脊柱腰骶段的生物力學建模及手術評價體系研究

《脊柱腰骶段的生物力學建模及手術評價體系研究》是依託西安電子科技大學，由魚濱擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：脊柱腰骶段的生物力學建模及手術評價體系研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：魚濱
• 依託單位：西安電子科技大學

中文摘要

脊椎病在我國已成為常見病和高發病，因其給病人造成的嚴重痛苦被醫學界稱為不死的癌症。由於脊椎本身特點及脊柱的結構複雜，手術難度和危險性很高。雖然計算機醫學圖像處理及三維可視化技術被套用於臨床 ，但沒有生物力學模型無法準確描述病變過程和成因，同時，腰椎外科的手術失敗率及併發症也隨之增多了,尤其是下腰椎手術的失敗率和併發症大有上升趨勢，急需建立手術和愈後評價體系，併科學指導病人愈後生活和工作不致疾病再犯。因此，本課題研究內容是：在前一個課題建立的脊柱和脊椎的三維幾何形態統計模型的基礎上，採用有限元分析方法，研究和建立脊柱腰骶段的生物力學模型及手術評價體系，為脊椎疾病的診斷、相關醫學研究和手術模擬提供科學依據和參數。依據力學模型參數和評價體系，與治療後結果進行對比，從而評判該治療的效果，也對治療過程提供修正的反饋，並為愈後提供指導。從理論上為腰椎疾病的診斷、治療、手術模擬及愈後評價奠定科學基礎

結題摘要

目前，腰椎病已經成為我國的常見病和高發病，由於脊椎本身特點及脊柱結構的複雜性，手術難度和危險性很高。因此，可靠、安全的腰椎手術技術成為大家追求的目標。但是目前還沒有建立科學量化的脊柱腰骶段生物力學模型，缺乏不同年齡段腰椎的度量數據，使得腰椎疾病的診療和手術評價非常困難。 本課題以脊椎的醫學理論為基礎，有限元分析方法為工具，研究並建立脊柱腰骶段的生物力學模型，對腰椎各個部位的受力情況進行精確分析，為醫學診斷的可靠性與術後評價提供參考依據。主要研究成果有： 研究改進脊椎特徵點檢測方法。課題組研究改進了脊椎特徵點手動和半自動提取特徵點，並提出了全自動特徵點提取方法。 採集真實人體數據，以脊椎特徵點為基礎統計脊椎數據。依據協作醫院提供的不同年齡，性別，病例等人體CT數據，計算包括椎孔面積、椎骨高度、椎管橫徑、椎管矢徑、椎體橫徑以及椎骨椎管容積，得出了統計學結果。 利用有限元分析方法，建立脊柱腰骶段骨骼力學模型。該模型不僅能夠模擬人體腰椎在多種形態下的受力情況,同時能夠對比分析出腰椎在椎間盤突出，退化等腰椎疾病情況下的力學特性變化。利用模擬結果得到的數據能夠為腰椎疾病的病理研究及腰椎手術康復指導提供參考數據。 研究韌帶等軟組織建模方法。分析腰椎骨骼和軟組織的變形及受力情況是對脊椎真實情況模擬的一個關鍵步驟。由於韌帶在CT圖像上成像不明顯，課題組分別從質點模型以及實際模型兩種方法來模擬韌帶對脊椎相關力學特性的影響。 最後，結合脊椎手術的臨床需求，我們設計了脊椎模型資料庫系統。該系統能夠自動測量單節椎體的數據,計算脊椎的三維度量數據、形變數據等，為醫學臨床上脊椎病的診療和手術提供科學的依據。