模拟和测量的人类大脑变形的全场,频域比较

科学领域:

• 生物力学 生物力学
• 神经科学是一个神经科学.
• 医疗成像医学成像

背景情况:

• 创伤性脑损伤 (TBI) 是由头骨撞击造成的,但头骨运动,大脑变形和神经损伤之间的联系尚未完全理解.
• 将脑生物力学计算模型与实验数据进行比较是有限的,这阻碍了准确的损伤预测模型的开发.

研究的目的:

• 开发一个强大的框架,以量化比较模型预测的和实验测量的大脑应变场在和的头骨运动.
• 通过解剖学和菌株现场登记,使模拟和体内MRE菌株数据能够直接比较到标准的大脑图谱.

主要方法:

• 使用in-vivo人类大脑磁共振弹性图 (MRE) 来捕捉高分辨率,全场动态大脑变形在和头骨运动下.
• 开发了一个框架,包括对模型和MRE数据的非线性注册到标准的大脑地图.
• 计算全球和本地应变场相关性 (Cv),使用复杂值应变张器的内乘积.

主要成果:

• 从六个人类受试者的MRE衍生的菌株场与两个生物力学模型的预测进行了比较.
• 在不同的人体受试者之间 (Cv ~0.6-0.7) 发现了比模型和受试者之间更高的应变场相关性.
• 证明当前的模型与实验性脑变形数据的一致性低于主体间的变异性.

结论:

• 拟议的框架提供了一种定量方法,以评估大脑生物力学模型与实验测量之间的相似性并确定差异.
• 这些发现强调了需要改进的计算模型,以便更好地复制在波头骨运动期间的人类大脑变形的in-vivo.
• 这种方法可以显著帮助开发和评估更准确的模型来理解TBI生物力学.