Acta Armamentarii ›› 2024, Vol. 45 ›› Issue (9): 2888-2905.doi: 10.12382/bgxb.2024.0094
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FAN Zhuangqing1,2, ZHANG Shuangbo2, LU Fangyun1,*(), LI Tonghua3, KANG Jianyi2, YANG Guangming2, WANG Jianmin2
Received:
2024-01-30
Online:
2024-04-23
Contact:
LU Fangyun
CLC Number:
FAN Zhuangqing, ZHANG Shuangbo, LU Fangyun, LI Tonghua, KANG Jianyi, YANG Guangming, WANG Jianmin. A Review of Research Advances in Personnel Vulnerability Analysis and Application[J]. Acta Armamentarii, 2024, 45(9): 2888-2905.
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序号 | 伤情描述 | 损伤参数 | 评分最 大值M | |||
---|---|---|---|---|---|---|
E | G | ST | SD | |||
1 | 外部损伤 | 0~6 | 0~5 | 0~3 | 1~4 | 56 |
2 | 骨折 | 0~5 | 0~4 | 0~3 | 1~2 | 24 |
3 | 烧伤 | 0~6 | 0~4 | 0~3 | 1~4 | 52 |
4 | 咽喉损伤 | 0~4 | 0~4 | 0~4 | 1~5 | 60 |
5 | 气管损伤 | 0~3 | 0~4 | 0~4 | 1~5 | 55 |
6 | 肺损伤 | 0~7 | 0~4 | 0~5 | 1~4 | 64 |
7 | 心脏损伤 | 0~4 | 0~4 | 0~4 | 1~4 | 48 |
8 | 腹部空腔脏器伤 | 0~8 | 0~5 | 0~3 | 1~3 | 48 |
9 | 腹部实质脏器伤 | 0~5 | 0~4 | 0~2 | 1~4 | 44 |
Table 1 Parameters of ASII
序号 | 伤情描述 | 损伤参数 | 评分最 大值M | |||
---|---|---|---|---|---|---|
E | G | ST | SD | |||
1 | 外部损伤 | 0~6 | 0~5 | 0~3 | 1~4 | 56 |
2 | 骨折 | 0~5 | 0~4 | 0~3 | 1~2 | 24 |
3 | 烧伤 | 0~6 | 0~4 | 0~3 | 1~4 | 52 |
4 | 咽喉损伤 | 0~4 | 0~4 | 0~4 | 1~5 | 60 |
5 | 气管损伤 | 0~3 | 0~4 | 0~4 | 1~5 | 55 |
6 | 肺损伤 | 0~7 | 0~4 | 0~5 | 1~4 | 64 |
7 | 心脏损伤 | 0~4 | 0~4 | 0~4 | 1~4 | 48 |
8 | 腹部空腔脏器伤 | 0~8 | 0~5 | 0~3 | 1~3 | 48 |
9 | 腹部实质脏器伤 | 0~5 | 0~4 | 0~2 | 1~4 | 44 |
第1位 损伤严重度 1~5级 | 第2位 身体区域 1~5个 | 第3位 组织类型 0~9 | 第4位 区域明细 | 第5位 损伤类型 |
---|---|---|---|---|
1-轻度损伤 | 1-头颈 | 1-整个区域,2-皮肤,3-肌肉、肌腱、韧带、关节,4-神经脊索,5-骨骼,6-血管,7-头部、颈胸部组织,8-腹部组织,9-骨盆组织,0-其他 | 与第2、3位相关的区域内具体器官(例如第3位取8时,1-肝脏) | 与第2、3位相关的定义,例如1-挤压、2-撕裂、3-缺损 |
2-中度损伤 | 2-躯干 | |||
3-重度 | 3-上肢 | |||
4-极重 | 4-下肢 | |||
5-可能致死 | 5-多部位 |
Table 2 Rules of MCIS coding
第1位 损伤严重度 1~5级 | 第2位 身体区域 1~5个 | 第3位 组织类型 0~9 | 第4位 区域明细 | 第5位 损伤类型 |
---|---|---|---|---|
1-轻度损伤 | 1-头颈 | 1-整个区域,2-皮肤,3-肌肉、肌腱、韧带、关节,4-神经脊索,5-骨骼,6-血管,7-头部、颈胸部组织,8-腹部组织,9-骨盆组织,0-其他 | 与第2、3位相关的区域内具体器官(例如第3位取8时,1-肝脏) | 与第2、3位相关的定义,例如1-挤压、2-撕裂、3-缺损 |
2-中度损伤 | 2-躯干 | |||
3-重度 | 3-上肢 | |||
4-极重 | 4-下肢 | |||
5-可能致死 | 5-多部位 |
编码 | 部位/描述(头颈部-整体) |
---|---|
51111 | 头部挤压伤 |
51112 | 头部离断 |
51113 | 颅骨缺失、颅内容物脱出 |
41121 | 面部穿透伤或爆炸伤,伤及单眼或双眼,未伤及气道 |
51124 | 面部穿透伤或爆炸伤,伤及单眼或双眼,伤及气道 |
41122 | 穿透伤或爆炸伤,造成口、面部骨骼、软组织破坏, 未伤及气道 |
51123 | 穿透伤或爆炸伤,造成口、面部骨骼、软组织破坏, 伤及气道 |
