在道路交通中,小身材女性作为弱势群体面临着极高的伤害风险,其中胸腹部是交通事故中最易受损伤的部位之一,因此,针对小身材女性胸腹部的安全保护研究得到研究人员更多的关注。近年来,应用人体有限元模型进行碰撞损伤研究成为重要的研究手段。对于小身材女性,国外已经开发了几个版本的5th百分位女性人体有限元模型,但这些人体模型是针对欧美人体尺寸开发。而国内对5th百分位女性有限元模型的开发多依据国外模型缩放获得,并不符合中国人体生理结构特征。本文构建具有详实解剖学结构的胸腹部有限元模型,作为开发国人体征5th百分位女性整人有限元模型的重要组成部分,对研究小身材女性损伤防护具有重要意义。本研究依据中国标准化研究院最新测量统计数据,并按照身高百分位分布,选取身高152cm、坐高83cm的国人5th百分位女性志愿者,获取其CT影像数据。应用医学影像软件和逆向工程软件提取精确的胸腹部组织结构几何轮廓。借助相关有限元软件完成网格划分以及材料属性赋予等设置,得到具有详实解剖学结构特征的国人5th百分位女性胸腹部有限元模型。模型包括胸腹部所有骨骼、内脏、肌肉、脂肪及皮肤等,总质量27.24 kg,由135个部件组成,共有355537个节点和443560个单元,其中254745个实体单元,188815个壳单元。应用5th百分位女性胸腹部有限元模型,重构Kroell、Cavanaugh以及Vinao等人的经典胸腹部尸体实验,从正面和侧面两个碰撞角度对模型进行有效性评估。仿真实验所得接触力-变形量曲线、压缩比以及胸腹部损伤生物力学响应与尸体实验数据吻合,验证了模型的有效性。基于已验证的5th百分位女性胸腹部有限元模型进行损伤研究。首先设置六组仿真实验,再现司法鉴定中的腰椎损伤案例,通过脊椎运动学及胸腹部损伤生物力学响应,探究蹲坐和蹬踹条件下的胸腹部损伤机制,结合传统法医经验方法,可为分析该类案例提供理论依据。其次利用模型加载某款SUV偏置碰撞减速度曲线,在Pam-Crash软件中再现MPDB碰撞试验,结果表明,该模型可用于汽车碰撞中胸腹部的损伤研究,仿真结果不仅可以评价C-NCAP中胸腹部损伤指标,也可对内脏器官的损伤进行机理研究。因此,该有限元模型可为司法鉴定量化评价及乘员胸腹部损伤防护提供基础数据。