Un innovador modelo matemático de la columna vertebral: predicción de los ángulos de Cobb y entre vértebras utilizando la posición 3D de los procesos espinosos medidos por métricas vertebrales
Autores: Gabriel, Ana Teresa; Quaresma, Cláudia; Vieira, Pedro
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Un innovador modelo matemático de la columna vertebral: predicción de los ángulos de Cobb y entre vértebras utilizando la posición 3D de los procesos espinosos medidos por métricas vertebrales
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería de Software
Palabras clave
Dolor de espalda
Biomecánica de la columna vertebral
Métricas vertebrales
Modelo de columna vertebral
Sistema de masa-resorte
Algoritmo de Levenberg-Marquardt
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 30
Citaciones: Sin citaciones
El dolor de espalda se asocia regularmente con cambios biomecánicos en la columna vertebral. Los métodos tradicionales para evaluar la biomecánica de la columna utilizan radiación ionizante. Vertebral Metrics (VM) es un instrumento no invasivo desarrollado por los autores en investigaciones anteriores que evalúa la posición de los procesos espinosos. Sin embargo, el modelo de columna utilizado por VM no es preciso. Para superarlo, el presente artículo propone un modelo articulado pionero y simple de la columna vertebral construido a través de los datos recopilados por VM. El modelo se basa en el sistema de masa-resorte y utiliza el algoritmo de Levenberg-Marquardt para encontrar la disposición de los cuerpos vertebrales. Representa la columna vertebral como transformaciones geométricas rígidas de una vértebra a la otra cuando las vértebras extremas están estacionarias. El proceso de validación utilizó el método de Bland-Altman para comparar los ángulos de Cobb y los ángulos intervertebrales calculados por el modelo con los exámenes radiográficos de ocho pacientes diagnosticados con Espondilitis Anquilosante. Los resultados sugieren que el modelo es válido; sin embargo, la información clínica previa mejoraría los resultados al personalizar las posiciones de las vértebras inferiores y superiores, ya que el estudio reveló que la rotación de C6 influye ligeramente en los ángulos calculados. Aplicar VM con el nuevo modelo podría marcar la diferencia en la prevención, monitoreo y diagnóstico temprano de trastornos de la columna vertebral.
Descripción
El dolor de espalda se asocia regularmente con cambios biomecánicos en la columna vertebral. Los métodos tradicionales para evaluar la biomecánica de la columna utilizan radiación ionizante. Vertebral Metrics (VM) es un instrumento no invasivo desarrollado por los autores en investigaciones anteriores que evalúa la posición de los procesos espinosos. Sin embargo, el modelo de columna utilizado por VM no es preciso. Para superarlo, el presente artículo propone un modelo articulado pionero y simple de la columna vertebral construido a través de los datos recopilados por VM. El modelo se basa en el sistema de masa-resorte y utiliza el algoritmo de Levenberg-Marquardt para encontrar la disposición de los cuerpos vertebrales. Representa la columna vertebral como transformaciones geométricas rígidas de una vértebra a la otra cuando las vértebras extremas están estacionarias. El proceso de validación utilizó el método de Bland-Altman para comparar los ángulos de Cobb y los ángulos intervertebrales calculados por el modelo con los exámenes radiográficos de ocho pacientes diagnosticados con Espondilitis Anquilosante. Los resultados sugieren que el modelo es válido; sin embargo, la información clínica previa mejoraría los resultados al personalizar las posiciones de las vértebras inferiores y superiores, ya que el estudio reveló que la rotación de C6 influye ligeramente en los ángulos calculados. Aplicar VM con el nuevo modelo podría marcar la diferencia en la prevención, monitoreo y diagnóstico temprano de trastornos de la columna vertebral.