Компьютерное моделирование биомеханики шеи тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Мохова Екатерина Степановна

• Мохова Екатерина Степановна
• кандидат наук
• 2024

Оглавление диссертации кандидат наук Мохова Екатерина Степановна

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 ОПЫТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В МЕДИЦИНЕ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)

1.1 Роль МРТ-исследований в ранней диагностике протрузий межпозвонковых дисков шеи и для прогнозирования риска их возникновения

1.2 Использование компьютерного моделирования в изучении биомеханических процессов в шейном отделе позвоночника

1.3 Применение конечно-элементного анализа при моделировании биомеханики шеи и визуализации закономерностей смещения мышечно-фасциальных футляров при повороте головы

1.4 Перспективы внедрения 3Б-моделей биологических объектов в учебный процесс подготовки медицинских специалистов

и клиническую практику врача

ГЛАВА 2 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

2.1 Общая характеристика исследуемых групп

2.2 Создание антропоморфной конечно-элементной модели шеи

2.3 Создание виртуальной конечно-элементной модели при повороте головы вправо относительно туловища на 20° и 50°

2.4 Статистическая обработка данных

ГЛАВА 3 ОЦЕНКА БИОМЕХАНИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ШЕЙНОГО ОТДЕЛА ПОЗВОНОЧНИКА

3.1 Влияние биомеханических факторов на процесс формирования протрузий межпозвонковых дисков

3.2 Половозрастная характеристика групп с наличием и отсутствием протрузий межпозвонкового диска в шейных сегментах

3.3 Общее значений tga при наличии или отсутствии протрузий межпозвонкового диска

3.4 Зависимость значений tg а от возраста по трем сегментам

3.5 Оценка риска возникновения протрузий межпозвонковых дисков на основе данных МРТ в компьютерной программе для ЭВМ

«ALPHATANG 1.0»

ГЛАВА 4 МОДЕЛИРОВАНИЕ БИОМЕХАНИЧЕСКОЙ КОМПОНЕНТЫ РЕГИОНА ШЕИ С ПРИМЕНЕНИЕМ КОНЕЧНО-ЭЛЕМЕНТНОГО АНАЛИЗА

4.1 Создание эскизов, моделирующих все компоненты модели в трех проекциях

4.2 Неоднородная рациональная B-сплайновая (NURBS) модель шеи

4.3 Построение фасциальных слоёв антропоморфной конечно-

элементной модели шеи

ГЛАВА 5 НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ВИЗУАЛИЗАЦИИ БИОМЕХАНИЧЕСКИХ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ СМЕЩЕНИЯ МЫШЕЧНО-ФАСЦИАЛЬНЫХ ФУТЛЯРОВ ПРИ ПОВОРОТЕ

ГОЛОВЫ

ГЛАВА 6 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ НОВЫХ КОМПЬЮТЕРНЫХ МЕТОДОВ СИСТЕМАТИЗАЦИИ И ОБРАБОТКИ МЕДИЦИНСКИХ ДАННЫХ НА ПРИМЕРЕ СОМАТИЧЕСКОЙ ДИСФУНКЦИИ В ЛЕЧЕБНО-ДИАГНОСТИЧЕСКОМ,

РЕАБИЛИТАЦИОННОМ И ОБРАЗОВАТЕЛЬНОМ ПРОЦЕССАХ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ВЫВОДЫ

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

ПЕРСПЕКТИВЫ ДАЛЬНЕЙШЕЙ РАЗРАБОТКИ ТЕМЫ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Компьютерное моделирование биомеханики шеи»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Современным научным подходом в здравоохранении является использование медицинских технологий, освоение практическими врачами новых способов изучения и анализа информации о макро- и микроскопическом строении сложных биомеханических и функциональных особенностей органов и систем человека.

Образование протрузий и грыж межпозвонковых дисков (МПД) вызывается генетическими, механическими и поведенческими факторами. Некоторые исследователи считают, что основными причинами грыжи МПД служат его старение и механическое повреждение (Яковлев Е.В. и др., 2022).

Ряд авторов утверждают, что экологические причины, связанные с родом занятий (физическая нагрузка, стресс на работе), являются основными причинами возникновения патологии МПД. Наследственность определяет стереометрию всех анатомических структур. Генетические факторы играют важную роль в развитии дегенерации межпозвонкового диска и усиливаются факторами окружающей среды и образа жизни (Zielinska N. et al., 2021).

Формирование протрузии межпозвонкового диска сопровождается выраженным болевым симптомом, снижая качество жизни человека. По показателю DALYs (Disability Adjusted Life Years - годы жизни с поправкой на ограничение жизнедеятельности) третье место в мире занимает мышечно-скелет-ная боль, в структуре которой преобладает боль в нижней части спины и боль в шее (Blyth F.M., Huckel Schneider C., 2018). Боль, связанная с дорсопатиями шейного отдела позвоночника — наиболее распространенное заболевание опорно-двигательного аппарата (Европейская федерация боли - European Pain Federation EFIC, 2021). Патология шейного региона встречается у женщин чаще, чем у мужчин, достигая максимальной распространенности в возрасте около 50 лет (у женщин в 50—54 года, у мужчин в 45—49 лет (Safiri S., Kolahi A-A., Hoy D., 2017; Яковлев Е.В. и др., 2022).

Математический анализ и трёхмерное моделирование являются новым перспективным способом получения дополнительной информации, с помощью которых исследователь имеет возможность виртуально наблюдать и моделировать сложные биомеханические явления. Наиболее информативным методом динамического анализа шеи является вычислительная биомеханика (Ovsepyan АХ. et а1., 2022), которая использует метод конечных элементов для изучения структурной и функциональной сторон механических процессов в биологических системах.

Моделирование - метод исследования явлений, процессов и систем, основанный на построении и изучении их виртуальных математических или физических моделей. Математические модели биологических объектов представляют собой аналитическое описание идеализированных процессов и систем, адекватно отражающих реальные процессы и системы. Физические модели воспроизводят физическими способами биологические структуры, функции или процессы. Модель позволяет заменить реальный объект исследования его виртуальной копией. Трёхмерные, конечно-элементные, биомеханические и математические модели имеют важное самостоятельное значение, как средство детального и всестороннего изучения объекта исследования. Кроме того, они предоставляют исследователю практически безграничные возможности в области моделирования различных типов патологий и создания трёхмерного визуального контента для планирования диагностики и лечения пациента (Ovsepyan АХ., Kvindt Р.А., Pustozerov Е.А. et а!., 2018; Смирнов А.А. и др., 2021).

Актуальной и крайне важной задачей в настоящее время является совершенствование превентивных методов диагностики, позволяющих изучать механизмы дегенеративно-дистрофических процессов в структурах шейного региона позвоночно-двигательного сегмента (ПДС) с учетом факторов и основных причин, обуславливающих повреждение МПД и формирование протрузий МПД в каждом конкретном случае, для выработки рациональных лечебно-диагностических стратегий.

Степень разработанности темы исследования. Многие отечественные и зарубежные исследователи уже применяли различные виды трёхмерного моделирования и математического анализа с целью интерпретации клинических данных.

Эти технологи в СамГМУ нашли широкое применение:

- в комплексном решении для цифровой трансформации образовательного процесса (Колсанов А.В., Иванова В.Д., Гелашвили О.А. и др., 2019),

- в программном обеспечении VR-тренажерах для отработки навыков врачей (Колсанов А.В., Иванова В.Д., Юнусов Р.Р. и др., 2014; Колсанов А.В., Воронин А.С., 2019; Колсанов А.В., Гелашвили О.А., Чаплыгин С.С. и др., 2021),

- в клинической практике хирургов (Колсанов А.В., Манукян А.А., Зельтер П.М., и др. 2016; Колсанов А.В., Зельтер П.М., Хобта Р.В. и др., 2020),

- в создании цифровых SD-моделей для изготовления персонифицированных бионических структур (Котельников Г. П., Колсанов А.В., Николаенко А.Н., 2018; Волова Л.Т., Манцагов А. С., Комягин А.В. и др., 2023),

- в создании платформы для сбора, хранения и анализа медицинских цифровых данных и связанных с ней систем хранения баз данных (Колсанов А.В., Чаплыгин С.С., Понятов А.А. и др., 2019а; Колсанов А.В., Чаплыгин С.С., Понятов А.А. и др., 2019б),

- в реабилитационной и восстановительной медицине (Михайлова О.В., Побута О.В., Лебедева Л.Н., 2019; Zakharov A.V., Khivintseva E.V., Chaplygin S.S. et al., 2021).

