Estimando a biomecânica cerebral usando ressonância magnética

Objetivo

Neste estudo, desenvolveremos e aplicaremos técnicas de imagem para realizar as primeiras medições tridimensionais (3-D) da biomecânica cerebral durante o movimento leve da cabeça em seres humanos saudáveis. A biomecânica é a aplicação da mecânica, ou dos princípios físicos em ação quando a força é aplicada a um objeto, à estrutura anatômica e/ou função dos organismos. Essas técnicas serão inestimáveis ​​para a construção de modelos computacionais de biomecânica cerebral, compreensão da variabilidade da biomecânica cerebral em características individuais, como idade e sexo, e determinação de subestruturas cerebrais em risco de danos quando o movimento da cabeça é acelerado, como durante uma evento traumático. Usando as técnicas de imagem desenvolvidas acima, vamos adquirir um número suficiente de conjuntos de dados para criar modelos da resposta cerebral média e rigidez com base na idade e sexo. Dados brutos e processados ​​anonimizados serão disponibilizados publicamente para melhorar os modelos computacionais da biomecânica cerebral.

População do Estudo

As medições serão realizadas em 194 homens e mulheres saudáveis ​​com idades entre 18 e 65 anos.

Projeto

Vamos desenvolver o modelo iniciado por nosso colaborador, Dr. Philip Bayly. O modelo coloca um sujeito humano em um scanner de ressonância magnética (MR) com uma das duas unidades de suporte de cabeça que permite uma amplitude específica de movimento. Cada suporte de cabeça é travado de forma que possa ser liberado pelo sujeito e resulta em uma rotação da cabeça de aproximadamente 30 graus ou uma flexão-extensão da cabeça de aproximadamente 4 graus. Embora ambos os suportes sejam ponderados de modo que o movimento seja repetível se o sujeito estiver relaxado, o sujeito pode facilmente neutralizar o peso. A aceleração/desaceleração resultante é pequena (na faixa de atividades normais, como virar a cabeça durante a natação) e foi validada e usada em outras investigações humanas da biomecânica cerebral. O sujeito repete o movimento várias vezes durante a ressonância magnética por sua própria vontade e ritmo desejado para medir o movimento da cabeça e do cérebro. Além disso, usaremos um tipo de ressonância magnética chamada elastografia por ressonância magnética (MRE), que mede o movimento cerebral em resposta à vibração leve da cabeça, para investigar a rigidez cerebral.

Medidas de resultado

Este projeto é um estudo que avalia o potencial de extrair estimativas tridimensionais da deformação cerebral, como medições de tensão e rigidez, usando imagens de ressonância magnética. Um resultado primário deste projeto serão as técnicas de ressonância magnética para caracterizar a biomecânica do cérebro em 3-D. As técnicas serão avaliadas pela aplicação do protocolo em seres humanos, seguida da quantificação preliminar da reprodutibilidade e estabilidade das medidas de deformação e rigidez. Os dados adquiridos serão disponibilizados publicamente para uso pela comunidade de pesquisa.