弥漫性轴突损伤的头部至神经电机械损伤的从头分析
组织与器官
2020-09-02 v1 软凝聚态物质
摘要
本研究旨在通过有限元仿真，探究正面头部撞击后神经束中弥漫性轴突损伤（DAI）的机械与功能失效。创伤性脑损伤后的解剖变化通过使用三维头部模型在宏观尺度上仿真。2.5-7.5 m/s 的正面头部撞击在脑白质中诱发轻度至中度 DAI。在细胞水平上对诱导电机械响应变化的考察在两个缩放神经束模型中进行，一个具有有髓神经纤维，另一个具有无髓神经纤维。DAI 的发生通过使用实时全耦合电机械框架仿真，该框架结合了用于放电激活的调制阈值以及对神经束模型中各三层纤维电学性质的独立改变。脑模型白质中仿真的应变幅值用于确定使用三维神经束模型的伸长仿真中的位移边界条件。在高撞击速度下，大型无髓束比有髓束或小型无髓束在更低应变值处发生机械失效；信号在加载期间及之后于大型有髓束中持续传播，尽管加载期间基线电压有较大偏移；观察到神经束模型中生成的塑性应变与头部模型的撞击速度和名义应变之间存在线性关系。髓鞘层保护纤维免受机械损伤，维持其功能。
引用
@article{arxiv.2009.00388,
title = {Head-to-nerve analysis of electromechanical impairments of diffuse axonal injury},
author = {Ilaria Cinelli and Michel Destrade and Peter McHugh and Antonia Trotta and Michael Gilchrist and Maeve Duffy},
journal= {arXiv preprint arXiv:2009.00388},
year = {2020}
}