基于人体多尺度运动-力学特征的腰椎骨重建特征及模型研究

作     者：杜娟 夏晓宇 刘世忠 孟琳 

作者机构：天津大学医学工程与转化医学研究院天津3000072 天津医科大学总医院康复科天津300052 

基　　金：国家自然科学基金项目,12302420 中国博士后自然科学基金,2022M712363 

出 版 物：《医用生物力学》 (Journal of Medical Biomechanics)

年 卷 期：2024年第39卷第S1期

页      码：592-592页

摘      要：目的骨质疏松症(OP)是导致骨骼脆性增加和易发生骨折的一种全身性代谢骨病,运动疗法是重要的非药物治疗方法。然而,宏观肢体运动诱发组织尺度骨重建的力学机制尚不明确。因此,本研究针对OP最常见部位腰椎,提出多尺度运动-力学模型,揭示引发骨重建的多尺度力学作用机制,构建阈值参数自适应运动诱发骨重建模型。方法设计了6个月联合运动实验。招募30名受试者,首先采集联合运动与日常典型动作的运动学和动力学数据,建立了适用于联合运动的全身肌骨模型;其次,根据受试者运动前后的CT影像,建立了包含腰椎有限元模型。开发matlab算法,将肌骨模型匹配于有限元模型中,建立多尺度运动-力学模型;结合机器学习算法,实现骨重建预测。结果联合运动产生的椎旁肌肌肉力和椎间盘压力与日常运动存在显著差异。抗阻运动过程中几乎所有的椎旁肌平均肌肉力均显著高于冲击运动(P<0.05)。6个月运动干预前后L2节段BMD流失最少,发现了联合运动中L2节段平均应力与骨密度变化显著相关(r=0.825,P=0.022)。结论运动引起的腰椎节段平均应力或许是影响腰椎BMD的重要力学因素,基于此创新构建阈值参数自适应运动诱发骨重建模型,为开拓更精准、更高效和更适用人体的骨重建预测方法提供科学依据。

主 题 词：运动疗法 非药物治疗 椎旁肌 抗阻运动 骨重建 冲击运动 平均应力 力学因素 

学科分类：0831[工学-公安技术类] 1002[医学-临床医学类] 08[工学] 100201[100201] 0836[0836] 10[医学] 

核心收录：

馆 藏 号：203143371...