编码 | 部位/描述(头颈部-皮肤) |
11203 | 头、颈部开放性伤口 |
21204 | 头、面、颈部开放性伤口,深及肌肉/失去通信-无工作能力 |
Table 3 Example of MCIS coding
编码 | 部位/描述(头颈部-整体) |
---|---|
51111 | 头部挤压伤 |
51112 | 头部离断 |
51113 | 颅骨缺失、颅内容物脱出 |
41121 | 面部穿透伤或爆炸伤,伤及单眼或双眼,未伤及气道 |
51124 | 面部穿透伤或爆炸伤,伤及单眼或双眼,伤及气道 |
41122 | 穿透伤或爆炸伤,造成口、面部骨骼、软组织破坏, 未伤及气道 |
51123 | 穿透伤或爆炸伤,造成口、面部骨骼、软组织破坏, 伤及气道 |
编码 | 部位/描述(头颈部-皮肤) |
11203 | 头、颈部开放性伤口 |
21204 | 头、面、颈部开放性伤口,深及肌肉/失去通信-无工作能力 |
对比指标 | AIS评分 | ISS评分 | ASII评分 | MCIS评分 |
---|---|---|---|---|
来源 | 美国机动车协会(2015版) | 同AIS | 病理损伤(肺损伤) | 美国陆军医学中心等 |
损伤程度 | 6级6分(9个区域) | 0~75分 | 病理5级 | 5级5分(4个区域+复合伤) |
计算方法 | 根据部位查表 | 3个部位AIS平方和 | 专家根据病理打分 | 按部位编码查表 |
美军三大战伤数据库 应用情况 | 使用了18%~45%的编码 分数采用ISS评分 | 未见 | 目前应用 |
Table 4 Comparison of injury scores
对比指标 | AIS评分 | ISS评分 | ASII评分 | MCIS评分 |
---|---|---|---|---|
来源 | 美国机动车协会(2015版) | 同AIS | 病理损伤(肺损伤) | 美国陆军医学中心等 |
损伤程度 | 6级6分(9个区域) | 0~75分 | 病理5级 | 5级5分(4个区域+复合伤) |
计算方法 | 根据部位查表 | 3个部位AIS平方和 | 专家根据病理打分 | 按部位编码查表 |
美军三大战伤数据库 应用情况 | 使用了18%~45%的编码 分数采用ISS评分 | 未见 | 目前应用 |
冲击波超压/MPa | 杀伤程度 |
---|---|
0.03~0.04 | 轻微杀伤(耳膜破裂等) |
0.04~0.06 | 中等杀伤(听觉、视觉器官严重损伤、内脏轻度出血、骨折等) |
0.06~0.10 | 严重杀伤(内脏破裂、大面积出血) |
> 0.10 | 极严重杀伤(可导致50%死亡率) |
Table 5 Killing criterion of overpressure to personnel
冲击波超压/MPa | 杀伤程度 |
---|---|
0.03~0.04 | 轻微杀伤(耳膜破裂等) |
0.04~0.06 | 中等杀伤(听觉、视觉器官严重损伤、内脏轻度出血、骨折等) |
0.06~0.10 | 严重杀伤(内脏破裂、大面积出血) |
> 0.10 | 极严重杀伤(可导致50%死亡率) |
系数 | 入射压拟合值 | 反射压拟合值 | ||
---|---|---|---|---|
L50 | 损伤阈值 | L50 | 损伤阈值 | |
p* | 89.5 | 41.6 | 264.0 | 103.2 |
a | 6.70 | 11.80 | ||
b | -0.83 | -1.02 |
Table 6 Mathematical model coefficients for shock wave lethality rate
系数 | 入射压拟合值 | 反射压拟合值 | ||
---|---|---|---|---|
L50 | 损伤阈值 | L50 | 损伤阈值 | |
p* | 89.5 | 41.6 | 264.0 | 103.2 |
a | 6.70 | 11.80 | ||
b | -0.83 | -1.02 |
正压持 续时间/ ms | 损伤阈 值压力/ kPa | 致命性 L50压力/ kPa | 正压持 续时间/ ms | 损伤阈 值压力/ kPa | 致命性 L50压力/ kPa |
---|---|---|---|---|---|
0.10 | 1925.98 | 4143.63 | 4.00 | 129.80 | 279.25 |
0.20 | 1101.62 | 2370.07 | 5.00 | 114.89 | 247.17 |
0.50 | 537.08 | 1155.49 | 6.00 | 104.59 | 225.03 |
0.80 | 377.03 | 811.16 | 7.00 | 97.03 | 208.75 |
1.00 | 320.32 | 689.15 | 8.00 | 91.21 | 196.24 |
2.00 | 198.39 | 426.82 | 9.00 | 86.59 | 186.30 |
3.00 | 153.58 | 330.43 | 10.00 | 82.83 | 178.19 |
Table 7 Injury threshold pressure and L50 pressure under different durations
正压持 续时间/ ms | 损伤阈 值压力/ kPa | 致命性 L50压力/ kPa | 正压持 续时间/ ms | 损伤阈 值压力/ kPa | 致命性 L50压力/ kPa |
---|---|---|---|---|---|