Несмотря на широкое применение SD-моделирования и биомеханического анализа (БА) с помощью конечно-элементного анализа в современной медицине, сфера их применения в реальной клинической

практике остается на настоящий момент весьма ограниченной из-за сложности технологии, что и определяет актуальность данного исследования.

Цель исследования изучить биомеханику шеи за счёт использования компьютерного моделирования анатомических объектов и конечно-элементного анализа.

Задачи исследования:

1. Изучить биомеханические особенности шеи по данным МРТ и оценить риск развития протрузии межпозвонкового диска

2. Создать конечно-элементную модель биомеханической компоненты шейного региона

3. Изучить закономерности смещения мышечно-фасциальных слоев шеи при поворотах головы на 20° и 50° и построить визуальные.эпюры напряжения

4. Определить перспективы использования новых компьютерных методов систематизации и обработки медицинских данных в лечебно-диагностическом, реабилитационном и образовательном процессах.

Научная новизна исследования. Получены новые теоретические знания о возможностях цифровых технологий для компьютерного моделирования биомеханических процессов шейного отдела позвоночника и понимания процесса формирования протрузий межпозвонковых дисков шейного региона.

Впервые разработанная конечно-элементная модель раскрывает новые возможности визуализации биомеханических закономерностей смещения мы-шечно-фасциальных слоев шеи при поворотах головы на 20° и 50°.

Впервые созданы визуальные эпюры напряжения структур шеи при поворотах головы на 20° и 50° и оценены закономерности изменения физических свойств изучаемых объектов.

Получено программное обеспечение «Программа компьютерного моделирования биомеханики шейного отдела позвоночника» (Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2023666078, 2023).

Впервые проведено компьютерное моделирование биомеханических процессов шейного отдела позвоночника и получена визуальная картина развития процесса формирования протрузий межпозвонковых дисков шейного региона. Впервые разработан инструмент оценки риска развития протрузий МПД шейного региона с применением программного обеспечения «Программа для биомеханической оценки риска возникновения парамедианных выпячиваний межпозвонковых дисков на основе данных МРТ «ALPHATANG 1.0» (Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2024611176, 2024).

Применение 3D-моделирования в клинической практике врачей различных специальностей создаёт основу нового подхода в понимании патогенетических процессов в шейном отделе позвоночника.

Теоретическая и практическая значимость работы. Данные, полученные в результате исследования, позволили теоретически обосновать биомеханику формирования протрузий межпозвонковых дисков шейного региона, а также разработать принципиально новые подходы в диагностике и лечении соматической дисфункции.

Проведенный математический анализ и моделирование смещения дискового материала по данным МРТ шейного отдела нашел отражение в компьютерной программе для ЭВМ «Программа компьютерного моделирования биомеханики шейного отдела позвоночника» (Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2023666078, 2023) и в учебном процессе кафедр «Оперативной хирургии и клинической анатомии с курсом медицинской информационных технологий», «Анатомии человека», «Неврологии и нейрохирургии», «Лучевой диагностики и лучевой терапии», «Медицинской реабилитации, спортивной медицины, физиотерапии и

курортологии», «Передовой медицинской инженерной школы» ФГБОУ ВО «СамГМУ» МЗ РФ и кафедр «Морфологии человека» и «Остеопатии с курсом функциональной и интегративной медицины» ФГБОУ ВО «СЗГМУ им. И.И. Мечникова» МЗ РФ.

Разработан и внедрен «Способ оценки риска возникновения выпячивания межпозвонкового диска на основе данных МРТ в компьютерной программе для ЭВМ «ALPHATANG 1.0» (Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2024611176, 2024), который может определить риск образования протрузий в регионе шеи на начальном бессимптомном этапе и повысить эффективность диагностики.

Впервые были получены визуальные представления динамических явлений в структурных элементах шеи в виде эпюр напряжения. Программа компьютерного моделирования биомеханики шейного отдела позвоночника с трехмерным моделированием позволяет получить визуальные, индивидуальные эпюры напряжения структур шеи при поворотах головы на 20° и 50°.

Методология и методы исследования. Дизайн исследования и результаты клинических исследований оформлялись в соответствии со стандартом CONSORT.

Поиск литературы проводился по основным биомедицинским базам данных: Pubmed (Medline), Cochrane, Central (Cochrane), Embase, PEDro и Scopus. Отчет по литературному поиску оформлен по технологии PRISMA.

Исследования были проведены на кафедре оперативной хирургии и клинической анатомии с курсом медицинских информационных технологий ФГБОУ ВО СамГМУ.

Компьютерное моделирование и создание визуальной картины биомеханических процессов шейного отдела позвоночника проводились с применением неинвазивного метода МРТ- исследования с созданием трёхмерных реконструкций.

Измерения морфометрических параметров и качественную оценку МРТ изображений высокого разрешения выполнял квалифицированный специалист лучевой диагностики.

Изучение влияния биомеханических факторов на формирование протру-зии МПД шейного региона проводилось на 124 МРТ-исследованиях.

В программном обеспечении Inobitek DICOM Viewer с помощью рутинной сегментации позвонков C4-C7 была сгенерирована трехмерная мульти-планарная реконструкция области шеи и преобразована в полигональную модель NURBS путем сплайновой интерполяции вершин полигонов и формирования гладких поверхностей из полученных сплайнов.

Для разработки виртуальной динамической модели шеи человека с применением метода конечных элементов использовались данные МРТ-исследования мужчины 24 лет без каких-либо патологических изменений органов и опорно-двигательного аппарата шеи.

Создание модели шейного отдела позвоночника NURBS проводилась с помощью программного обеспечения HyperMesh с помощью инструмента CFD Tetramesh, паравертебральных мышц - на основе «BodyParts3D» архивом базы данных Life Science, межпозвонковых дисков и дугоотростчатых суставов - в программном обеспечении SolidWorks, контактные взаимодействия - в модуле Abaqus Contact Manager программного обеспечения HyperMesh1.

Полученная модель FE импортирована в качестве орфанной сетки в модуле Abaqus CAE программного обеспечения HyperMesh.

Изучение региона шеи при прямом положении головы, при повороте вправо на 20° и 50° и построение эпюр напряжения выполнено на 18 МРТ-исследованиях, что позволило оценить закономерности изменения физических свойств изучаемых объектов.

Статистическую обработку данных проводили с помощью программы с подключенной надстройкой «Анализ данных» для Microsoft Excel 2019

1 1. ABAQUS MODEL LIBRARY [electronic resource] URL: https://sites.google.com/view/bw-engineer-ing/resources/ABAQUS-Library?authuser=0 (20.08.2020)

Windows. С помощью встроенной функции «Описательной статистики» в надстройке MS Excel «Анализ данных» определялась нормальность распределения вариационного ряда изучаемых параметров, для оценки достоверности различий в группах применен двухсторонний критерий Стьюдента. В автоматическом режиме в каждом конкретном случае оценивалась вероятность (р) с учетом количества наблюдений в группах и с расчетом степеней свободы. Для оценки достоверности различий качественных показателей p (%) в группах использовали %2 -Пирсона с построением таблиц сопряженности.

Для оценки диагностической значимости tg а при прогнозировании риска развития протрузии применялся метод анализа ROC-кривых. С его помощью определялось оптимальное значение tg а, позволяющее выделить группу пациентов с риском развития протрузии, обладающую наилучшим сочетанием чувствительности и специфичности для каждого сегмента С4-С5, С5-С6 и С6-С7. Качество прогностической модели, полученной данным методом, оценивалось исходя из значений площади под ROC-кривой со стандартной ошибкой с 95% доверительным интервалом (ДИ) и уровня статистической значимости.

Для изучения зависимости значения tg а от возраста пациентов при наличии или отсутствии протрузии МПД применен дисперсионный анализ различий в более чем двух группах с применением метода одностороннего дисперсионного анализа one-way ANOVA.

