女性创伤性脑损伤的生物力学洞见：当前认知与未来方向

《Brain Research》：Biomechanical insights into traumatic brain injury in Females: Current understanding and future directions

　　

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  女性大脑在枕叶和颞叶区域表现出更高的刚度，影响脑外伤的应对反应。
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  大脑力学方面的性别特异性系统差异影响脑外伤风险及损伤机制。
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  将性别特异性的组织特性纳入模拟中可提高脑外伤风险预测的准确性。

引言

脑外伤（Traumatic Brain Injury，TBI）是由外力导致脑损伤的重大公共卫生问题（Maas et al., 2022, Ghajar, 2000, Abdi et al., 2023）。全球每年约有6900万人因各类事故而遭受脑外伤，包括跌倒、机动车碰撞、运动相关损伤和暴力袭击等（Summers et al., 2009, Dewan et al., 2018, García-Vilana et al., 2021）。历史上，男性，尤其是年轻男孩，更易遭受脑外伤，这可能与参与高风险活动有关（James et al., 2019）。然而，随着越来越多女性参与接触性运动和其他高强度活动，女性脑外伤的发病率也在上升（Blaya et al., 2022, Prien et al., 2018）。女性脑外伤的发生率在其一生中有所变化，研究表明最高的发生率出现在1至10岁的年轻女孩和21至50岁的女性中，尤其是在生殖年龄期间（Munivenkatappa et al., 2016）。脑外伤的复杂性涉及多样的损伤机制和后果，已促使广泛的研究致力于更好地理解和减轻其影响。虽然脑外伤研究已取得许多进展，但新兴证据表明，性别差异在脑损伤的生物力学中起着至关重要的作用，特别突出了女性面临的独特脆弱性。

历史上，脑外伤的生物力学研究主要集中在男性人群，这导致了对女性解剖结构如何影响损伤机制的理解存在重大知识空白（Blaya et al., 2022, Mikoli? et al., 2021, Valera et al., 2021）。女性并非男性的小号版本；她们具有独特的解剖特征，如颅骨几何形状、脑结构和颈部肌肉力量的差异，这些差异可以显著改变冲击过程中力的传递和吸收方式（Abdi et al., 2024, Carmo et al., 2023）。此外，这些解剖差异可能随不同年龄组而变化，增加了准确建模和预测损伤结果的复杂性（Abdi et al., 2024, Biegon, 2021, Ruigrok et al., 2014, Caviness et al., 1996）。

生物力学领域为理解脑外伤底层的物理力和机械响应提供了有价值的见解（Abdi et al., 2023, Abdi et al., 2024, Abdi et al., 2023）。通过实验、基于影像学和数值研究，研究人员试图表征脑损伤的力学阈值、脑内应力和应变模式以及随后的损伤风险（Abdi et al., 2023, Abdi et al., 2024, Abdi et al., 2023, García-Vilana and Sánchez-Molina, 2022, Sánchez-Molina et al., 2021）。然而，对女性特异性研究的有限关注导致缺乏关于这些生物力学因素在男女之间差异的全面数据（Valera et al., 2021, Abdi et al., 2024, Pinto et al., 2024）。弥补这一差距对于制定针对女性更准确有效的预防、诊断和治疗策略至关重要。

本综述旨在全面审视目前对女性脑外伤生物力学的认识，重点突出基于影像学和数值研究的关键发现。我们将探讨影响女性脑损伤生物力学的解剖差异，讨论性别特异性生物力学研究的发现，并确定需要解决的关键知识空白。通过综合现有证据，本综述旨在为未来研究方向奠定基础，以增强我们保护和治疗脑外伤女性患者的能力。

章节摘要

女性脑外伤的流行病学特征

预计到2030年，脑外伤仍将是全球导致损伤相关死亡和残疾的主要原因之一，每年新增病例超过6000万例（Maas et al., 2022）。流行病学研究凸显了脑外伤在发病率、病因和预后方面存在显著的性别差异。虽然男性，尤其是在年轻年龄段，通常表现出较高的发病率，但越来越多的证据表明，女性在特定高风险环境中是一个脆弱群体（Biegon, 2021, Gupte et

大脑的解剖变异

本节旨在研究脑结构的解剖变异，以阐明其对女性脑外伤生物力学的影响。通过分析基于性别和年龄相关的解剖特征差异，我们旨在揭示这些结构变异如何影响脑损伤的易感性和损伤动态。理解这些变异对于制定有针对性的脑外伤预防和诊断策略至关重要。

基于影像学的研究

基于影像学的技术在理解脑组织的生物力学特性方面起着关键作用，尤其是在脑外伤的背景下（Cascino et al., 1991, Abdi et al., 2025）。这些技术包括磁共振弹性成像（MRE）、超声弹性成像、弥散张量成像（DTI）以及其他高级成像方式。每种方法都为评估脑组织的结构、功能或力学特性提供了独特的能力。其中，MRE已获得显著

当前研究空白与未来研究方向

尽管在开发女性特异性有限元头部模型（FEHMs）方面取得了显著进展，但准确捕捉女性大脑复杂生物力学的能力仍然是一个复杂且多方面的挑战。主要障碍之一是缺乏女性特异性实验数据，而这些数据对于验证这些模型并确保其预测准确性至关重要。历史上，许多验证数据来源于男性尸体或混合性别样本，引入了固有的偏差。这些数据来源

结论

女性脑外伤发病率的上升凸显了需要重新评估脑生物力学中长期存在的假设。证据一致表明，女性的颅内、脑组织和灰/白质体积低8%至13%，且脑组织表现出更类固态和区域性更高的刚度行为，特别是在枕叶和颞叶，正如MRE研究所揭示的那样。这些性别特异性的生物力学特征表明有意义

CRediT作者贡献声明

Hamed Abdi：撰写——审阅与编辑，撰写——原稿，可视化，验证，监督，软件，资源，项目管理，方法学，调查，资金获取，形式分析，数据整理，概念化。David Sánchez-Molina：撰写——审阅与编辑，撰写——原稿，可视化，验证，监督，软件，资源，项目管理，方法学，调查，资金获取，形式分析，数据整理，

利益冲突声明

作者声明不存在已知的可能影响本文所述工作的竞争性经济利益或个人关系。

Hamed Abdi|David Sánchez-Molina|Silvia García-Vilana|Vafa Rahimi-Movaghar|Mahboubeh Haghighi