腕舟骨骨折:使用Mimics软件构建腕舟骨及其血供三维有限元模型的研讨

新闻
中国当代医药
2018年10月17日 16:47

张远华++黄潮桐

[摘要] 意图 根据CT图画使用Mimics软件构建腕舟骨及其血供的三维有限元模型。 办法 选用新鲜成人手标本经灌注处理后,通过CT扫描取得数据集,使用Mimics软件重建腕舟骨及其血供等。 成果 树立了根据解剖结构的腕舟骨及其血供的三维有限元模型,各结构可独自、联合显现,可恣意旋转,模型透视及多剖面显现。 定论 腕舟骨及其血供三维有限元模型的构建,可认为腕舟骨的根底研讨供给三维形状学资料,为临床诊治供给客观的根据。

[关键词] 腕舟骨;血供;有限元模型;Mimics

[中图分类号] R68 [文献标识码] A [文章编号] 1674-4721(2014)01(b)-0033-02

腕舟骨骨折是临床常见骨折之一,特别多见于青壮年,占全身骨折的2%~7%,占腕骨骨折的51%~90%[1]。多由交通事故和运动损害所造成的。伤后均匀6个月不能参加劳动[2]。腕舟骨骨折不愈合是骨科和手外科仍未彻底处理的课题。腕舟骨骨折不愈合或缺血性坏死的发作均与其形状和血供的特殊性有亲近的联系。因而,了解腕舟骨的形状结构及血供特色,是医治腕舟骨相关疾病的根底。

1 资料与办法

1.1 建模环境

电脑装备:AMDAthlon64 3200+中央处理器、2G内存、24寸液体显现器、64M显存、ATI8550显卡、Windows XP/Professional操作系统。

软件:医学3-D图画生成、修改处理软件Mimics 13.01(Materialise公司,比利时)、大型有限元剖析软件Ansys 13.0(Ansys公司,美国)。

1.2 收集原始数据

选取新鲜健康成年人手标本1具,标本X线查看扫除骨骼异常状况,在常温下将自凝牙托资料[3]等配成的造影剂注入标本动脉中,灌注后对标本进行防腐固定处理,标本灌注后24 h进行CT扫描。选用64排螺旋CT(Philips/Brilliance 64,飞利浦公司,荷兰)接连扫描,扫描参数:电压120 kV,电流250 mAs,层厚0.4 mm,共获取150层数据,将其以Dicom格局保存,存入光盘备用。

1.3 树立几许模型

以Mimics软件直接从所刻光盘内读取Dicom格局的CT断层图画,经定位图画,界定相应阈值,调整灰度进行图画标识,通过Marks窗口进行润饰,每层图画经边际切割、挑选性修改等处理,通过3D窗口进行构建重建腕舟骨及其骨骼表里血供的三维有限元模型。

2 成果

本试验方便地树立了形象传神的腕舟骨及其骨骼表里血液供给的三维有限元模型,骨骼、骨骼外血管及骨骼内血管可独自显现亦可联合显现,可360°恣意旋转,模型透视及多剖面显现见图1、图2。

3 评论

临床上腕舟骨骨折经外科处理后,仍有不少愈合不良和坏死的状况。特别在舟骨腰部或近极发作骨折时,极易发作坏死[4]、推迟愈合、不愈合,影响功用。Sakuma M等[5]随访104例有症状的不愈合患者,发现病史>10年的患者,100%发作骨关节炎。从原因上剖析,血供的好坏是影响预后的关键问题。现在这方面的解剖学研讨尚较匮乏,远跟不上临床骨科及手外科展开的需求,提不出详细有用的形状结构根据。因而,为更好地研讨腕舟骨骨折的发作、医治原理,削减患者的并发症,对腕舟骨及其血供的研讨显得尤为重要。

