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AG体育工程师采取跃入大脑$ 2万NSF飞跃喜补助

合作项目探索了大脑,以帮助理解,诊断,治疗和预防甚至神经损伤和疾病的生物力学

abstract brain imaging illustration

当你寻求喉咙痛或断腿或腹痛就医,医生很可能会碰触是什么在困扰你,以帮助确定出了什么问题,以及如何对待它。但是当身体疾病是字面上在你的头上,会发生什么?

虽然感觉你的大脑仍然没有一个可行的诊断工具,从AG体育的研究人员,安装医药在伊坎学校西奈半岛,和卡内基·梅隆大学正在合作探索未来最好的事情。多亏了 $ 2百万从美国国家科学基金会资助(NSF)这些调查人员正在结合新的医疗成像,计算模型,机器学习,多学科分析和力学性能测试,以打造个性化,电脑化的大脑模型,以便更好地了解大脑疾病和损伤。

“传统”机械工程:不再传统

该合作项目, “飞跃喜:解决脑疾病与机制:一个数据驱动的方法来合并先进影像学和多物理建模,” 旨在探讨生物力学和问题,包括中风,外伤性脑损伤和痴呆之间的关系。通过更好地了解活体脑组织的基本力学性能,研究人员打算开发探索并告知原因,影响,诊断,治疗,甚至预防流行的仍然百思不得其解的问题神经系统的框架。

由...领着 梅米特·库尔特在机械工程助理教授 机械工程系 在AG体育和的创始董事 中心neuromechanics,该团队还包括 约翰内斯weickenmeier在机械工程助理教授 机械工程系 在AG体育; priti balchandani,在医学在西奈山伊坎学校放射影像学和研究主任副教授;和 杰西卡·张乔治·塔尔曼拉德和弗洛伦斯·巴雷特拉德来自卡内基梅隆大学的机械工程和生物医学工程教授。

“大脑是一个具有挑战性的器官的研究,因为它是我们的包裹里面的头骨,因此很难获得,这是很难想象的,你不能碰它,”库尔特说。 “但有证据表明,探测大脑的机制可以解释很多疾病过程中有用。该提案旨在通过汇集强大的现代化的技术和团队,在不同的学科来解决这个难题:博士。 balchandani是成像专家,博士。 weickenmeier是在建模侧,我是成像和建模组件,和DR之间的桥梁。张成像数据集整合到计算模型“。

飞跃喜项目标志着在多个机构的科学家之间的长期成功和富有成效的合作的最新产品。

“这个跨学科项目研究大脑在多方面的方式,揭示数学建模与体内措施的相关性,” balchandani说。 “这是令人兴奋的是关联与大脑的生物力学和数学模型超高场磁共振。连接工程,计算机科学,和医学这样,才能产生可​​转变临床护理高度创新的解决方案。”

与这样一个强大的各种专业知识,项目的许多障碍将包括找到清晰沟通的共同语言,即使基础。但即使在这种严峻的挑战,球队看到了更大的图片。

“一旦我们发现共同的语言,”库尔特说,“它可能超越我们的项目,并成为其他领域的许多其他合作机会有所帮助。传统的机械工程肯定不是传统的了!”

机械工程师对理解大脑,它通常与诸如生物学,遗传学,电,或化学领域相关的工作,可能是意外,但它是有潜力的突破方法,以减少医疗保健,更重要的是,变化的经济负担数以百万计的生活变得更好。

“力学是了解一个尚未开发的关键资源的大脑是如何工作的,” weickenmeier说。 “例如,我作为一名工程师,造型意味着我试图用数学形式化疾病确实给大脑的结构是什么。阿尔茨海默氏症影响了许多独特的方式大脑,但不能明确诊断,直到去世后,当我们进入脑组织病理。我尝试通过发现数学方程可描述由于神经变性特征形状的变化,则解决这些计算机具有真实几何上以模拟的容积变化来结构变化建模。理想情况下,这可能会帮助进行诊断以这样我们影响它是如何处理的轨迹较早的时间点更准确“。

同样,这个工作可以帮助制造商开发出更好的头盔,防止脑外伤,并帮助教练期间,根据损伤程度玩家体验游戏做出更好的决策副业。

“我们试图想象一种未来世界的,”库尔特说,“在那里,而不是在X线摄影图像寻找诸如CT扫描或X射线或MRI图像,医生会看计算机模拟,使临床决定。”

参与更广泛的社会思考的大脑的生物力学

“我们的项目展示了跨学科合作,通过图像处理的新的数值方法,几何造型,isogeometric分析和数据驱动的仿真开发整合机械工程,数学,计算机科学,医学,”张说。 “我们也希望吸引并热忱欢迎更多的女性和少数族裔加入我们的行列。”

该项目也将涉及,旨在向公众宣传,教育工作者和学生neuromechanics的主题教育和宣传活动。它的团队正在利用其礼物退给别人多了一个途径。

“我开始作为一个传统的机械工程师,我的博士在振动参与工作,”库尔特说。 “那个时候我就知道,我想利用力学原理为人类健康。甚至当我在斯坦福的震荡领域开始我的博士后研究,不过,我无法说服自己,我是否要产生影响,因为它的东西,几乎没有人做过。 推出我们的neuromechanics中心 去年是一个令人兴奋的和开创性的一步。我很高兴地看到,在这一领域,现在其他同龄人也在思考和同意,与本批证明,这条线的研究可以理解可以说是我们最重要的器官之一,人的大脑,并缓解有所帮助大脑内的有关问题,巨大的社会负担“。

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