以非侵入性的方式探索创伤性脑损伤

一种沿着大脑纤维通路测量刚度参数的非侵入性方法正在帮助研究人员探索创伤性脑损伤。这些组织的硬度可以揭示大脑灰质和白质变化和病理的线索。

在将于12月7日至10日举行的美国声学学会第179次会议上，美国海军研究实验室的Anthony J. Romano将描述一种被称为波导弹性成像的方法。他的会议，“混合模型反演的概述及其在研究中的应用创伤性脑损伤，将于12月9日举行。

罗马诺从冷战期间的反潜战、声学特征分析，到将他的潜艇探测算法转化为生物医学应用的无损评估。

波导弹性成像融合了磁共振弹性成像(MRE)和扩散张量成像(DTI)，并结合了各向同性和各向异性反演算法。

“啊哈!”的时候，我意识到我可以用这些技术和我的算法来探索灰色和白质在大脑”罗马诺说。

MRE通过振动颅骨和使用运动方程来提供动态弹性位移。这个位移不等于刚度而是通过运动方程与刚度相关。

罗马诺和同事们正在研究特拉华大学冰球队的大脑。他们在赛季前、赛季中和赛季后扫描了球员的大脑，发现随着赛季的进展，由于每个球员都经历了脑震荡，他们的大脑僵硬程度显著增加。

Romano说:“由于信噪比，刚度是一个比位移更可靠的指标，所以这种方法允许我们从测量到的组织内应变波评估刚度，以用于诊断目的。”

DTI只是测量水沿着纤维通道的扩散，比如大脑中的髓鞘轴突。大脑的白质主要由有髓鞘的轴突组成，它们形成的纤维结构可以作为声音各向异性传播的波导。

“波可以在传播方向上以不同的速度和刚度传播，”罗马诺说。

他说，灰质“是各向同性的，这意味着在声音传播的每个方向上，其硬度都是相同的——除非有更硬或更软的夹杂物。”

在这种情况下应用算法有助于揭示大脑健康状况。灰质得到各向同性横波方程，白质得到正交各向异性反演算法．

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