Положения диссертации, выносимые на защиту

1. Компьютерное моделирование биомеханических процессов шейного отдела позвоночника позволяет получить визуальную картину развития патологического процесса.

2. Применение конечно-элементного анализа при моделировании биомеханической компоненты шейного отдела позвоночника позволяет получить виртуальный BD-объект, в котором детально точно отражена

трёхмерная картина структурных элементов объекта, а также их топографическое взаимоотношение.

3. Применение конечно-элементной модели визуализации биомеханических закономерностей смещения мышечно-фасциальных футляров шеи при поворотах головы на 20° и 50° позволит построить эпюры напряжения структур шеи.

4. Внедрение высокотехнологических методик с применением 3D-моде-лирования открывает новое понимание механизмов развития соматической дисфункции шейного региона и возможность широкого применения их в диагностическом, лечебном, реабилитационном и образовательном процессах.

Степень достоверности исследования. Научные результаты диссертации сформулированы на достаточном числе наблюдений и применены адекватные методы статистического анализа для определения достоверности различий в группах проведённого исследования.

Объектом исследования были результаты МРТ-исследований шейного отдела пациентов, соответствующих критериям включения и невключения, давших согласие на участие в исследовании.

При этом все пациенты прошли адекватное поставленным задачам современное обследование с применением магниторезонансной томографии высокого качества с 3D-моделированием.

Полученные результаты обработаны правильно подобранными под поставленную задачу методами статистического анализа (параметрическими и непараметрическими методами и односторонним дисперсионным анализом one-way ANOVA).

Внедрение результатов исследования. Полученные в ходе исследовательской работы результаты внедрены:

в учебный процесс

кафедр ФГБОУ ВО «СЗГМУ им. И.И. Мечникова» МЗ РФ «Морфологии человека» и «Остеопатии с курсом функциональной и интегративной медицины»,

кафедр ФГБОУ ВО «СамГМУ» МЗ РФ: «Оперативной хирургии и клинической анатомии с курсом медицинской информационных технологий», «Анатомии человека», «Неврологии и нейрохирургии», «Лучевой диагностики и лучевой терапии», «Медицинской реабилитации, спортивной медицины, физиотерапии и курортологии», «Передовой медицинской инженерной школы».

В клиническую практику. Оценка риска возникновения протрузий межпозвонковых дисков на основе интерпретации полученных при магниторезонансной томографии данных используется в практике клиники «ЦМТ «КосмоМедКонсалт», г. Санкт-Петербург.

Личное участие автора в получении результатов. Автором самостоятельно обоснованы цель, задачи исследования, проводилась статистическая обработка и анализ материала, сформулированы выводы и основные положения, выносимые на защиту. Автором осуществлялось планирование научного литературного поиска по основным биомедицинским базам данных. Автором самостоятельно проведено обобщение и статистическая обработка результатов исследования. Подразделы исследования, выполненные коллективом авторов, обозначены ссылками на источники совместных публикаций и отражены в списке использованной литературы.

Апробация результатов исследования. Основные положения и результаты диссертации были доложены и обсуждены на:

- секционном заседании «Симпозиума Российской остеопатической ассоциации «OSTEOPATHY OPEN 2023» в рамках Конгресса «Мануальная

медицина России 2023» 10-12 июня 2023 г. - Е.С. Мохова, А.С. Ведяшкина Моделирование соматических дисфункций шеи и остеопатическое лечение пациентов с хроническим тонзиллитом (Санкт-Петербург, 11 июня 2023),

- секционном заседании «3D-технологии в клинической анатомии. Инновационные технологии в образовании» в рамках Медицинского форума "Жигулевская долина-2023". Третьей международной научно-практической конференции «3D-технологии в морфологии и клинической медицине» (Самара, 21-22 сентября 2023) - Методы и технологии 3D-моделирования анатомических объектов, применяемые в интерактивном анатомическом столе «Пирогов» (содокладчики А.К. Назарян, А.В. Колсанов, О.А. Гелашвили, М.С. Шишкина, М.Р. Кужаева, Е.С. Мохова, Р.Р. Юнусов),

- форуме "Наука и инновации в неврологии» (Самара, 11 апреля 2024) -Оценка риска возникновения грыжевых выпячиваний с помощью МРТ на примере шейного отдела (содокладчик А.В. Колсанов),

- секционном заседании «Новое в эндопротезировании суставов и 3D-технологии» в рамках «Всероссийской научно-образовательной конференции «Е0Ф-САМАРА-2024»» (Самара, 16-17 мая 2024) - Компьютерное моделирование биомеханики шеи (содокладчик А.В. Колсанов),

- секционном заседании «Общие вопросы остеопатии» в рамках международного конгресса «Osteopathy Open 2024» (Санкт-Петербург, 6-8 июня 2024) - Компьютерное моделирование биомеханики шеи.

Публикации по теме диссертации. По теме диссертации опубликовано 6 печатных работ из них 2 на английском языке, в том числе 2 опубликованы в журналах, рекомендованных ВАК РФ при Минобрнауки России для публикации материалов кандидатских и докторских диссертаций по профилю научной специальности уровня К1 и К2.

Разработаны 2 компьютерные программы по теме диссертации. Получены свидетельства о государственной регистрации программы для ЭВМ: «Программа компьютерного моделирования биомеханики шейного

отдела позвоночника» (№2023666078, 2023) и «Программа для биомеханической оценки риска возникновения парамедианных выпячивания межпозвонковых дисков на основе данных МРТ «ALPHATANG 1.0» (№2024611176, 2024).

Соответствие паспорту научной специальности. Диссертационная работа соответствует паспорту научных специальности 3.3.9. Медицинская информатика:

п. 1. Информационное, математическое и компьютерное моделирование в медицине. Моделирование физиологических процессов организма в норме и патологии.

п. 3. Разработка компьютерных методов, баз данных и программных средств для получения, накопления, обработки, передачи и систематизации медицинских и экологических данных с целью использования в лечебно-диагностическом, реабилитационном, профилактическом, образовательном процессах.

п. 6. Создание моделей, алгоритмов и технологий обработки и распознавания сигналов и изображений, построения заключений и форм представления в медицинских и биологических исследованиях. Разработка новых технологий визуализации медицинской и биологической информации. Разработка моделей и методов построения интерфейсов «мозг-компьютер» и систем компьютерного биоуправления.

Апробация проведена на межкафедральном собрании кафедр ФГБОУ ВО «СамГМУ» МЗ РФ: оперативной хирургии и клинической анатомии с курсом медицинских информационных технологий, анатомии человека, неврологии и нейрохирургии, медицинской физики, математики и информатик, кафедры медицинской реабилитации, спортивной медицины, физиотерапии и курортологии, НИИ нейронаук, Передовой Медицинской Инженерной Школы.

Связь темы диссертации с планом основных научно-исследовательских работ университета. Работа выполнялась в рамках комплексной программы НИР кафедры оперативной хирургии и клинической анатомии с курсом медицинских и информационных технологий ФГБОУ ВО СамГМУ Минздрава России «Применение информационно-вычислительных технологий в медицине: VR в медицинском образовании и социально-бытовой реабилитации, искусственный интеллект, СППВР, медицинская визуализация и телемедицинские сервисы в диагностике и лечении социально-значимых заболеваний» (регистрационный номер 12109800129-5).

Структура и объем диссертации Диссертация представляет собой рукопись на русском языке, изложена на 143 страницах машинописных страниц (из них текста 124 страницы). Научная работа состоит из введения, 6 глав: обзора литературы, главы «Материал и методы исследования», 4 глав собственных исследований, заключения, выводов, практических рекомендаций, перспектив дальнейшей разработки темы, списка сокращений и списка цитируемой литературы.

Список литературы содержит 120 источников, из них 46 отечественных и 74 иностранных. Диссертация иллюстрирована 11 таблицами, 47 рисунками и 3 формулами.

ГЛАВА 1 ОПЫТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В МЕДИЦИНЕ (обзор литературы)

Вопросы статической, динамической и функциональной особенностей кранио-цервикального области представляют собой значительный научно-практический и интерес для различных областей медицинского знания (хирургия, неврология, физическая и реабилитационная медицина и остеопатия). Это связано, прежде всего, с особенностью расположения шеи в организме, а также с уникальными характеристиками взаимного смещения мышечно-фасциаль-ных слоёв шеи при изменении положения головы в пространстве, которые носят нелинейный характер. Особо важное практическое значение изучения динамических и физических явлений данной области имеет для анализа функциональных изменений, приводящих к развитию различных заболеваний ске-летно-мышечного аппарата шеи, а также соматической дисфункции кранио-цервикального области.

