摘要:
背景:青少年特發(fā)性脊柱側(cè)凸在中國發(fā)病率高,且病情復(fù)雜,對青少年的身心健康具有顯著危害?;诨颊哚t(yī)學(xué)影像建立有限元模型可有效分析脊柱應(yīng)力,模擬不同治療方法的恢復(fù)效果,為患者治療方式的選擇提供科學(xué)依據(jù)。但目前有限元模型的建立方式種類繁多,尚未形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),模型質(zhì)量參差不齊,驗證方法也有待完善。目的:從軟件選擇、關(guān)鍵結(jié)構(gòu)建模(椎體、椎間盤、韌帶和軀干模型)及材料賦值等方面綜述近年來青少年特發(fā)性脊柱側(cè)凸模型建立的研究現(xiàn)狀,從幾何形態(tài)、已有文獻(xiàn)對比、實驗驗證等角度概述模型驗證的研究進(jìn)展,總結(jié)分析有限元模型的不足與發(fā)展方向。方法:第一作者于2021年12月應(yīng)用計算機在Web of Science和中國知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫檢索2010年1月至今發(fā)表的相關(guān)文獻(xiàn),以“Adolescent idiopathic scoliosis,Finite Element,Biomechanical”為英文檢索詞,以“青少年特發(fā)性脊柱側(cè)凸、有限元、生物力學(xué)”為中文檢索詞,追溯高引用權(quán)威參考文獻(xiàn),最終納入83篇文獻(xiàn)進(jìn)行綜述分析。結(jié)果與結(jié)論:(1)有限元法能夠重建脊柱的三維模型,通過生物力學(xué)分析模擬脊柱的生理狀態(tài),為青少年特發(fā)性脊柱側(cè)凸的保守治療和手術(shù)治療提供理論依據(jù)和方案參考。(2)國內(nèi)外有限元模型建立方式差別較大,中國學(xué)者多采用全脊柱CT檢測,通過逆向工程重建椎骨,根據(jù)椎骨模型反推椎間盤、韌帶、上下終板及關(guān)節(jié)軟骨等結(jié)構(gòu),國外多使用具有多平面自校準(zhǔn)X射線的EOS成像系統(tǒng)建立椎骨模型。(3)盡管模型建立過程中的具體軟件選擇有所區(qū)別,但從軟件分類上看均包括醫(yī)學(xué)影像處理軟件、三維建模軟件和有限元分析軟件。(4)關(guān)于椎骨、椎間盤的有限元材料賦值已形成較為統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),但韌帶模型由于單元設(shè)置不同,材料賦值也有所差異,而韌帶的賦值會顯著影響模型的結(jié)果。(5)有限元模型的驗證方式主要包括與原始醫(yī)學(xué)影像對比的幾何驗證、與已有文獻(xiàn)結(jié)果對比的力學(xué)驗證以及對有限元分析結(jié)果的臨床試驗驗證3大類。