神经外科手术中脑的生物力学建模与计算机仿真
计算工程、金融与科学
2019-04-03 v1
摘要
用于神经外科的脑计算生物力学是一个新兴的研究领域，近来在重要性和实际应用方面不断提升。本综述论文介绍了智能医疗系统实验室及其合作者对该领域的贡献，讨论了所采用的建模方法和为获得数值解而开发的方法。我们采用基于物理的建模方法，并以力学项（如位移、应变和应力）描述脑变形，这些可通过求解连续介质力学问题由生物力学模型计算。我们介绍了与几何创建、边界条件、载荷和材料属性相关的建模方法。从求解方法的角度看，我们提倡使用能够捕捉极大变形和材料非线性行为的全非线性建模方法。我们讨论了有限元和无网格域离散化、连续介质力学的总拉格朗日表述，以及用于求解时间精确和稳态问题的显式时间积分。我们介绍了为处理接触和利用仿真结果对 3D 医学图像进行扭曲所开发的方法。我们给出两个示例来展示这些方法：用于图像配准的脑移位估计和用于癫痫治疗神经导航的脑变形计算。
引用
@article{arxiv.1904.01192,
title = {Biomechanical modeling and computer simulation of the brain during neurosurgery},
author = {K. Miller and G. R. Joldes and G. Bourantas and S. K. Warfield and D. E. Hyde and R. Kikinis and A. Wittek},
journal= {arXiv preprint arXiv:1904.01192},
year = {2019}
}