В биологии при изучении биомеханических процессов в организме часто используются технологии in vivo (в живом организме) и in vitro (в пробирке). В настоящее время на первое место выходит новая технология in silico (компьютерное моделирование (симуляция) эксперимента), которая позволяет без вреда для здоровья пациента провести моделирование сложных лечебно-диагностических манипуляций.

Традиционно динамическая и функциональная составляющие биомеханических процессов, особенно в области шейного отдела, изучаются in vitro на трупном материале. Этот метод, несомненно, является золотым стандартом в описании динамических событий анатомических структур, однако в дальнейшем, развитие технологий визуализации in vivo, аддитивного производства и моделирования in silico позволило расширить возможности изучения динамической анатомии шеи (Miller K., Nielsen P.M.F. (ed.), 2010; de Bruijn E., Van der Helm F.C.T., Happee R., 2016; Zhang Y., Zhou J., Guo X., 2019; Zhao G. et al., 2019).

1.1 Роль МРТ-исследований в ранней диагностике протрузий межпозвонковых дисков шеи и для прогнозирования риска их возникновения

В «Клинические рекомендации - Дегенеративные заболевания позвоночника» отмечается, что старение позвоночника является неотъемлемой частью жизни. С возрастом стареют и межпозвоночные диски, происходит их дегидратация, появляются трещины в фиброзном кольце, образуя грыжи межпозвоночных дисков, все это приводит к выраженному болевому синдрому и снижению качества жизни человека (Приймак М.А., Гайворонский И.В., Гайво-ронский А.И., 2024; Feng C., Liu H., Yang M. et al., 2016).

В диагностике дегенеративно-дистрофических заболеваний МПД магнитно-резонансная томография является наиболее информативным методом исследования, в ней сочетаются высокая разрешающая способность, естественная контрастность, возможность получения многоплоскостных изображений и отсутствие источника ионизирующего излучения (Приймак М.А., Гайворонский И.В., Гайворонский А.И., 2024; Чижова М.В. и др., 2012).

Изучение высоты, ширины, объёма, форм МПД по данным магниторезо-нансной томографии широко используется при проведении клинических и биомеханических исследований позвоночника (Зависляк О.А., 2003; Приймак М.А., Гайворонский И.В., Гайворонский А.И., 2024; Fyllos A.H., Arvanitis D.L., Karantanas A.H. et al., 2018).

При исследовании МПД было выявлено, что у мужчин достоверно больше дорсальная высота МПД, его ширина, переднезадний размер, площадь, а также продольно-поперечный индекс студенистого ядра (СЯ). Достоверные различия по форме МПД между астениками, нормо- и гиперстениками отсутствуют, при этом высота МПД по центру, его вентральная, дорсальная высота и наиболее латеральная высота МПД значимое больше у гиперстеников. Доказано, что почкообразная форма СЯ достоверно чаще встречалась у астеников,

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Мохова Екатерина Степановна, 2024 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Анатомическая оценка изолированного влияния биомеханических факторов на процесс формирования смещений дискового материала за пределы пространства межпозвонковых дисков шейного отдела позвоночника в структуре дорсопатий / Е. В. Яковлев, А. А. Смирнов, С. А. Жи-волупов [и др.]. - DOI 10.17116/орегЫги^2022602132 // Оперативная хирургия и клиническая анатомия (Пироговский научный журнал). - 2022.

- Т. 6, № 2. - С. 32-44.

2. Бегун, П. И. Моделирование в биомеханике : учебное пособие для студентов вузов, обучающихся по направлению подготовки дипломированных специалистов "Биомедицинская техника" и направлению подготовки бакалавров и магистров "Биомедицинская инженерия" / П. И. Бегун, П. Н. Афонин. - Москва : Высшая школа, 2004. - 389 с.

3. Виртуальное моделирование операции на печени на основе данных компьютерной томографии / А. В. Колсанов, А. А. Манукян, П. М. Зельтер [и др.] // Анналы хирургической гепатологии. - 2016. - Т. 21, № 4. - С. 16-22.

4. Возможности 3D-моделирования в оценке архитектоники внутренней подвздошной артерии / И. В. Гайворонский, В. Н. Румянцев, Д. А. Суров [и др.] // Медицинский вестник Башкортостана. - 2022. - Т. 17, №2 6(102).

- С. 68-72.

5. Возрастные, половые и типовые особенности межпозвоночного диска LIV-LV в норме по данным магнитно-резонансной томографии / М. А. Приймак, И. В. Гайворонский, А. И. Гайворонский // Морфология на современном этапе (история, учебная работа, наука, музейное дело) : Материалы Всероссийской юбилейной научной конференции, посвященной 225-летию со дня образования кафедры нормальной анатомии Военно-медицинской академии, приуроченной к 70-летию со дня рождения и 35-летию руководства кафедрой профессора И.В. Гайворонского,

Санкт-Петербург, 02 февраля 2024 года. - Санкт-Петербург: Военно-медицинская академия имени С.М.Кирова, 2024. - С. 97-101

6. VR-тренажер как объект цифровой трансформации в медицинском вузе / А. В. Колсанов, О. А. Гелашвили, С. С. Чаплыгин, А. К. Назарян. - DOI 10.17513^рш.31402 // Современные проблемы науки и образования. -2021. - № 6. - С. 105.

7. Делицин, С. Н. К вопросу о смещении органов шеи при некоторых движениях головы : диссертация на степень доктора медицины С. Н. Дели-цина. - Санкт-Петербург: типография М. М. Стасюлевича, 1889. - 131 с., 1 л. ил.; 22. - (Серия диссертаций, допущенных к защите в Императорской Военно-медицинской академии в 1888-1889 учебном году; № 72).

8. Зависляк О.А. Мофометрическая характеристика поясничного отдела позвоночного столба взрослого человека в магнитно-резонансном изображении: Fвтореф. дис. ... канд. мед. наук. - СПб., 2003. - 20 с.

9. Интерактивный анатомический стол "Пирогов" в образовательном процессе / А. В. Колсанов, В. Д. Иванова, О. А. Гелашвили, А. К. Назарян. -DOI 10.17116/орегЫгш£2019301139 // Оперативная хирургия и клиническая анатомия (Пироговский научный журнал). - 2019. - Т. 3, № 1. - С. 39-44.

10. Клинические рекомендации - Дегенеративные заболевания позвоночника - 2021-2022-2023 (04.03.2022) - Утверждены Минздравом РФ.

11. Компьютерная программа "3D-VASCULOGRAPH" для моделирования геометрии внутриорганного сосудистого русла внутренних органов человека / О. К. Зенин, Ю. Н. Косников, О. В. Никитин [и др.] // Медицинская наука и образование Урала. - 2022. - Т. 23, № 1(109). - С. 75-77. -DOI 10.36361/1814-8999-2022-23-1-75-77.

12. Конечно-элементный анализ при моделировании структур сердца и аорты / А. А. Смирнов, А. Л. Овсепьян, П. А. Квиндт [и др.]. - DOI 10.18786/2072-0505-2021-49-043 // Альманах клинической медицины. -2021. - Т. 49, № 6. - С. 375-384.

13. Кузнецов, В. Ф. Вертеброневрология : клиника, диагностика, лечение заболеваний позвоночника : руководство / В. Ф. Кузнецов. - Минск : Книжный дом, 2004. - 640 с.

14. Кузнецов, В. Ф. Вертеброневрология : клиника, диагностика : справочник. - Минск : Беларусь, 2000. - 351 с.

15. Малеев, Ю. В. Топографо-анатомическое обоснование оперативных вмешательств в передней области шеи: рационализация хирургических подходов : специальность 14.01.17 "Хирургия" : автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора медицинских наук / Малеев Юрий Валентинович. - Воронеж, 2010. - 48 с.

16. Малеев, Ю. В. Хирургическая анатомия щитовидной железы в связи с типовыми особенностями шеи : специальность 14.00.27 "Хирургия" : автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук / Малеев Юрий Валентинович. - Воронеж, 1999. - 23 с.

