基于统计解释的头部撞击创伤性脑损伤中运动学预测因素
生物物理
2022-12-07 v3 机器学习
应用统计
摘要
头部撞击导致的脑组织变形主要由旋转引起，并可导致创伤性脑损伤。为基于头部运动学测量量化脑损伤风险，已开发有限元（FE）模型及基于这些运动学不同因素的各种脑损伤判据，但不同运动学因素的贡献尚未跨不同类型头部撞击以数据驱动方式被全面分析。为更好地设计脑损伤判据，我们基于不同数据集（包括实验室撞击、美式橄榄球、综合格斗（MMA）、NHTSA 汽车耐撞性测试与 NASCAR 撞击事件）分析了旋转运动学因素的预测能力，这些因素在 1）导数阶（角速度、角加速度、角急动度），2）方向，以及 3）角速度的幂次（例如平方根、平方、立方）上有所不同。我们建立了从运动学因素到 95% 最大主应变（MPS95）的普通最小二乘回归，并比较了零阶相关系数、结构系数、共通性分析与优势分析。角加速度、幅值与第一幂次因素对大多数撞击（包括实验室撞击、美式橄榄球撞击）显示出最高预测能力，仅有少数例外（MMA 与 NASCAR 撞击中的角速度）。旋转运动学在三个方向（x：后至前，y：左至右，z：上至下）的预测能力随不同运动与头部撞击类型而变化。
引用
@article{arxiv.2102.05020,
title = {Predictive Factors of Kinematics in Traumatic Brain Injury from Head Impacts Based on Statistical Interpretation},
author = {Xianghao Zhan and Yiheng Li and Yuzhe Liu and August G. Domel and Hossein Vahid Alizadeh and Zhou Zhou and Nicholas J. Cecchi and Samuel J. Raymond and Stephen Tiernan and Jesse Ruan and Saeed Barbat and Olivier Gevaert and Michael M. Zeineh and Gerald A. Grant and David B. Camarillo},
journal= {arXiv preprint arXiv:2102.05020},
year = {2022}
}