0.10 | 1925.98 | 4143.63 | 4.00 | 129.80 | 279.25 |
0.20 | 1101.62 | 2370.07 | 5.00 | 114.89 | 247.17 |
0.50 | 537.08 | 1155.49 | 6.00 | 104.59 | 225.03 |
0.80 | 377.03 | 811.16 | 7.00 | 97.03 | 208.75 |
1.00 | 320.32 | 689.15 | 8.00 | 91.21 | 196.24 |
2.00 | 198.39 | 426.82 | 9.00 | 86.59 | 186.30 |
3.00 | 153.58 | 330.43 | 10.00 | 82.83 | 178.19 |
M/kg | J/(N·s·m-1) | K/(N·m-1) | A/m2 | V/m3 | λ |
---|---|---|---|---|---|
2.03 | 696 | 989 | 0.082 | 0.00182 | 1.2 |
Table 8 Model parameters for 70kg mammals
M/kg | J/(N·s·m-1) | K/(N·m-1) | A/m2 | V/m3 | λ |
---|---|---|---|---|---|
2.03 | 696 | 989 | 0.082 | 0.00182 | 1.2 |
损伤水平 | v/(m·s-1) | ASII | AIS |
---|---|---|---|
(阴性)无伤 | 0~3.6 | 0~0.2 | 0 |
轻微伤到轻伤 | 3.6~7.5 | 0.2~1.0 | 1~4 |
轻伤到中度伤 | 4.3~9.8 | 0.3~1.9 | 2~4 |
中度伤到重度伤 | 7.5~16.9 | 1.0~7.1 | 3~5 |
50%致死率 | >12.8 | >3.6 | >6 |
Table 9 Relationship among chest wall motion velocity with ASII and AIS scores
损伤水平 | v/(m·s-1) | ASII | AIS |
---|---|---|---|
(阴性)无伤 | 0~3.6 | 0~0.2 | 0 |
轻微伤到轻伤 | 3.6~7.5 | 0.2~1.0 | 1~4 |
轻伤到中度伤 | 4.3~9.8 | 0.3~1.9 | 2~4 |
中度伤到重度伤 | 7.5~16.9 | 1.0~7.1 | 3~5 |
50%致死率 | >12.8 | >3.6 | >6 |
国家或组织 | 联合国 | 法国 | 德国和美国 | 中国 | 前苏联 |
---|---|---|---|---|---|
破片致命杀伤临 界动能/J | 20 | 39 | 78 | 98 | 235 |
Table 10 Kinetic energy killing criterion of fragment
国家或组织 | 联合国 | 法国 | 德国和美国 | 中国 | 前苏联 |
---|---|---|---|---|---|
破片致命杀伤临 界动能/J | 20 | 39 | 78 | 98 | 235 |
判据 | 国家或地区 | ||||
---|---|---|---|---|---|
中国 香港 | 瑞士 | 中国 大陆 | 中国 台湾 | 德国 | |
破片穿透皮肤的临界比动 能/(J·cm-2) | 7 | 10 | 16 | 20 | 36 |
角膜损伤比动能/(J·cm-2) | 2 | 1.8 |
Table 11 Specific kinetic energy killing criterion of fragment
判据 | 国家或地区 | ||||
---|---|---|---|---|---|
中国 香港 | 瑞士 | 中国 大陆 | 中国 台湾 | 德国 | |
破片穿透皮肤的临界比动 能/(J·cm-2) | 7 | 10 | 16 | 20 | 36 |
角膜损伤比动能/(J·cm-2) | 2 | 1.8 |
破片形状 | 破片 质量/g | 软组织/ J | 脏器伤/ J | 骨折/J | 骨折及脏 器/J |
---|---|---|---|---|---|
方形 | 0.5 | 12.65 | 15.98 | 18.04 | 19.22 |
球形 | 1.0 | 16.18 | 19.61 | 29.51 | 30.30 |
方形 | 1.0 | 27.65 | 31.19 | 33.44 | 36.77 |
方形 | 5.0 | 62.13 | 74.85 | 97.18 | 100.03 |
Table 12 Kinetic energy required for different tissue injuries for dog
破片形状 | 破片 质量/g | 软组织/ J | 脏器伤/ J | 骨折/J | 骨折及脏 器/J |
---|---|---|---|---|---|
方形 | 0.5 | 12.65 | 15.98 | 18.04 | 19.22 |
球形 | 1.0 | 16.18 | 19.61 | 29.51 | 30.30 |
方形 | 1.0 | 27.65 | 31.19 | 33.44 | 36.77 |
方形 | 5.0 | 62.13 | 74.85 | 97.18 | 100.03 |
破片 形状 | 破片质 量/g | 动能/ J | 比动能/ (J·cm-2) | 破片 形状 | 破片质 量/g | 动能/ J | 比动能/ (J·cm-2) |
