大型患者队列中的肌肉骨脊柱建模:形态个性化如何影响腰部负载估计

科学领域:

• 生物力学 生物力学
• 计算建模计算建模
• 脊柱研究 脊柱研究

背景情况:

• 准确的生物力学建模对于理解脊柱负荷至关重要.
• 过于简单或过于复杂的模型可以引入偏差或降低有效性.
• 研究模型个性化对脊柱负荷分析的影响至关重要.

研究的目的:

• 评估不同程度的模型个性化如何影响形态特征对腰部负荷的观察到的影响.
• 为了比较脊柱形态,干重量和分布在半个性化和高度个性化的模型中的效果强度.
• 评估将更多个体特征纳入这些效应的意义上的影响.

主要方法:

• 自动生成来自93名患者CT数据集的279个多体干模型.
• 包括个别参数:胸部形 (TK),腰部形 (LL),干高度 (TH),干重量 (TW) 和分布.
• 使用T分布式随机邻居嵌入 (T-SNE) 和多重回归分析,在半个性化和高度个性化的模型之间比较脊柱负荷效应.

主要成果:

• 在不同模型个性化水平中,对腰部负载的形态参数的显著影响 (p < 0.05) 被确定为不同的模型个性化水平.
• 干重量对压缩有很大影响 (β ≈ 0.9),而腰部主病则显著影响前后剪切力 (β ≈ 0.7).
• 增加模型个性化通常会降低个体参数的观察效应强度.

结论:

• 模型简化可以强调个别参数效应,需要对体内复杂性进行批判性评估.
• 一个群体队列的个性化模型可以识别关键的脊柱负荷影响,同时考虑相互作用.
• 由于模型个性化而导致脊柱负荷的变化不能仅仅通过简单的形态参数来完全解释.