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背景：当今医学成像和计算资源的可用性为脑生物力学的高保真计算建模奠定了基础。脑及其环境的特点是组织、血液、脑脊液 (CSF) 和间质液 (ISF) 之间存在动态而复杂的相互作用。在这里，我们设计了一个用于颅内动力学建模和模拟的计算平台，并根据脑脉动的临床相关指标评估模型的有效性。方法：我们开发了人类脑环境中完全耦合的心脏诱发的脉动性脑脊液流和组织运动的有限元模型。三维模型几何形状源自磁共振图像 (MRI)，具有高水平的细节，包括脑组织、脑室系统和颅蛛网膜下腔 (SAS)。我们将器官尺度的脑实质建模为一种由细胞外液网络渗透的弹性介质，并将 SAS 和脑室中的脑脊液流动描述为粘性流体运动。分布在脑实质中的脉动净血流代表心动周期中的血管扩张，是运动的驱动因素。此外，我们还研究了模型变化对一组临床相关感兴趣量的影响。结果：我们的模型预测了脑脊液填充空间和多孔弹性实质在 ICP、脑脊液流量和实质位移方面的复杂相互作用。ICP 的变化主要由其时间幅度决定，但脑脊液填充空间和实质的空间变化都很小。受 ICP 差异的影响，我们发现脑室和颅脊脑脊液流量较大，颅 SAS 中有一些流量，脑实质中存在小的脉动 ISF 速度。此外，该模型预测在心动周期开始时，实质组织在背部方向会呈漏斗状变形。结论：我们的模型准确描述了颅内压、脑脊液流动和脑组织运动之间的复杂相互作用，与临床观察结果相符。它为详细研究生理和病理生理条件下颅内耦合动力学和相互作用提供了一个定性和定量平台。
心动周期中人体颅内脉动
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