---|---|---|---|---|---|---|---|
方形 | 0.5 | 21.28 | 111.8 | 方形 | 1.0 | 38.54 | 113.8 |
球形 | 1.0 | 35.40 | 110.8 | 方形 | 5.0 | 101.99 | 114.7 |
Table 13 Kinetic energy and specific kinetic energy required to penetrate the chest of dog
破片 形状 | 破片质 量/g | 动能/ J | 比动能/ (J·cm-2) | 破片 形状 | 破片质 量/g | 动能/ J | 比动能/ (J·cm-2) |
---|---|---|---|---|---|---|---|
方形 | 0.5 | 21.28 | 111.8 | 方形 | 1.0 | 38.54 | 113.8 |
球形 | 1.0 | 35.40 | 110.8 | 方形 | 5.0 | 101.99 | 114.7 |
破片形状 | 破片质量/g | 动能/J | 比动能/(J·cm-2) |
---|---|---|---|
方形 | 0.5 | 20.2 | 106 |
球形 | 1.0 | 33.2 | 104 |
方形 | 1.0 | 36.6 | 108 |
方形 | 5.0 | 99.0 | 111 |
Table 14 Kinetic energy and specific kinetic energy required to cause dog death immediately
破片形状 | 破片质量/g | 动能/J | 比动能/(J·cm-2) |
---|---|---|---|
方形 | 0.5 | 20.2 | 106 |
球形 | 1.0 | 33.2 | 104 |
方形 | 1.0 | 36.6 | 108 |
方形 | 5.0 | 99.0 | 111 |
国家军用标准 | 条件 | K0 | β | A0 | B0 | C0 |
---|---|---|---|---|---|---|
GJB 2936—97 | 进攻5min | 0.911 | 2.6 | 3.39399×10-4 | 79244.7 | 0.494960 |
防御30s | 0.656 | 2.6 | 3.71889×10-4 | 79244.7 | 0.492943 | |
GJB z20450—97 | 进攻5min | 0.981 | 3.909983 | 3.684176×10-5 | 8335509 | 0.4200091 |
防御30s | 0.650 | 3.909983 | 1.761329×10-4 | 8335509 | 0.3569728 |
Table 15 The coefficients of the conditional probability formula
国家军用标准 | 条件 | K0 | β | A0 | B0 | C0 |
---|---|---|---|---|---|---|
GJB 2936—97 | 进攻5min | 0.911 | 2.6 | 3.39399×10-4 | 79244.7 | 0.494960 |
防御30s | 0.656 | 2.6 | 3.71889×10-4 | 79244.7 | 0.492943 | |
GJB z20450—97 | 进攻5min | 0.981 | 3.909983 | 3.684176×10-5 | 8335509 | 0.4200091 |
防御30s | 0.650 | 3.909983 | 1.761329×10-4 | 8335509 | 0.3569728 |
热通量/(kW·m-2) | 时间与损伤程度 | 热通量/(kW·m-2) | 时间与损伤程度 |
---|---|---|---|
1.60 | 长时间暴露无不适 | 6.40 | 8s,严重疼痛;20s,2度烧伤 |
1.75 | 60s,严重疼痛 | 12.50 | 10s,1度烧伤;60s,1%死亡 |
4.00 | 20s,严重疼痛 | 16.00 | 5s,严重烧伤 |
4.50 | 20s,1度烧伤 | 25.00 | 10s,严重烧伤;60s,100%死亡 |
5.00 | 15s,严重致痛 | 37.50 | 10s,1%死亡;60s,100%死亡 |
Table 16 Personnel injury threshold of heat flux
热通量/(kW·m-2) | 时间与损伤程度 | 热通量/(kW·m-2) | 时间与损伤程度 |
---|---|---|---|
1.60 | 长时间暴露无不适 | 6.40 | 8s,严重疼痛;20s,2度烧伤 |
1.75 | 60s,严重疼痛 | 12.50 | 10s,1度烧伤;60s,1%死亡 |
4.00 | 20s,严重疼痛 | 16.00 | 5s,严重烧伤 |
4.50 | 20s,1度烧伤 | 25.00 | 10s,严重烧伤;60s,100%死亡 |
5.00 | 15s,严重致痛 | 37.50 | 10s,1%死亡;60s,100%死亡 |
热剂量/(kJ·m-2) | 损伤等级 | 热剂量/(kJ·m-2) | 损伤等级 |
---|---|---|---|
65 | 皮肤疼痛 | 375 | 3度烧伤 |
125 | 1度烧伤 | 392 | 重伤 |
172 | 轻伤 | 592 | 死亡 |
250 | 2度烧伤 |
