本研究使用安全定量的高压氮气作为动力，利用齿轮齿条啮合的原理，研制了一种可同时产生瞬间角加速和线加速复合运动的实验装置，较好地模拟了临床弥漫性轴索损伤（DAI）患者损伤的力学环境。建立了一种新型啮齿类动物DAI模型，首次证明了瞬间同时作用的复合角加速度和线性加速度可致啮齿类动物产生与人类类似的DAI病理改变、代谢紊乱及持久的神经功能障碍，并使用多种技术手段活体定量检测了易损区微结构损伤及代谢紊乱。

弥漫性轴索损伤(diffuse axonal injury, DAI) 是指头颅遭受瞬间加/减速性直线或旋转暴力后，引起的以脑白质广泛性、进展性轴索肿胀、断裂、轴缩球形成为主要病理特征的一种原发性闭合性颅脑损伤。DAI的发生率约占重型颅脑损伤的70%，其中约81%见于交通事故伤，伤后死亡率较高，存活者也多遗有严重神经功能障碍。对DAI的研究一直是神经科学领域的热点和重点，但目前对DAI发生机制、病理生理过程及活体定量评估轴索损伤程度等方面的研究还有待于进一步深入。
本研究的主要工作：
1.建立了一种可以较好地模拟人类DAI生物力学、病理学、行为学特点的新型啮齿类DAI模型。
1)本研究首次成功建立了一个稳定、可靠的由瞬间旋转加速力和线加速力复合致伤的新型啮齿类DAI模型。改进了以往仅依靠一种超大线加速力或角加速力单一作用的致伤模型，首次采用瞬间相对较小的旋转加速力和线加速力同时致伤，从而更易于模拟出契合DAI患者力学机制的动物模型；
2)单纯剪切力损伤模型多引发类似局灶伤的病理改变，更多归入创伤性轴索损伤模型，而无法反映DAI病灶的弥漫性发布的特点。通过病理学研究我们发现本模型的轴索损伤更富于弥漫性，其分布区域也与临床常见的DAI易损区更为契合；
3)该动物模型不但具有局灶性脑损伤动物模型的一过性生命体征改变，而且表现为持久性神经功能损害和学习记忆功能障碍，这与临床DAI患者遗有严重的神经功能障碍相符合；
4)改进了以往带有一定主观性及不易重复性的人工计量免疫组化标记轴缩球的方法，采用了更客观精确的光密度法定量评价轴索损伤程度。
2.使用多种技术手段活体定量检测了易损区微结构损伤及代谢紊乱，为明确DAI诊断、精确评估轴索损伤程度、监测病情、患者预后提供一定的科学依据。
1)首次在活体水平使用7.0T 磁共振（MR）仪弥散张量成像无创、三维、客观、敏感、定量地评估DAI大鼠易损区微结构损伤时空演化的病理生理过程，实现了早期鉴别轴索及髓鞘损伤、定量评估易损区轴索损伤程度。
2)磁共振波谱（MRS）活体定量检测大鼠DAI后脑组织代谢产物的改变，发现DAI后大鼠脑组织出现严重代谢紊乱，以脑干、海马、内囊、胼胝体和丘脑等部位变化最为显著。MRS为评价DAI后代谢变化提供了重要信息，为法医学定量评估轻中型DAI，为临床法医学检验DAI患者损伤程度提供影像学依据，也将为研究DAI伤后病理生理变化提供新的手段。
3)首次使用小动物PET/CT技术检测DAI大鼠易损区葡萄糖代谢紊乱的变化规律，并在技术手段上实现了小动物PET/CT和MR图像的融合，从而实现了在功能影像上的精确解剖定位，首次在活体水平无创、可视、三维、定量地评估DAI大鼠微结构损伤导致的葡萄糖代谢减低。我们还首次发现大鼠DAI后急性期海马区葡萄糖代谢降低与恢复期学习记忆功能障碍具有较强相关性。
代表性成果：（申报人均为第一作者或共同第一作者）
1. Quantitative evaluation of microscopic injury with diffusion tensor imaging in a rat model of diffuse axonal injury. European Journal of Neuroscience. 2011, 33(5):933-945. (IF: 3.292)
2.Biomarkers associated with diffuse Traumatic Axonal Injury: exploring pathogenesis, early diagnosis and prognosis. Journal of Trauma. 2010,69(6):1610-1618. (IF: 2.626)
3.Diffuse axonal injury induced by simultaneous moderate linear and angular head accelerations in rats. Neuroscience, 2010,11(1):357-369. (共同第一作者. IF: 3.418)
4.弥漫性轴索损伤相关生物标记物的研究进展. 中华神经外科杂志. 2009, 25(8):766-768.
5.弥漫性轴索损伤大鼠易损区微结构损伤7.0TMR定量研究.中华创伤杂志. 2011.（已录用，待刊）

第十二届“挑战杯”作品 二等奖
该装置获实用新型专利1项，发明专利1项。该装置已在上海市第三人民医院的科研工作中投入使用超过一年，性能稳定、结果可靠。以第一作者发表SCI论文3篇：European Journal of Neuroscience(IF: 3.292). Journal of Trauma(IF: 2.626).及Neuroscience (并列第一作者，IF: 3.418)., 以第一作者在中华神经外科杂志及中华创伤杂志各发表论文1篇。