17. Михайлова, О. В. Эффективность применения аппаратно- программного комплекса revimotion в комплексной реабилитации инвалидов с двигательными нарушениями / О. В. Михайлова, О. В. Побута, Л. Н. Лебедева // Детская и подростковая реабилитация. - 2019. - № 4(40). - С. 43.

18. Моделирование внутриорганного сосудистого русла методами процедурно-математической трансформации пространства / О. Зенин, Ю.Н. Косников, Э.С. Кафаров // Siberian Journal of Life Sciences and Agriculture. 2021. №6. URL: https://cyberleninka.ru/artide/n/modeHrovanie-vnutriorgannogo-sosudistogo-rusla-metodami-protsedurno-matematicheskoy-transformatsii-prostranstva (дата обращения: 08.06.2024).

19. Морфоскопическая и морфометрическая характеристики межпозвоночного диска LV-SI у лиц молодого и среднего возраста / М. А. Приймак, А. И. Гайворонский, И. В. Гайворонский [и др.] // Человек и его здоровье. - 2022. - Т. 25, № 4. - С. 82-90. - DOI 10.21626/vestnik/2022-4/10.

20. Мохова, Е. С. Компьютерная оценка риска возникновения грыжевых выпячиваний межпозвонковых дисков шеи на основании данных МРТ-исследований / Е. С. Мохова, А. В. Колсанов. - DOI 10.21869/ 2223-15362024-14-1-148-160 // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Управление, вычислительная техника, информатика. Медицинское приборостроение. - 2024. - Т. 14, № 1. - С. 148-160.

21. Мохова, Е. С. Компьютерное моделирование биомеханики физиологических процессов шейного отдела позвоночника / Е. С. Мохова, А. В. Колсанов // Врач и информационные технологии. -2024. - № 1. - С. 60-69.

22. Никонорова, М. Л. Компьютерные модели визуализации медицинской информации в практике изучения дисциплины «Анатомия человека» // Научно-технические ведомости Санкт-Петербургского государственного политехнического университета. Гуманитарные и общественные науки. - 2013. - № 2. - С. 121-125.

23. Об утверждении стандарта первичной медико-санитарной помощи взрослым при соматической дисфункции (диагностика и лечение) : приказ Министерства здравоохранения Российской Федерации от 17 июля 2023 г. № 369н // Министерство здравоохранения Российской Федерации. - URL: https://minzdrav.gov.ru/documents/9745-prikaz-ministerstva-zdravoohraneniya-rossiyskoy-federatsii-ot-17-iyulya-2023-g-369n-ob-utverzhdenii-standarta-pervichnoy-mediko-sanitarnoy-pomoschi-vzroslym-pri-somaticheskoy-disfunktsii-diagnostika-i-lechenie (дата обращения: 30.05.2024).

24. Овсепьян, А. Л. Разработка программно-алгоритмических средств для расширения мультимедийного контента хирургических симуляционных станций / СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2019. (данный источник не нашла в оригинале, поэтому не могу описать)

25. Опыт создания тренингового центра при кафедре оперативной хирургии и топографической анатомии / А. В. Колсанов, В. Д. Иванова, Р. Р. Юну-сов [и др.] // Виртуальные технологии в медицине. - 2014. - №2 1. - С. 26.

26. Остеопатия. Соматические дисфункции внутренних органов : учебник / под редакцией Д. Е. Мохова. - Москва : ГЭОТАР-Медиа, 2023. - 304 с. : ил.

27. Патент № 2795175 С1 Российская Федерация, МПК А61В 6/00. Способ оценки риска возникновения грыжевых выпячиваний межпозвонковых дисков С4-С5, С5-С6 и С6-С7 шейного отдела позвоночника : № 2022118552 : заявл. 06.07.2022 : опубл. 28.04.2023 / Е. В. Яковлев, А. А. Смирнов, С. А. Живолупов [и др.] ; заявитель Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный медицинский исследовательский центр онкологии имени Н. Н. Петрова" Министерства здравоохранения Российской Федерации. - 12 с.

28. Первые результаты применения интраоперационной навигации на основе данных КТ и МРТ у пациента с опухолью межжелудочковой перегородки / А. В. Колсанов, П. М. Зельтер, Р. В. Хобта [и др.]. - DOI 10.21569/2222-7415-2020-10-4-271-276 // Российский электронный журнал лучевой диагностики. - 2020. - Т. 10, № 4. - С. 271-276.

29. Прогностические факторы нарастания дислокационного синдрома у больных с черепно-мозговой травмой по данным компьютерной томографии / М. М. Юсупова, Э. С. Кафаров // Вестник Медицинского института. - 2021. - № 1(19). - С. 16-21. - DOI 10.36684/med-2021-19-1-16-21.

30. Рациональная оптимизация дифференциальной диагностики и терапии вертеброгенной шейной радикулопатии (исследование ШЕРПА) / И. Н. Самарцев, С. А. Живолупов, М. Н. Воробьева [и др.]. - DOI 10.17116/jnevro202012009137 // Журнал неврологии и психиатрии. -2020. - № 9. - С. 39-49.

31. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2023669087 Российская Федерация. "Программный модуль оптического

трекинга для распознавания движений пациента аппаратно-программного комплекса "ReviMotion" : № 2023667941 : заявл. 31.08.2023 : опубл. 07.09.2023 / А. В. Колсанов, С. С. Чаплыгин, Е. Н. Беркович [и др.] ; заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Самарский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации.

32. Свидетельство о государственной регистрации базы данных № 2019622233 Российская Федерация. База данных платформы для сбора, хранения и анализа медицинских цифровых данных и связанных с ней систем хранения данных : № 2019622146 : заявл. 21.11.2019 : опубл. 03.12.2019 / А. В. Колсанов, С. С. Чаплыгин, А. А. Понятов [и др.] ; заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Самарский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации.

33. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2019665832 Российская Федерация. Программа децентрализованной сети в составе PACS-сервера для работы с данными платформы для сбора, хранения и анализа медицинских цифровых данных : № 2019664922 : заявл. 21.11.2019 : опубл. 02.12.2019 / А. В. Колсанов, С. С. Чаплыгин, А. А. Понятов [и др.] ; заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Самарский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации.

34. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2019619242 Российская Федерация. Программа для отработки алгоритма выполнения хирургических операции "Виртуальный хирург" : № 2019617949 : заявл. 28.06.2019 : опубл. 15.07.2019 / А. В. Колсанов, А. С.

Воронин; заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Самарский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации.

35. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2023619587 Российская Федерация. Программа для создания цифровых 3D моделей лицевого скелета для изготовления персонифицированных васкуляризированных бионических структур : № 2023618128 : заявл. 27.04.2023 : опубл. 12.05.2023 / Л. Т. Волова, А. С. Манцагов, А. В. Ко-мягин [и др.] ; заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Самарский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации.

36.Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2023666078 Российская Федерация. Программа компьютерного моделирования биомеханики шейного отдела позвоночника: № 2023664999: заявл. 17.07.2023 : опубл. 26.07.2023 / Е. С. Мохова, Д. Е. Мохов, А. В. Колсанов [и др.] ; заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Самарский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации.

37. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2023684721 Российская Федерация. Программное обеспечение для муль-тисенсорного тренажера реабилитации пациентов с нарушениями двигательных функций нижних конечностей "ReviVR" : №2 2023684214 : заявл. 15.11.2023 : опубл. 20.11.2023 / А. В. Колсанов, С. С. Чаплыгин, А. В. Захаров [и др.] ; заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Самарский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации.

38.Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2024611176 Российская Федерация. Программа для биомеханической оценки риска возникновения парамедианных выпячиваний межпозвонковых дисков на основе данных МРТ «ALPHATANG 1.0» : № 2023689232: заявл. 25.12.2023 : опубл. 18.01.2024 / А.А. Смирнов Е.С. Мохова, А.В. Колсанов [и др.] ; заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Самарский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации.

39.Сегментарная нестабильность позвоночника: нерешенные вопросы / А. В. Крутько, Е. С. Байков, Н. А. Коновалов, А. Г. Назаренко. - DOI 10.14531/ss2017.3.74-83 // Хирургия позвоночника. - 2017. - Т. 14, № 3.

