Потолстевшие манекены, которые спасут больше жизней

Манекены, традиционно используемые при испытаниях автомобилей на безопасность, отличаются слишком спортивным телосложением и не отражают склонность человечества к полноте. Не пора ли им потолстеть? Корреспондент <link type="page"><caption> BBC Future</caption><url href="http://www.bbc.com/future" platform="highweb"/></link> рассказывает о новых разработках в этой области - как традиционных, так и виртуальных.

В современном мире, помешанном на субтильных моделях, решение производителя наладить выпуск манекенов "в теле" может показаться странным. Но именно на этот шаг пошла в прошлом году компания Humanetics из штата Мичиган - мировой лидер по производству манекенов для краш-тестов. Ожидается, что новая продуктовая линейка поможет спасти больше жизней на дорогах.

Впервые о безопасности водителей и пассажиров автомобилей задумались после того, как ирландская ученая-энтомолог Мэри Уорд погибла под колесами паровой повозки, с пассажирского сиденья которой ее сбросило на крутом повороте. Уорд стала первой в мире жертвой автотранспортного происшествия.

К 1930-м годам исследователи приступили к серьезному изучению проблемы безопасности на дорогах. Поначалу в краш-тестах автомобилей использовались трупы; в этой работе участвовали и смелые (если не сказать - безрассудные) добровольцы. В 60-х гг. компания Humanetics первой стала применять манекены с целью стандартизации испытаний.

Полнеющее население

Манекены тех времен весили 77 кг, что соответствовало весу среднего американца мужского пола. Постепенно манекен-мужчина обзавелся женой и детьми, такими же, как и он сам, манекенами. Сейчас существуют даже манекены домашних животных. Остается неизменным одно: в американских краш-тестах за руль автомобиля всегда сажают манекен, представляющий собой мужчину с усредненными параметрами роста и веса.

И в этом кроется проблема. С 1960-х гг. люди в целом прибавили в весе - не только в США, но и во многих других странах мира. Средний вес мужского населения давно перевалил за 77 кг. Казалось бы, ничего не значащая мелочь, но, по данным Humanetics, у склонных к полноте на 78% выше вероятность погибнуть в автоаварии, чем у людей среднего веса. Поэтому в начале 2014 г. компания объявила о том, что начинает выпускать "полные" манекены. Новая модель будет весить на 45 кило больше (123 кг).

С тех пор, как для краш-тестов стали использовать манекены, уровень безопасности, несомненно, повысился - в развитых странах количество людей, погибающих на дорогах в современных моделях автомобилей, стабильно сокращается. Но cмогут ли нововведения в этой области дополнительно повлиять на статистику травматизма?

Цзинвень Ху, младший научный сотрудник Научно-исследовательского института транспорта при Мичиганском университете, считает, что это возможно. Команда ученых, в которой задействован и Ху, работает над тем, чтобы заменить реальные манекены виртуальной моделью человеческого тела.

"Наш подход более универсален, чем навешивание "лишних" килограммов на пластмассовую куклу, - объясняет он. - Манекен - слишком упрощенная модель человека. Наша же модель будет способна симулировать происходящее при автоаварии с костями, тканями и внутренними органами".

Исследования в этом направлении ведутся уже не один год. Международная организация по моделированию человеческого тела (Global Human Body Models Consortium), объединяющая автопроизводителей и поставщиков комплектующих частей, последовательно лоббирует разработку виртуальных моделей, позволяющих более точно воспроизводить разнообразие параметров водителей и пассажиров транспортных средств - включая их вес и возраст.

Параметры виртуальной модели человеческого тела можно варьировать, подгоняя их под физические характеристики разных водителей и пассажиров - особенно для наиболее уязвимых при аварии категорий, таких как подростки и люди пожилого возраста.

"Мы можем задавать возраст, пол, индекс массы тела и рост", - говорит Ху. При этом программа автоматически корректирует такие показатели, как плотность костной ткани (которая с возрастом снижается, приводя к более серьезным травмам при прочих равных условиях), а также размеры и расположение внутренних органов.

Хотя настройка виртуальной модели отличается высоким уровнем автоматизации, на нее уходит несколько часов. А чтобы создать соответствующее программное обеспечение, требуется еще больше времени. Необходимо обработать большой массив данных о характере повреждений человеческого тела в реальных автоавариях. Именно этим и занимаются Ху с коллегами.

Виртуальные автомобили

"Мы исследуем сотни сканов компьютерной томографии, полученных из больниц", - объясняет Ху. Затем, при помощи статистического анализа, вычисляются вариации в размерах отдельных частей скелета (например, грудной клетки, бедренных и тазовой костей) в зависимости от возраста и пола пострадавших. В распоряжении команды Ху имеется также трехмерный медицинский сканер, при помощи которого измеряются физические параметры сотен здоровых людей. Таким образом набирается необходимая статистика. Для точного моделирования каждой кости скелета используется от 50 до 100 томографических сканов.

Ху, как и многие другие члены исследовательской команды, может похвастаться одновременно техническим и медико-биологическим образованием. Многие из ученых, задействованных в программе, - инженеры, дополнительно изучившие основы анатомии, чтобы иметь возможность работать на стыке наук.

Точная виртуальная модель человеческого тела - только начало. Чтобы применить компьютерную модель на практике, необходимы также виртуальные автомобили, в точности моделирующие поведение машины во время аварии. Пока соответствующих программ создано не так много, но их число неуклонно растет.

Со временем, по мере увеличения доступных ученым компьютерных мощностей, виртуальные испытания станут обычным делом. Маловероятно, что компьютерные модели когда-нибудь полностью заменят тесты с использованием манекенов, но они могут стать полезным дополнением.

Например, виртуальные краш-тесты пришлись бы кстати при покупке автомобиля - у покупателя появилась бы возможность посмотреть, насколько безопасной является та или иная модель автомобиля при его росте, весе, поле и возрасте.

<italic>Прочитать <link type="page"><caption> оригинал этой статьи</caption><url href="http://www.bbc.com/future/story/20150107-fat-models-that-could-save-lives" platform="highweb"/></link> на английском языке можно на сайте <link type="page"><caption> BBC Future</caption><url href="http://www.bbc.com/future" platform="highweb"/></link>.</italic>