摘要:目的 建立青少年特发性脊柱侧凸患者的个性化脊柱运动学和动力学建模方法并验证其准确性,为脊柱侧凸的非手术矫形治疗提供治疗机制分析与效果评估的工具。 方法 基于患者影像学数据计算并调整 Schmid 开发的 OpenSim 青少年脊柱模型的骨骼与肌肉参数,使模型与特定患者相匹配;基于文献数据添加椎间刚度并在侧凸 段进行修正,使模型符合脊柱侧凸患者椎关节力学特征,进而建立患者侧凸脊柱的个性化运动学和动力学仿真分析模型;基于运动捕捉数据计算逆运动学,并使用静态优化计算肌肉激活度,将计算结果与影像学及肌电(electromyogram,EMG)数据进行对比验证。 结果 站立状态逆运动学计算得到的各椎骨冠状面角度平均误差为0. 164°,符合运动学误差要求;站立状态胸椎段与腰椎段竖脊肌凸侧与凹侧肌肉激活度比值分别为 0. 489 与0. 631,与 EMG 数据吻合;侧屈运动中对椎间刚度进行修正后的模型与未修正模型相比,肌肉激活更接近 EMG 数据。 结论 本文方法建立的模型满足运动学与肌肉力的准确性要求。