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申请/专利权人：北京理工大学
摘要：本发明提供一种爆炸颅脑损伤机制生物学多尺度建模方法：基于人体头部MRI医学影像数据，进行脑神经纤维的区域化追踪重建获取神经纤维空间分布数据，建立神经纤维有限元模型，运用全局缩放进行脑神经纤维与脑组织的空间匹配，进一步完成颅脑‑神经纤维多尺度耦合模型；基于人体脑组织动态实验数据，运用优化算法与有限元仿真相结合的方法，以参考实验测量的工程应力‑应变均值曲线与仿真预测结果的相关系数最大化作为优化设计的目标函数，进行神经纤维、脑组织材料模型参数寻优求解。本发明克服了当前人颅脑有限元模型在生物逼真度和脑组织生物多尺度结构与复杂非线性动态力学特性模拟方面的不足。
主权项：1.一种爆炸颅脑损伤机制生物学多尺度建模方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步，基于人体头部MRI医学影像数据，进行脑神经纤维的区域化追踪重建以获取人脑神经纤维空间分布特征数据；第二步，通过第一步所得人脑神经纤维空间分布特征数据，利用医学商业软件DSI-Studio中的脑组织解剖学结构图谱设置神经纤维平滑系数、长度约束、追踪种子数、最大角度阈值参数，进一步生成脑神经纤维重建图像；第三步，计算脑组织目标区域追踪体素总体积，已知区域内神经纤维数量和平均长度并假设神经纤维类似于圆柱体进行等效运算，由此可近似计算出每根神经纤维的直径；第四步，基于以上三步的脑神经纤维分布数据与等效长度等信息，运用LS-DYNA显示有限元法建立脑神经纤维有限元模型；第五步，参考现有的颅脑器官尺度有限元模型，将BEAM单元与作为主部件的SOLID单元约束在一起并使神经纤维单元与实体单元加速度和速度保持一致，实现脑神经纤维有限元模型和精细化头部模型进行跨尺度耦合建模；第六步，基于颅脑组织动态单轴拉伸、压缩实验，运用有限元法和多目标优化算法相结合的方法，建立自动化脑组织材料模型参数求解平台，以参考实验测量的均值结果与仿真预测工程应力-应变曲线相关性系数最大化作为目标函数进一步实现参数寻优，以达到验证生物学多尺度颅脑损伤机制高保真度模型的目的。
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权利要求：
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