- С. 74-83.

40.Сколиоз / А. И. Кузьмин, И. И. Кон, В. Е. Беленький. - Москва : Медицина, 1981. - 272 с.

41.Соматическая дисфункция : клинические рекомендации // Министерство здравоохранения Российской Федерации. - URL: https://cr.minzdrav.gov.ru/schema/750 1 (дата обращения: 29.05.2024).

42.Старчик, Д. А. Атлас распилов человеческого тела / Д. А. Старчик, А. Л. Акопов. - Санкт-Петербург : ММЦ, 2020. - 172 с.

43.Топографо-анатомический анализ и конечно-элементное моделирование динамических и биомеханических закономерностей смещения мы-шечно-фасциальных футляров шеи / Е. С. Мохова, Д. Е. Мохов, Е. В. Яковлев Е.В. [и др.]. - DOI 10.21518/ms2023-061 // Медицинский совет.

- 2023. - Т. 17, № 6. - С. 330-344.

44.Цифровые технологии в эндопротезировании суставов кисти / Г. П. Котельников, А. В. Колсанов, А. Н. Николаенко, Н. В. Попов. - Санкт-Петербург : ЭЛБИ-СПб, 2018. - 206 с.

45.Чижова М.В. [и др.] Значение лучевого обследования при дегенеративных заболеваниях позвоночника // Тюменский медицинский журнал. -2012. - №. 2. - С. 47.

46.3D-визуализация для планирования операций и выполнения хирургического вмешательства (CAS-технологии) / С. В. Щаденко, А. С. Горбачева, А. Р. Арсланова, И. В. Толмачев // Бюллетень сибирской медицины. - 2014. - Т. 13, № 4. - С. 165-171.

47.ABAQUS MODEL LIBRARY : website. - URL: https://sites.google.com/view/bw-engineering/resources/ABAQUS-Library (дата обращения: 30.05.2024).

48.An anisotropic model for annulus tissue and enhanced finite element analyses of intact lumbar disc bodies / R. Eberlein, G. A. Holzapfel, C. A. J. SchulzeBauer [et al.]. - DOI 10.1080/10255840108908005 // Computer Methods in Biomechanics and Biomedical Engineering. - 2001. - Vol. 4, № 3. - P. 209229.

49.Andrews, M. A. Stretch Receptor and Somatic Dysfunction: A Narrative Review / M. A. Andrews. - DOI 10.7556/ jaoa.2019.094 // J Am Osteopath Assoc. - 2019. - Vol. 119, № 8. - P. 511-519.

50.Biomechanical analysis of the cervical spine segment as a method for studying the functional and dynamic anatomy of the human neck / A. L. Ovsepyan, A. A. Smirnov, E. A. Pustozerov [et al.]. - DOI 10.1016/j.aanat.2021.151856 // Ann Anat. - Vol. 240. - P. 151856.

51.Biomechanical modelling of the intervertebral disc of the human lumbar spine - the problem current state / D. V. Khoroshev, O. R. Ilyalov, N. E. Ust-yuzhantsev, Y I. Nyashin. - DOI 10.15593/RZhBiomeh/2019.3.07 // Russian Journal of Biomechanics. - 2019. - Т. 23, № 3. - P. 411-422.

52.Blyth, F. M. Global burden of pain and global pain policy-creating a purposeful body of evidence / F. M. Blyth, C. H. Schneider. - DOI 10.1097/j .pain.0000000000001311 // Pain. - 2018. - Vol. 159. - P. 43-48.

53.BodyParts 3D : 3D structure database for anatomical concepts : Database Description / creator K. Okubo, 2013 - URL: http://doi.org/10.18908/ lsdba.nbdc00837-000 (дата обращения: 29.05.2024).

54.Broom, N. D. The Soft-Hard Tissue Junction: Structure, Mechanics and Function / N. Broom, A. Thambyah. - Cambridge : Cambridge University Press, 2018. - P. 157-177. - URL: https://doi.org/10.1017/9781316481042 (дата обращения 29.05.2024).

55.Change in the biomechanics of gait in patients undergoing reconstructive surgeries on the foot due to alcoholic neuropathy / V. B. Bogatov, A. V. Lychagin, A. R. Drogin [et al.]. - DOI 10.15593/RZhBiomeh/2019.3.01 // Russian Journal of Biomechanics. - 2019. - Vol. 23, № 3. - P. 326-335.

56.Clinical Presentation, Diagnosis, and Surgical Treatment of Spontaneous Cervical Intradural Disc Herniations: A Review of the Literature / A. Gun-asekaran, N. K. M. de Los Reyes, J. Walters, N. Kazemi. - DOI 10.1016/j.wneu.2017.09.209 // World Neurosurg. - 2018. - Vol. 109. - P. 275-284.

57.Costello, R. F. Nomenclature and standard reporting terminology of intervertebral disk herniation / R. F. Costello, D. P. Beall. - DOI 10.1016/j.mric.2006.12.001 // Magn Reson Imaging Clin N Am. - 2006. -Vol. 15, № 2. - P. 167-174.

58.De Bruijn, E. Analysis of isometric cervical strength with a nonlinear musculoskeletal model with 48 degrees of freedom / E. De Bruijn, F. C. T. Van der Helm, R. Happee // Multibody System Dynamics. - 2016. - Vol. 36, № 4. -P. 339-362.

59.Del Palomar, A. P. An accurate finite element model of the cervical spine under quasi-static loading / A. P. Del Palomar, B. Calvo, M. Doblaré. - DOI 10.1016/j.jbiomech.2007.10.012 // J. Biomech. - 2008. - Vol. 41, № 3. - P. 523-531.

60.Dimitrienko, Y. I. Nonlinear Continuum Mechanics and Large Inelastic Deformations / Y I. Dimitrienko. - Springer Science & Business Media, 2010. - 721 p.

61.Disc protrusion. Reference article / F. Gaillard, R. Sharma, A. Campos [et al.] // Radiopaedia. - 2009. - URL: https://doi.org/10.53347/rID-6193 (дата обращения: 29.05.2024).

62.Dvigatel'naya reabilitatsiya patsientov v ostrom periode insul'ta s ispol'zovaniem tekhnologii virtual'noi real'nosti [Motor rehabilitation of patients in the acute period of stroke using virtual reality technology] / A. V. Zakharov, E. V. Khivintseva, S. S. Chaplygin [et al.]. - DOI 10.17116/jnevro202112108271 // Zh Nevrol Psikhiatr Im S S Korsakova. -2021. - Vol. 121, № 8. - P. 71-75.

63.Estimation of loads on human lumbar spine: a review of in vivo and computational model studies / M. Dreischarf, A. Shirazi-Adl, N. Arjmand [et al.]. -DOI 10.1016/j.jbiomech.2015.12.038 // Journal of biomechanics. - 2016. -Vol. 49, № 6. - P. 833-845.

64.Feng C., Liu H., Yang M., Zhang Y, Huang B., Zhou Y. Disc cell senescence in intervertebral disc degeneration: Causes and molecular pathways // Cell Cycle. - 2016. - Vol. 15. - № 13. - Р. 1674-1684.

65.Fyllos A.H., Arvanitis D.L., Karantanas A.H. [et al.]. Magnetic resonance morphometry of the adult normal lumbar intervertebral space // Surg. Radiol. Anat. - 2018. - Vol. 40. - № 9. - P. 1055-1061.

66.Global, regional, and national burden of neck pain in the general population, 1990-2017: systematic analysis of the Global Burden of Disease Study 2017 / S. Safiri, A.-A. Kolahi, D. Hoy [et al.]. - DOI 10.1016/j.compbio-med.2021.104426 // BMJ. - 2020. - Vol. 368. - P. m791.

67.Goel, A. Role of Atlantoaxial and Subaxial Spinal Instability in Pathogenesis of Spinal "Degeneration"-Related Cervical Kyphosis / A. Goel, A. Kaswa, A. Shah. - DOI 10.1016/j.wneu.2017.02.063 // World Neurosurg. - 2017. - Vol. 101. - P. 702-709.

