A Three-Dimensional Computational Human Head Model That Captures Live Human Brain Dynamics

创伤性脑损伤 人脑 弥漫性轴索损伤 角加速度 剪切(物理) 白质 头部外伤 主管(地质) 头部受伤 解剖 物理 神经科学 磁共振成像 加速度 医学 地质学 生物 经典力学 外科 放射科 精神科 地貌学 热力学
作者
Shailesh Ganpule,Nitin Daphalapurkar,K.T. Ramesh,Andrew K. Knutsen,Dzung L. Pham,Philip V. Bayly,Jerry L. Prince
出处
期刊:Journal of Neurotrauma [Mary Ann Liebert, Inc.]
卷期号:34 (13): 2154-2166 被引量:92
标识
DOI:10.1089/neu.2016.4744
摘要

Diffuse axonal injury (DAI) is a debilitating consequence of traumatic brain injury (TBI) attributed to abnormal stretching of axons caused by blunt head trauma or acceleration of the head. We developed an anatomically accurate, subject-specific, three-dimensional (3D) computational model of the human brain, and used it to study the dynamic deformations in the substructures of the brain when the head is subjected to rotational accelerations. The computational head models use anatomy and morphology of the white matter fibers obtained using MRI. Subject-specific full-field shearing motions in live human brains obtained through a recently developed tagged MRI imaging technique are then used to validate the models by comparing the measured and predicted heterogeneous dynamic mechanical response of the brain. These results are used to elucidate the dynamics of local shearing deformations in the brain substructures caused by rotational acceleration of the head. Our work demonstrates that the rotational dynamics of the brain has a timescale of ∼100 ms as determined by the shearing wave speeds, and thus the injuries associated with rotational accelerations likely occur over these time scales. After subject-specific validation using the live human subject data, a representative subject-specific head model is used to simulate a real life scenario that resulted in a concussive injury. Results suggest that regions of the brain, in the form of a toroid, encompassing the white matter, the cortical gray matter, and outer parts of the limbic system have a higher susceptibility to injury under axial rotations of the head.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
Dovis完成签到 ,获得积分10
1秒前
学术菜鸟完成签到,获得积分10
1秒前
stella完成签到,获得积分10
1秒前
天天快乐应助66666采纳,获得10
1秒前
纳斯达克应助FAN采纳,获得10
1秒前
2秒前
aa发布了新的文献求助10
2秒前
朱朱朱完成签到,获得积分10
2秒前
韩小青发布了新的文献求助10
2秒前
XZB发布了新的文献求助10
2秒前
yuanzhoulv完成签到,获得积分10
2秒前
领导范儿应助landforall_23采纳,获得10
3秒前
zyro完成签到,获得积分10
3秒前
清风徐来发布了新的文献求助10
3秒前
mmm完成签到,获得积分10
3秒前
lin01完成签到 ,获得积分10
3秒前
谦让元槐发布了新的文献求助10
4秒前
胖胖发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
5秒前
Yurrrrt发布了新的文献求助10
6秒前
Dovis关注了科研通微信公众号
6秒前
7秒前
科研通AI6.4应助缥缈树叶采纳,获得10
7秒前
仔拉完成签到,获得积分10
7秒前
光亮的谷丝完成签到,获得积分10
7秒前
暴打小赵完成签到,获得积分20
7秒前
7秒前
南桥完成签到,获得积分10
8秒前
dadazhou完成签到,获得积分10
8秒前
JACK发布了新的文献求助10
8秒前
FreeRice发布了新的文献求助10
8秒前
依古比古完成签到,获得积分10
8秒前
我爱科研发布了新的文献求助30
9秒前
英姑应助郭小白采纳,获得10
11秒前
迷恋你的微笑完成签到,获得积分10
11秒前
钟意完成签到,获得积分10
12秒前
xiaotang发布了新的文献求助10
12秒前
充电宝应助shuang采纳,获得10
12秒前
暴打小赵发布了新的文献求助10
12秒前
高分求助中
Principles of Economics, 11th Edition 10000
University Physics with Modern Physics, 16th edition 10000
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition 510
Social Skills Improvement System-Rating Scales--Chinese Version 500
Dynamische Polarisation von H-1 und B-11 in (CH-3)-3NBH-3 500
CLSI M07 2024 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7248316
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8871265
关于积分的说明 18716836
捐赠科研通 6927408
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3198303
关于科研通互助平台的介绍 2373907
邀请新用户注册赠送积分活动 2173076