Experimental study of brain injury biomechanics by integrating the spatial scale from cell to tissue level

整合细胞至组织空间尺度的脑损伤生物力学实验研究

• 批准号: 23760093
• 负责人: MIYAZAKI Yusuke
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011 至 2012
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-23760093/
• 关键词: 生体力学; 外傷; 傷害予防

Prevention of traumatic brain injury due to rotational impact is important from the frequency and severity of the injury in various accidents. However, head injury criterions existing have not been able to correctly estimate or predict the injuries. In order to establish the injury criterion capable of evaluating the severe traumatic brain injury, the multi scale relationships between the rigid-body motion of a head measured in dummy, brain parenchyma deformation and cell scale damage should be elucidated seamlessly. In this study, we constructed a precise head physical model and carried out the side impact experiments to clarify the relationship between the brain parenchyma deformation and rigid body motion of the head. In addition, in order to elucidate the relationship of cell damage and brain parenchyma deformation, brain physical model with cultured PC12 cells was developed and shear deformation was applied to the model. As the results obtained in the side impact experiments, the most important mechanism of deep brain deformation behavior was due to reverse rotation of the left and right brain. In addition, the 0.25 shear or principal strain of brain parenchyma model causes significant increase of neuritis damage rate.

从各种事故中损伤的频率和严重程度来看，预防旋转冲击引起的创伤性脑损伤非常重要。然而，现有的颅脑损伤标准并不能正确地估计或预测损伤。为了建立能够评价重型颅脑损伤的损伤标准，需要建立起头部刚体运动、脑实质变形和细胞损伤之间的多尺度关系。本研究通过建立精确的头部物理模型，并进行侧面碰撞实验，来阐明头部刚体运动与脑实质变形之间的关系。此外，为了阐明细胞损伤与脑实质变形的关系，建立了培养的PC12细胞脑物理模型，并对模型施加剪切变形。从侧面碰撞实验中得到的结果来看，脑深部变形行为的最重要机制是左右脑的反向旋转。此外，脑实质模型的0.25剪切应变或主应变导致神经炎损伤率显著增加。

项目成果

脳実質粘弾性特性を模擬した培養面のせん断変形挙動と神経細胞損傷との関係

模拟脑实质粘弹性的培养表面的剪切变形行为与神经元损伤的关系

• 发表时间: 2013
• 作者: 中田雄;宮崎祐介;中楯浩康;青村茂
• 通讯作者: 青村茂

力学的手法による乳児急性硬膜下血腫発生メカニズムの検討

机械方法探讨婴儿急性硬膜下血肿发生机制

• 发表时间: 2012
• 作者: 中田雄;宮崎祐介;中楯浩康;青村茂;藤井朋之;宮崎祐介;剣持明弘;宮崎祐介
• 通讯作者: 宮崎祐介

三次元透過頭部実体モデルによる後頭衝撃時の頭蓋骨・脳間相対運動の可視化

使用三维透明头部模型对枕骨撞击时头骨和大脑之间的相对运动进行可视化

• 发表时间: 2012
• 期刊: 日本機械学会論文集A編
• 作者: 宮崎祐介;立矢宏;放生明廣;阪本雄一郎
• 通讯作者: 阪本雄一郎

精密頭部実体モデルを用いた急性硬膜下血腫発生メカニズムの検討

使用精确头部模型检查急性硬膜下血肿发生的机制

• 发表时间: 2013
• 作者: Naohiro Ishizuka;Tomoyuki Fujii,Keiichiro Tohgo;Yoshinobu Shimamura;Masahiro Takanashi;Yu Itabashi;Gen Nakayama;Yohei Sakakibara;Takashi Hirano;藤井朋之,東郷敬一郎,石塚直宏,島村佳伸,高梨正祐,板橋 遊,中山 元,榊原洋平,平野 隆;宮崎祐介
• 通讯作者: 宮崎祐介

RELATIONSHIP BETWEEN IMPACT CONDITIONS AND BRAIN SHEAR STRAIN IN ROTATIONAL HEAD IMPACTS

旋转头部冲击中冲击条件与脑剪切应变之间的关系

• 发表时间: 2011
• 作者: Anata K.;Miyazaki Y.;Tachiya H.;Hojo A.;Sakamoto Y
• 通讯作者: Sakamoto Y