未来骨科医工融合—文献集萃（十）脊柱手术中人体脊柱生物力学的可视化研究

发布日期： 2024-11-11 15:30:37 阅读量： 7

尚华清（中国科学院深圳先进技术研究院）

摘要

本文提出了一种用于脊柱手术模拟结果探索的可视化应用，旨在支持生物力学模拟研究并帮助实施基于模拟的手术分析。该工具将个体化患者数据与模拟结果相关联，展示受力方向和分布，提升医生对手术规划的理解和准确性。实验表明，该可视化方法在数据分析任务中提高了准确性和速度，受专家好评。

方法

本研究构建了一种与患者脊柱几何结构和运动数据相关联的可视化框架。模拟从CT图像进行自动分割生成3D模型，随后进行多体模拟以计算椎间盘和关节的受力和变形。该框架包括多视图协调、嵌入式矢量图标及动画演示，以实时观察时间维度下的力学变化。通过区域图和色彩编码，用户能直观地分析不同节段的生物力学参数。

总结

研究证明，该系统在处理复杂生物力学数据时为医生和研究人员提供了显著优势，尤其在识别不均匀受力和理解脊柱运动模式方面。该工具不仅改善了信息的表达方式，还为临床手术提供了基于模拟的指导，缩小了技术研究与实际应用之间的差距。

创新点

1. **多视图协调与整合**：结合3D和2D视图展示结果，确保数据与解剖结构的明确对应。

2. **时间和空间关联**：通过动画展示患者特定的脊柱运动及其力学响应，强化了模拟结果的理解。

3. **矢量力指示**：在脊柱模型上添加指示力方向和大小的矢量标记，直观展示力的作用角度和方向。

4. **增强数据探索**：使用交互式界面，使医生能直观比较不同节段的生物力学状态及预测结果。

文章来源：DOI**: [10.1109/TVCG.2020.3030388](https://doi.org/10.1109/TVCG.2020.3030388)

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