Biomedical Engineering Fundamentals

52-5
TABLE 52.1
List of Best Predictors of MTBI
Rank order
Predictor variable
Chi square
p-value
1
ε
·
d
ε/
dt
41.0
0.0000
2
d
ε/
dt
33.1
0.0000
3
HIC
31.5
0.0000
4
SI
31.2
0.0000
5
Linear acceleration
28.3
0.0000
6
ε
max
28.0
0.0000
7
Max. principal stress
27.3
0.0000
8
Cumulative strain at 15%
26.0
0.0000
9
Angular acceleration
24.9
0.0000
200
160
120
80
40
0
0
20
40
60
80
100
Head rotation relative to torso (deg)
(15,61)
(45,61)
(60,00)
(70,120)
(80,190)
(80,80)
(70,61)
Moment about head–nec
k junction (N-m)
FIGURE 52.2
Loading corridor for neck flexion.
impact. It is concluded that response variable of the brain are better predictors of injury than input
variables.
52.2.2 Mechanical Response of the Neck
The mechanical response of the cervical spine was studied by Mertz and Patrick [1967, 1971], Patrick
and Chou [1976], Schneider et al. [1975], and Ewing et al. [1978]. Mertz et al. [1973] quantified the
response in terms of rotation of the head relative to the torso as a function of bending moment at the
occipital condyles. Loading corridors were obtained for flexion and extension, as shown in Figure 52.2
and Figure 52.3. An exacting definition of the impact environments to be used in evaluating dummy necks
relative to the loading corridors illustrated in these figures is included in SAE J1460 [1985]. It should be
noted that the primary basis for these curves is volunteer data and that the extension of these corridors to
dummy tests in the injury-producing range is somewhat surprising.
The issue of whiplash is a controversial one principally because researchers in the field cannot agree on an
injury mechanism. Currently, five such mechanisms have been proposed. It began with the hyperextension
theory, which was discarded when the automotive headrest did not reduce the incidence of injury. The
flexion theory is also considered untenable because head and neck flexion after the rear end collision is

---

JOBR: “2121_c052” — 2006/2/6 — 19:55 — page 6 — #6
52-6
Biomedical Engineering Fundamentals
80
60
20
40
0
0
20
40
60
80
100
Head rotation relative to torso (deg)
(225,31)
(60,31)
(70,48)
(05,50)
(95,68)
(90,48)
(80,31)
Moment about head
–
nec
k junction (Nm)