) under rattislag med avseende på revbensnivåer (nivå 1-2, 3-4, 6-7, 7-8, och 9-10) och revben, aorta, lever, och mjälte. Enligt författaren verkar användning av lokala riskfunktioner för thoraxskador relativt ostuderat jämfört med den övervägande användningen av globala riskfunktioner som huvudsakligen förutser den mest vanligt förekommande thoraxskadan, nämligen revbensfrakturer. Därför har lokala riskfunktioner skapats för revben och organ, baserat på experimentell data. Uppmätta parametrar var bröstinträngning och kontaktkraft mellan ratt och thorax på global nivå, medan första Green-Lagrange huvudtöjningen användes för att evaluera skaderisken för revben och organ. Materialmodeller för lever och mjälte ommodellerades baserat på experimentell spänning-töjningsdata med Ogdens materialmodell för att ta hänsyn till hyperelasticitet. Töjningshastighetsberoendet inkluderades genom att iterera fram viskoelastiska parametrar. Kontaktmodellering av organ gjordes genom att ändra från glidande kontakt till en låsande kontakt för att minimera orealistisk kontaktseparation under islagsfallen. Resultaten stödjer tidigare studier där H3 visat sig behöva ytterligare givare för att noggrannt kunna registrera bröstinträngning vid olika revbensnivåer bortom dess nuvarande räckvidd, nämligen vid revben 1-2, 7-8, och 9-10. Uppmätt bröstinträngning i THUMS var rimliga för hastighetsfallen men gav inte någon definitiv risk för skada. Faktum är att de globala riskfunktionerna kan överskatta AIS3 risken vid revben 1-2, 7-8, och 9-10. Revbenstöjningarna kunde inte korreleras med bröstinträngningarna. Detta kunde förklaras genom de unika lastfallen som karakteriseras av rena rattislag som främst påverkar sternum och revbensbrosk som i sin tur minimerar deformation av revben. Organtöjningarna indikerar på någon risk för ruptur där mjälten deformerar som mest vid revben 3-4 och 6-7, medan för både levern och aortan sker det vid revben 6-7 och 7-8. Denna studie presenterar ett sätt att komplettera H3 med THUMS inom passiv säkerhet för lastbilsförare med fokus på lokala riskfunktioner för funktionell skadeprediktering dvs. prediktering av skaderisken med hjälp av parametrar som är direkt relaterat till revbensfraktur eller organruptur. Lokala riskfunktioner utgör en kraftfull säkerhetsbedömning som är oberoende av externa lastfall som t.ex. airbag, rattcentrum, eller bälteslast. I denna studie noterades det att de globala riskkriterierna inte har undersökts med väldigt lokala islag som rattislagen utgör och kommer därför att påverka risken för revbensfraktur annorlunda gentemot vad som har studerat, t.ex. airbag eller bältelast. Däremot behövs det mer data för de lokala riskkriterierna för att kunna prediktera thoraxskaderisken med ökad noggrannhet. Avslutningsvis, det är tydligt att Hybrid III har otillräckligt med givare och behöver förbättras för att kunna registrera bröstinträngning vid flera revbensnivåer. Vidare behövs följande: bättre förståelse för globala riskfunktioner anpassat inom passiv säkerhet för lastbilsförare, mer data för åldersberoende (revben) och töjningshastighetsberoende (organ) riskfunktioner, en ”tiebreak” kontakt med tangientiell glidning för bättre organkinematik, och ökad biofidelitet av materialmodeller genom att använda data från vävnadsexperiment.

INTRODUCTION. Frontal collisions have been observed to cause the severe injuries on heavy goods vehicle occupants, and the lower extremities have been frequently injured. Injuries of knee joints are rarely life threatening, however they tend to give long-term consequences. AIM. Evaluate non-lethal frontal impacts towards the knee joint of Total Human Model for Safety (THUMS) v4.0 using a cylindrical barrier. The main objectives are to 1) create local injury risk functions of the knee ligaments restraining frontal impacts, 2) simulate frontal impacts towards the knee joints of THUMS and3) prepare the Hybrid III (HIII)-model for corresponding frontal impacts conducted on THUMS. The intention is for future HIII-simulations to be cross-correlated with the responses from THUMS for the ability to estimate knee ligament strains by investigating impacts on HIII. METHODS. 1) Ligament risk curves of PCL, MCL and LCL were formulated by assembling mean strain threshold values and standard deviations from literature. Virtual values were generated from these pooled strain thresholds, creating the risk curves. 2) THUMS lower body was impacted by a cylindrical steel barrier at four different locations - middle of patella, middle of knee joint, upper tibia and below tibia tuberositas. Four impact velocities ranging from 8-14 km/h were used at each location, giving a total of 16 impacts. 3) The HIII-model was prepared by removing the upper body and inserting the cylindrical steel barrier into the model file. RESULTS. The strain threshold at 50% rupture risk for PCL resulted in 23.6±4.4%, 34.2±6.0% for MCL and 26.6±6.5% for LCL. The simulated THUMS PCL strains reached between 36%-58% for the highest velocity at the impact locations where tibia was involved. Both MCL and LCL gave an approximate 5% strain outcome. The resultant knee displacement for these impacts ranged between 22 mm - 32 mm. The knee displacements at the PCL strain threshold ranged between 14 mm - 16 mm. DISCUSSION and CONCLUSION. Most of the maximal PCL strains exceeded the PCL threshold with large margins. However, the knee displacement at the PCL strain threshold resulted in outcomes comparable to the thresholds used for HIIImodel. These results supported the obtained PCL threshold to be within a reasonable range.