68.Goel, A. Role of Subaxial Spinal and Atlantoaxial Instability in Multisegmen-tal Cervical Spondylotic Myelopathy / A. Goel. - DOI 10.1007/978-3-319-62515-7_11 // Acta Neurochir Suppl. - 2019. - Vol. 125. - P. 71-78.

69.History of the Marching Cubes Algorithm / W. E. Lorensen, C. Johnson, D. Kasik, M. C. Whitton. - DOI 10.1109/MCG.2020.2971284 // IEEE Comput Graph Appl. - 2020. - Vol. 40, № 2. - P. 8-15.

70.Influence of follower load application on moment-rotation parameters and intradiscal pressure in the cervical spine / K. M. Bell, Y. Yan, R. A. Hartman, J. Y Lee. - DOI 10.1016/j.jbiomech.2018.05.031 // Journal of biomechanics. - 2018. - Vol. 76. - P. 167-172.

71.International Overview of Somatic Dysfunction Assessment and Treatment in Osteopathic Research: A Scoping Review / M. Tramontano, F. Tamburella, F. Dal Farra [et al.]. - DOI 10.3390/healthcare10010028 // Healthcare (Basel). - 2021. - Vol. 10, № 1. - P. 28.

72.Intervertebral disc / F. Gaillard, H. Knipe, D. Bell [et al.]. - DOI 10.53347/rID-6102 // Radiopaedia. - 2009. - URL: https://doi.org/10.53347/rID-6102 (дата обращения: 29.05.2024).

73.Investigation of a three-dimensional printed dynamic cervical spine model for anatomy and physiology education / W. Clifton, A. Damon, E. Nottmeier, M. Pichelmann. - DOI 10.1002/ca.23607 // Clinical Anatomy. - 2021. - Vol. 34, № 1. - P. 30-39.

74.Investigation of impact loading rate effects on the ligamentous cervical spinal load-partitioning using finite element model of functional spinal unit C2-C3 / // T. Mustafy, M. El-Rich, W. Mesfar, K. Moglo. [et al.]. - DOI 10.1016/j.jbiomech.2014.07.016 // Journal of biomechanics. - 2014. - Vol. 47, № 12. - P. 2891-2903.

75.Is it appropriate to measure age-related lumbar disc degeneration on the mid-sagittal MR image? A quantitative image study / X. Hu, M. Chen, J. Pan [et al.]. - DOI 10.1007/s00586-017-5357-3 // Eur Spine J. - 2018. - Vol. 27, № 5. - P. 1073-1081.

76.Kim, D. H. Dynamic reconstruction of the spine / D. H. Kim, F. P. Cammisa Jr., R. G. Fessler. - New York : Thieme, 2015. - 204 p.

77.Kim, Y H. Recent advances in finite element modeling of the human cervical spine / Y. H. Kim, B. Khuyagbaatar, K. Kim. - DOI 10.1007/s12206-017-1201-2 // Journal of Mechanical Science and Technology. - 2018. - Vol. 32, № 1. - P. 1-10.

78.Liem, T. A. T. Still's Osteopathic Lesion Theory and Evidence-Based Models Supporting the Emerged Concept of Somatic Dysfunction / T. Liem. - DOI 10.7556/jaoa.2016.129 // J Am Osteopath Assoc. - 2016. - Vol. 116, № 10. -P. 654-661.

79.Lorensen, W. E. Marching cubes: A high resolution 3D surface construction algorithm / W. E. Lorensen, H. E. Cline // ACM siggraph computer graphics.

- 1987. - Vol. 21, № 4. - С. 163-169.

80.Lumbar disc nomenclature : version 2.0 : recommendations of the combined task forces of the North American Spine Society, the American Society of Spine Radiology and the American Society of Neuroradiology / D. F. Fardon, A. L. Williams, E. J. Dohring [et al.]. - DOI 10.1016/j.spinee.2014.04.022 // Spine J. - 2014. - Vol. 14, № 11. - P. 2525-2545.

81.Magnetic Resonance Classification System of Cervical Intervertebral Disk Degeneration: Its Validity and Meaning / A. Suzuki, M. D. Daubs, T. Hayashi.

- DOI 10.1097/BSD.0000000000000172 // Clin Spine Surg. - 2017. - Vol. 30, № 5. - P. 547-553.

82.McMurrich, J. P. Leonardo da Vinci, the anatomist / Carnegie institution of Washington. - Baltimore : Williams & Wilkins, 1930. - URL: ttps://embry-ology.med.unsw.edu. au/embryology/index.php/Book_-_Leo-nardo_da_Vinci_-_the_anatomist_(1930) (дата обращения: 29.05.2024).

83.Miller, K. Computational biomechanics for medicine / K. Miller, P. Nielsen.

- New York : Springer, 2010. - 155 p.

84.Modeling Skeletal Injuries in Military Scenarios / R. H. Kraft, R. A. Fielding, K. Lister [et al.]. - DOI 10.1007/8415 2016 191 // The Mechanobiology and

Mechanophysiology of Military-Related Injuries. - New York : Springer, 2016. - P. 3-35.

85. Modeling the neck for impact scenarios / D. S. Cronin, D. Singh, D. Gier-czycka [et al.]. - DOI 10.1016/B978-0-12-809831-8.00013-1 // Basic Finite Element Method as Applied to Injury Biomechanics. - Academic Press, 2018.

- P. 503-538.

86.Mosbah, M. S. Anisotropic response of the Holzapfel's constitutive model for the lumbar spine considering degenerative conditions / M. S. Mosbah, M. Bendoukha. - DOI 10.14382/epitoanyag-j sbcm.2018.20 // Journal of Silicate Based and Composite Material. - 2018. - Vol. 70, №. 4. - P. 110-114.

87.Nguyen, N. A head in virtual reality: Development of a dynamic head and neck model / N. Nguyen, T. D. Wilson. - DOI 10.1002/ase.115 // Anat Sci Educ. - 2009. - Vol. 2, № 6. - P. 294-301.

88.O'Connell, G. D. Human annulus fibrosus material properties from biaxial testing and constitutive modeling are altered with degeneration / G. D. O'Connell, S. Sen, D. M. Elliott. - DOI 10.1007/s10237-011-0328-9 // Bio-mech. Model. Mechanobiol. - 2012. - Vol. 11, № 3-4. - P. 493-503. 89.On the use of biaxial properties in modeling annulus as a Holzapfel-Gasser-Ogden material / N. Momeni, A. Fatemi, V. K. Goel, A. Agarwal. - DOI 10.3389/fbioe.2015.00069 // Frontiers in bioengineering and biotechnology.

- 2015. - Vol. 3. - P. 69.

90.Ovsepyan A. L. Development of the Software Complex for Planning and Simulation of Robot-Assisted Radical Prostatectomy / A. L. Ovsepyan, P. A. Kvindt, E. A. Pustozerov. - DOI 10.1109/ERGO.2018.8443860 // Proceedings of the 3rd International Conference Ergo-2018: Human Factors in Complex Technical Systems and Environments, ER GO 2018 : 3, St. Petersburg, 04-07 июля 2018 г. - St. Petersburg, 2018. - P. 177-180. 91.Ovsepyan, A. L. Biomechanical analysis of the cervical spine segment as a method for studying the functional and dynamic anatomy of the human neck /A. L. Ovsepyan, A. A. Smirnov, E. A. Pustozerov. - DOI

10.1016/j.aanat.2021.151856 // Annals of Anatomy. - 2022. - Vol. 240. - P. 151856.

92.Parnell, A. P. Cervical intradural disc protrusion / A. P. Parnell. - DOI 10.1136/jnnp.51.7.1007 // J Neurol Neurosurg Psychiatry. - 1988. - Vol. 51, № 7. - P. 1007.

93.Pezowicz, C. A. The structural basis of interlamellar cohesion in the intervertebral disc wall / C. A. Pezowicz, P. A. Robertson, N. D. Broom. - DOI 10.1111/j.1469-7580.2006.00536.x // Journal of anatomy. - 2006. - Vol. 208, № 3. - P. 317-330.

94.Pirogov, N. I. Anatome topographica: sectionibus per corpus humanum con-gelatum : triplici directione ductis illustrata (Text, Part 1) / N. I. Pirogov. -URL: Saint Petersburg : Trey, 1859. - URL: https: //collections. nlm.nih. gov/ catalog/nlm: nlmuid-61120970RX1 -mvpart (дата обращения: 29.05.2024).