Table 17 Personnel injury threshold of thermal dose
热剂量/(kJ·m-2) | 损伤等级 | 热剂量/(kJ·m-2) | 损伤等级 |
---|---|---|---|
65 | 皮肤疼痛 | 375 | 3度烧伤 |
125 | 1度烧伤 | 392 | 重伤 |
172 | 轻伤 | 592 | 死亡 |
250 | 2度烧伤 |
人体部位 | A1 | B1 | C1 | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
球形 | 方形 | 柱形 | 球形 | 方形 | 柱形 | 球形 | 方形 | 柱形 | |
皮肤 | 0.1226 | 0.2007 | 0.2117 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 |
面部、心脏 | 0.1920 | 0.4536 | 0.3229 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 |
胰脏、肾脏 | 0.2422 | 0.4593 | 0.3361 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 |
肺部 | 0.1577 | 0.4037 | 0.3115 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 |
颅骨、颈骨、骨骼 | 0.4545 | 0.8340 | 0.5158 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 753.6E6 | 761.2E5 | 920.8E6 |
胸骨、关节、股骨 | 0.3035 | 0.5809 | 0.3677 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 234.1E6 | 216.6E6 | 296.2E6 |
大脑、眼球、脊髓 | 0.2059 | 0.4830 | 0.3500 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 |
脊柱、肩胛骨、胫骨 | 0.7418 | 1.1370 | 1.1110 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 1257E6 | 801.7E6 | 1309E6 |
咽、喉 | 0.2247 | 0.7889 | 0.4234 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 527.3E6 | 444.0E6 | 1220E6 |
Table 18 The retardation coefficients of different tissues and organs penetrated by fragments
人体部位 | A1 | B1 | C1 | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
球形 | 方形 | 柱形 | 球形 | 方形 | 柱形 | 球形 | 方形 | 柱形 | |
皮肤 | 0.1226 | 0.2007 | 0.2117 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 |
面部、心脏 | 0.1920 | 0.4536 | 0.3229 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 |
胰脏、肾脏 | 0.2422 | 0.4593 | 0.3361 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 |
肺部 | 0.1577 | 0.4037 | 0.3115 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 |
颅骨、颈骨、骨骼 | 0.4545 | 0.8340 | 0.5158 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 753.6E6 | 761.2E5 | 920.8E6 |
胸骨、关节、股骨 | 0.3035 | 0.5809 | 0.3677 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 234.1E6 | 216.6E6 | 296.2E6 |
大脑、眼球、脊髓 | 0.2059 | 0.4830 | 0.3500 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 |
脊柱、肩胛骨、胫骨 | 0.7418 | 1.1370 | 1.1110 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 1257E6 | 801.7E6 | 1309E6 |
咽、喉 | 0.2247 | 0.7889 | 0.4234 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 527.3E6 | 444.0E6 | 1220E6 |
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