輕度青少年特發(fā)性脊柱側(cè)凸有限元模型構(gòu)建及分析

吳曉薇，李鑒軼,2，杜冰冉，楊巧華，范天成，李路韜

1.南方醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院人體解剖學(xué)教研室，廣東省醫(yī)學(xué)生物力學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗室，廣州 510515；2.南方醫(yī)科大學(xué)第七附屬醫(yī)院，廣東 佛山 528244

青少年特發(fā)性脊柱側(cè)凸（adolescent idiopathic scoliosis，AIS）是發(fā)生于青春期最常見的脊柱畸形，2013年9月至2014年7月期間，中山大學(xué)附屬第一醫(yī)院脊柱側(cè)彎中心篩查了99695名廣東省初、高中學(xué)生，發(fā)現(xiàn)AIS的發(fā)病率為5.14%[1]。AIS會導(dǎo)致患者的脊柱扭曲、畸形，胸廓變形，不僅影響患者的體型外貌，嚴(yán)重時還會限制心肺功能，給患者帶來身心雙重痛苦。關(guān)于青少年特發(fā)性脊柱側(cè)凸發(fā)生的原因有許多學(xué)說，包括遺傳、激素水平、生物力學(xué)因素、肌骨系統(tǒng)及神經(jīng)系統(tǒng)等因素[2～10]，但確切的發(fā)病機(jī)制尚不清楚。隨著計算機(jī)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，有限元分析技術(shù)作為生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域仿真人體結(jié)構(gòu)力學(xué)研究的一個重要實(shí)驗手段，被廣泛應(yīng)用于AIS的病因研究中。但目前AIS的三維有限元分析主要針對重度患者，尚未有針對輕度AIS患者的三維有限元分析。本研究利用有限元分析技術(shù)構(gòu)建輕度AIS患者的有限元模型并驗證模型的有效性，以期將輕度AIS患者的有限元模型用于該疾病的相關(guān)研究中。

1 材料和方法

1.1 臨床材料

1.1.1 研究對象 選取中山大學(xué)附屬第一醫(yī)院脊柱側(cè)彎中心女性志愿者1名，12歲，診斷為AIS，三彎畸形，頂椎分別為第3胸椎、第11胸椎、第4腰椎，Cobb角分別為20°、15°、18°。該志愿者既往無脊柱外傷史及手術(shù)史，未合并其他脊柱損傷。收集該志愿者螺旋CT斷層圖片489張，掃描層厚1.3 mm，掃描范圍從寰椎至骶髂關(guān)節(jié)平面，包含完整的椎骨、橫突、棘突等結(jié)構(gòu)，獲得的原始CT影像數(shù)據(jù)以DICOM格式保存輸出。……