Modelado y simulación de trauma craneal utilizando propiedades de materia blanca de la elastografía por resonancia magnética
Autores: Madhukar, Amit; Ostoja-Starzewski, Martin
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
2020
Modelado y simulación de trauma craneal utilizando propiedades de materia blanca de la elastografía por resonancia magnética
Categoría
Procesos industriales
Subcategoría
Simulación de procesos industriales
Palabras clave
Cerebro
Materia blanca
Elemento Finito
Heterogeneidades
Elastografía por Resonancia Magnética
Propiedades del material
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 36
Citaciones: Sin citaciones
Los tejidos del cerebro, especialmente la materia blanca, son extremadamente heterogéneos, con respuestas constitutivas que varían espacialmente. En este documento, implementamos un modelo de cabeza de Elemento Finito (FE) de alta resolución donde las heterogeneidades de las estructuras de la materia blanca se introducen a través de experimentos de Elastografía por Resonancia Magnética (MRE). Se captura el desplazamiento de la materia blanca bajo excitación de ondas de corte y las propiedades del material determinadas a través de un algoritmo de inversión se incorporan en el modelo FE a través de un modelo de material hiperelástico de dos términos de Ogden. Se ha encontrado que este enfoque mejora las predicciones del modelo en comparación con los resultados experimentales. En primer lugar, la respuesta mecánica en el cerebro cerca de estructuras rígidas como el cuerpo calloso y la corona radiata es notablemente diferente en comparación con un modelo de material homogeneizado. Además, las heterogeneidades introducen una atenuación adicional de la onda de corte debido a la dispersión de ondas dentro del cerebro.
Descripción
Los tejidos del cerebro, especialmente la materia blanca, son extremadamente heterogéneos, con respuestas constitutivas que varían espacialmente. En este documento, implementamos un modelo de cabeza de Elemento Finito (FE) de alta resolución donde las heterogeneidades de las estructuras de la materia blanca se introducen a través de experimentos de Elastografía por Resonancia Magnética (MRE). Se captura el desplazamiento de la materia blanca bajo excitación de ondas de corte y las propiedades del material determinadas a través de un algoritmo de inversión se incorporan en el modelo FE a través de un modelo de material hiperelástico de dos términos de Ogden. Se ha encontrado que este enfoque mejora las predicciones del modelo en comparación con los resultados experimentales. En primer lugar, la respuesta mecánica en el cerebro cerca de estructuras rígidas como el cuerpo calloso y la corona radiata es notablemente diferente en comparación con un modelo de material homogeneizado. Además, las heterogeneidades introducen una atenuación adicional de la onda de corte debido a la dispersión de ondas dentro del cerebro.