轻度青少年特发性脊柱侧凸有限元模型构建及分析
2021-07-30吴晓薇李鉴轶杜冰冉杨巧华范天成李路韬
吴晓薇,李鉴轶,2,杜冰冉,杨巧华,范天成,李路韬
1.南方医科大学基础医学院人体解剖学教研室,广东省医学生物力学重点实验室,广州 510515;2.南方医科大学第七附属医院,广东 佛山 528244
青少年特发性脊柱侧凸(adolescent idiopathic scoliosis,AIS)是发生于青春期最常见的脊柱畸形,2013年9月至2014年7月期间,中山大学附属第一医院脊柱侧弯中心筛查了99695名广东省初、高中学生,发现AIS的发病率为5.14%[1]。AIS会导致患者的脊柱扭曲、畸形,胸廓变形,不仅影响患者的体型外貌,严重时还会限制心肺功能,给患者带来身心双重痛苦。关于青少年特发性脊柱侧凸发生的原因有许多学说,包括遗传、激素水平、生物力学因素、肌骨系统及神经系统等因素[2~10],但确切的发病机制尚不清楚。随着计算机技术的突飞猛进,有限元分析技术作为生物医学领域仿真人体结构力学研究的一个重要实验手段,被广泛应用于AIS的病因研究中。但目前AIS的三维有限元分析主要针对重度患者,尚未有针对轻度AIS患者的三维有限元分析。本研究利用有限元分析技术构建轻度AIS患者的有限元模型并验证模型的有效性,以期将轻度AIS患者的有限元模型用于该疾病的相关研究中。
1 材料和方法
1.1 临床材料
1.1.1 研究对象 选取中山大学附属第一医院脊柱侧弯中心女性志愿者1名,12岁,诊断为AIS,三弯畸形,顶椎分别为第3胸椎、第11胸椎、第4腰椎,Cobb角分别为20°、15°、18°。该志愿者既往无脊柱外伤史及手术史,未合并其他脊柱损伤。收集该志愿者螺旋CT断层图片489张,扫描层厚1.3 mm,扫描范围从寰椎至骶髂关节平面,包含完整的椎骨、横突、棘突等结构,获得的原始CT影像数据以DICOM格式保存输出。……
