面向脊柱外科的人体脊柱生物力学可视化

我们提出一个为探索人体脊柱仿真数据而设计的可视化应用。我们的目标是对生物力学脊柱仿真研究提供支持，并推进在外科应用中实现仿真支撑分析的工作。生物力学仿真是一种用于分析脊柱结构载荷分布的尖端技术。通过纳入患者特异性数据，此类仿真可促进个性化治疗与定制化手术干预。脊柱建模与仿真的困难部分归因于结果表示不佳，这在将此类技术引入临床环境时也可能构成障碍。跨多个相似解剖结构的测量比较以及时间数据的整合，使得常用的图表和曲线图不足以直观且系统地展示结果。因此，我们采用多重视图协调、抽象与焦点上下文等方法，在专用工具中展示仿真结果。通过将结果数据与患者特异性解剖结构关联，我们使临床医生能够直观把握相关参数。此外，我们引入新概念以展示此前无法获取的冲击力矢量方向。我们将工具集集成到脊柱分割与仿真流水线中，并与外科医生和生物力学研究人员一起评估了我们的方法。相较于当前使用的标准表示，我们发现数据探索任务在准确性和速度上均有提升。在定性评审中，领域专家认定该工具在处理通常结合时间依赖的患者运动和脊柱结构上的 resultant 力分布的仿真结果数据时极为有用。