95.Real-time medical visualization of human head and neck anatomy and its applications for dental training and simulation / P. Anderson, P. M. Chapman, M. Ma, P. Rea. - DOI 10.2174/ 15734056113096660004 // Cur Med Imag. -2013. - Vol. 9, № 4. - P. 298-308.

96.Reconstruction of the Three-dimensional Model of Cervical Vertebrae Segments Based on CT Image and 3D Printing / G. Zhao, G. Jiang, X. Xun Yang [et al.]. - DOI 10.3969/j.issn.1671-7104.2019.06.016 // Zhongguo Yi Liao Qi Xie Za Zhi. - 2019. - Vol. 43, № 6. - P. 451-453.

97.Reproducing morphological features of intervertebral disc using finite element modeling to predict the course of cervical spine dorsopathy / E. V. Ya-kovlev, A. L. Ovsepyan, A. A. Smirnov [et al.]. - DOI 10.15275/rusomj.2022.0118 // Russian Open Medical Journal. - 2022. - Vol. 11. - P. e0118.

98.Risk Factors of Intervertebral Disc Pathology - A Point of View Formerly and Today - A Review / N. Zielinska, M. Podgorski, R. Haladaj [et al.]. -DOI 10.3390/jcm10030409 // J Clin Med. - 2021. - Vol. 10, № 3. - P. 409.

99.Role of posterior elements in the disc bulging of a degenerated cervical spine / F. Amirouche, G. F. Solitro, K. Siemionow [et al.]. - DOI 10.14444/2013 // International journal of spine surgery. - 2015. - Vol. 9. - P. 13

100. Schnell, H. Die segmentale und somatische Dysfunktion : Wie funktioniert Manuelle Medizin? [Segmental and somatic dysfunction : How does manual medicine work?] / H. Schnell, F. M. Wagner, H. Locher. - DOI 10.1007/s00132-022-04230-z // Orthopade. - 2022. - Vol. 51, № 4. - P. 253262.

101. Schnell, H. From acute coronary syndrome to zoster: Differential diagnostics in segmental and somatic dysfunction of the thoracic spine and ribs / H. Schnell. - DOI 10.1007/s00132-022-04227-8 // Orthopade. - 2022. - Vol. 51, № 4. - P. 274-282.

102. Schnell, H. Segmental and somatic dysfunction: How does manual medicine work? / H. Schnell, F. M. Wagner, H. Locher. - DOI 10.1007/s00132-022-04230-z // Orthopade. - 2022. - Vol. 51, № 4. - P. 253262.

103. Schollum, M. L. A microstructural investigation of intervertebral disc lamellar connectivity: detailed analysis of the translamellar bridges / M. L. Schollum, P. A. Robertson, N. D. Broom. - DOI 10.1111/j.1469-7580.2009.01076.x // Journal of anatomy. - 2009. - Vol. 214, № 6. - P. 805816.

104. Sharabi, M. The mechanical role of collagen fibers in the intervertebral disc / M. Sharabi, K. Wade, R. Haj-Ali. - DOI 10.1016/B978-0-12-812851-0.00007-0 // Biomechanics of the Spine: Basic Concepts, Spinal Disorders and Treatments. - Academic Press, 2018. - P. 105-123.

105. Shmurak, M. I. Analysis of hyperelastic models for describing the behavior of soft tissues of the human body / M. I. Shmurak, A. G. Kuchumov, N. O. Voronova // Masters's journal. - 2017. - № 1. - P. 230.

106. Single lamellar mechanics of the human lumbar annulus fibrosus / G. A. Holzapfel, C. A. J. Schulze-Bauer, G. Feigl, P. Regitnig. - DOI

10.1007/s10237-004-0053-8 // Biomechanics and modeling in mechanobiol-ogy. - 2005. - Vol. 3, № 3. - P. 125-140.

107. Synchrotron tomography of intervertebral disc deformation quantified by digital volume correlation reveals microstructural influence on strain patterns / C. M. Disney, A. Eckersley, J. C. McConnell [et al.]. - DOI 10.1016/j.actbio.2019.05.021 // Acta biomaterialia. - 2019. - Vol. 92. - P. 290-304.

108. Tavakoli, J. Elastic fibers: the missing key to improve engineering concepts for reconstruction of the Nucleus Pulposus in the intervertebral disc / J. Tavakoli, A. D. Diwan, J. L. Tipper. - DOI 10.1016/j.actbio.2020.06.008 // Acta biomaterialia. - 2020. - Vol. 113. - P. 407-416.

109. The effect of cervical intervertebral disc degeneration on the motion path of instantaneous center of rotation at degenerated and adjacent segments: A finite element analysis / D. Sang, C. F. Du, B. Wu [et al.]. - DOI 10.1016/j.compbiomed.2021. 104426 // Comput Biol Med. - 2021. - Vol. 134. - P. 104426.

110. The PRISMA 2020 statement: an updated guideline for reporting systematic reviews / M. J. Page, J. E. McKenzie, P. M. Bossuyt [et al.]. - DOI 10.1136/bmj.n71 // BMJ. - 2021. - Vol. 372. - P. n71.

111. Using finite element analysis to determine effects of the motion loading method on facet joint forces after cervical disc degeneration / X. Yro Cai, D. Sang, C.-X. Yuchi [et al.]. - DOI 10.1016/j.compbiomed.2019.103519 // Computers in biology and medicine. - 2020. - Vol. 116. - P. 103519.

112. Validation of computational models in biomechanics / H. B. Henninger, S. P. Reese, A. E. Anderson, J. A. Weiss. - DOI 10.1243/09544119JEIM649 // Proc Inst Mech Eng H. - 2010. - Vol. 224, № 7. - P. 801-812.

113. Variations of stiffness and strength along the human cervical spine / M. Shea, W. T. Edwards, A. A. White, W. C. Hayes. - DOI 10.1016/0021-9290(91)90354-p // Journal of biomechanics. - 1991. - Vol. 24, № 2. - P. 95107.

114. Vasavada, A. N. Three-dimensional spatial tuning of neck muscle activation in humans / A. N. Vasavada, B. W. Peterson, S. L. Delp. - DOI 10.1007/s00221 -002-1275-6 // Experimental brain research. - 2002. - Vol. 147, № 4. - P. 437-448.

115. Wade, K. R. On how nucleus endplate integration is achieved at the fibrillar level in the ovine lumbar disc / K. R. Wade, P. A. Robertson, N. D. Broom. - DOI 10.1111/j.1469-7580.2012.01507.x // Journal of anatomy. -2012. - Vol. 221, № 1. - P. 39-46.

116. Wagner, F. M. Somatic dysfunction of the cervical spine and its complex clinical picture: The fundamentals of diagnostics of cervicobrachialgia and cervicocephalic syndrome through manual medicine / F. M. Wagner. -DOI 10.1007/s00132-022-04227-8 // Orthopade. - 2022. - Vol. 51, № 4. - P. 263-273.

117. Waldt, S. Measurements and classifications in spine imaging / S. Waldt, A. Gersing, M. Brügel. - DOI 10.1055/s-0034-1375565 // Semin Musculo-skelet Radiol. - 2014. - Vol. 18, № 3. - P. 219-227.

118. Woischneck, D. Erstbeschreibung eines intraduralen Bandscheibenvorfalls in Höhe C7/TH1 [First description of an intradural disc herni-ation at the C7-T1 level] / D. Woischneck, B. Schmitz, T. Kapapa. - DOI 10.1055/s-0029-1186108 // Z Orthop Unfall. - 2009. - Vol. 147, № 5. - P. 600-602.

119. Yates, W. R. Somatic Symptom Disorders Workup / W. R. Yates. -2019. - URL: https://emedicine.medscape.com/article/294908-workup (дата обращения: 29.05.2024).

120. Zhang, Y Biomechanical Effect of Different Graft Heights on Adjacent Segment and Graft Segment Following C4/C5 Anterior Cervical Discectomy and Fusion: A Finite Element Analysis / Y Zhang, J. Zhou, X. Guo. - DOI 10.12659/MSM.916629 // Med Sci Monit. - 2019. - Vol. 25. - P. 4169-4175.