侧心室壁负荷的3D有限元素大脑建模,以合理化周心室白质超强度位置

科学领域:

• 神经科学是一个神经科学.
• 生物机械工程 生物机械工程
• 医疗成像医学成像

背景情况:

• 与衰老相关的周周结膜白质超强度 (pvWMHs) 在脑成像中很常见,与微观结构变化和认知衰退有关.
• 形成pvWMH与血脑屏障功能障碍和脑脊液积累有关,这是由于心室壁脱皮造成的.

研究的目的:

• 通过基于图像的有限元素建模来开发pvWMH病因学的统一理论.
• 调查导致老化大脑中pvWMH形成的机械力量.

主要方法:

• 从认知上健康的受试者中创建八个解剖学准确的3D大脑模型.
• 基于图像的有限元模型模拟心室膨胀和心室壁的机械负荷.
• 机械标志物的分析,包括最大主应变,表皮细胞稀薄率和壁曲率.

主要成果:

• 模拟表明,心室膨胀和血液动力负荷将机械应力集中在心室壁上,与pvWMH位置相关联.
• 机械壁负荷的机械标志物在pvWMH区域明显高于心室壁的其余部分 (p < 0.05).
• 观察到的具体增加:最大主应变 (14%),表皮细胞稀释率 (8%) 和壁曲率 (24%).

结论:

• 计算建模提供了一个框架,将心室扩张,机械应力和pvWMH形成联系起来.
• 研究结果表明,表皮细胞上的机械力量有助于脑脊髓液泄漏到周周结膜白质中.
• 这项研究为未来针对pvWMH发展的药理干预铺平了道路.