仿腦組織體模研究進展*

張 宸 何 峰 張 浩 王 學 宋西姊 許敏鵬 明 東

（天津大學醫學工程與轉化醫學研究院，天津 300072）

在腦科學領域，使用非生物組織材料與數字模型替代真實人腦組織可以加速實驗進程，具有不可替代的優勢，其統稱為仿腦組織體模。仿腦組織體模是指可以有效模擬人腦組織形狀、性質的等效材料組織或數字模型，可以在實驗中代表人腦組織的某些生理特性從而達到特定的研究目標。例如，在4D經顱聲電成像中使用瓊脂固體模型來模擬腦部電學與機械特性［1］、為了獲取清晰的聲電信號使用生理鹽水來代替腦組織進行實驗［2-3］、建立包含白質各向異性電導率的有限元數字頭部模型研究腦部電休克療法誘發的局部電場［4］。

隨著腦科學的發展，仿腦組織體模也在朝著更加接近真實腦組織的生理特性方向發展，包括腦部電學、力學和聲學特性，其應用越來越廣泛。有研究者使用仿腦組織體模模擬具有嚴重阿爾茨海默病（Alzheimer’s disease，AD）和腦卒中病變的組織區域的介電特性［5-7］、使用仿腦組織體模作為模擬顱腦撞擊實驗的材料［8］，對于腦損傷機制研究具有重要的參考價值、開發一種可以表示聚焦超聲期間的血腦屏障功能變化的體模模型，為血腦屏障破壞實驗提供了方便有效的平臺［9］。

本文以“腦”和“體模”為關鍵詞，在Web of Science數據庫中檢索了時間為2010年之后的文獻，共計檢索到7 328篇文獻。本綜述將在體模成分組成、相關物理特性研究以及在腦科學研究應用3個方面進行介紹，在突出仿腦組織體模在腦科學領域的重要性的同時，分析仿腦組織體模現階段存在的不足以及未來的展望。……