Mimics是Materialise公司出产的交互式医学影像控制系统,即为Materialise′s Interactive Medical Image Control System。Mimics软件是一个根据临床医学影像学的逆向工程软件和计算机辅助规划软件,也是介于医学与机械范畴之间的一套逆向软件[6]。它是模块化结构的软件,能够根据用户的不必需求有不同的调配。Mimics具有强壮的根据断层扫描图画的建模功用,能很好地处理杂乱解剖结构的有限元三维模型建模问题。它能将CT图画以Dicom格局直接导入进行三维重建,并能对CT断层图画进行后续剖析和仿真规划[7-8],与现有三维CT重建成果不同的是,选用Mimics软件重建出的三维骨骼及血管模型能够从多视点、多平面调查骨骼及血管,丈量血管直径的巨细及重建出的骨骼及血管能够恣意旋转、恣意组合、恣意视点显现,然后更为清楚地显现骨骼及血管的彼此方位联系,关于断定骨折的移位方向、损害程度及其血运状况具有重要意义。本研讨为Mimics在腕舟骨及其血供的开始临床使用供给了参阅,但仍需求更多病例资料和更进一步的研讨来证明其临床使用的价值。

本研讨初次成功构建腕舟骨及其骨骼表里血供的三维模型,实在模仿人体腕舟骨及其血供的解剖形状、毗连联系,特别是骨骼内血供散布的有限元剖析,在国表里罕见相关报导。这将为了解和研讨腕舟骨骨折、坏死及展开新术式或创立新术式供给准确的舟骨形状、外表定位和血供状况等信息,为临床医生挑选适宜的手术入路、模仿复位和内固定供给客观根据,当然,这是全面知道腕舟骨及其血供的榜首步,信任通过不断的尽力和完善,根据CT图画使用Mimics软件快速构建腕舟骨及其血供三维有限元模型有宽广的使用远景。

[参阅文献]

[1] Tiel-vuul MM,Roolker W,Broekhuizen AH,et al.The diag nostic management of suspected scophoid fracture[J].Injury,1997,28(1):1-8.

[2] van der Molen AB,Groothoff JW,Wisser GJ,et al.Time of work due to scaphoid fractures and other carpal injuries in the period 1990 to 1993[J].J Hand Surg Br,1999,24(2):193-198.

[3] 李忠华,黄潮桐,刘阳,等.用自凝牙托资料制造软体解剖标本[J].我国临床解剖学杂志,2007,25(5):105-106.

[4] 顾玉东,王澍寰,侍德,手外科学[M].上海:上海科学技术出版社,2002:382-389

[5] Sakuma M,Nakamura R,Imaeda T.Analysis of proximal fragment sclerosis and suigical outcome of scaphoid non-union by magnetic resonance imaging[J].J Hand Surg Br,1995,20(2):201-205.

[6] 张美超,刘阳,刘则玉,等.使用Mimics和Freeform树立我国数字人上颌榜首磨牙三维有限元模型[J].医用生物力学,2006,24(3):208-211.

[7] 刘登均,贺小兵,王明贵,等.Mimics软件在腰椎转移性肿瘤术前评价中的使用[J].我国数字医学,2011,6(1):102-105.

[8] 刘登均,贺小兵,王明贵,等.根据CT断层图画重建股骨头缺血性坏死髋关节的三维结构[J].局解手术学杂志,2011,20(2):154-156.

(收稿日期:2013-09-17 本文修改:林利利)

[摘要] 意图 根据CT图画使用Mimics软件构建腕舟骨及其血供的三维有限元模型。 办法 选用新鲜成人手标本经灌注处理后,通过CT扫描取得数据集,使用Mimics软件重建腕舟骨及其血供等。 成果 树立了根据解剖结构的腕舟骨及其血供的三维有限元模型,各结构可独自、联合显现,可恣意旋转,模型透视及多剖面显现。 定论 腕舟骨及其血供三维有限元模型的构建,可认为腕舟骨的根底研讨供给三维形状学资料,为临床诊治供给客观的根据。

[关键词] 腕舟骨;血供;有限元模型;Mimics

[中图分类号] R68 [文献标识码] A [文章编号] 1674-4721(2014)01(b)-0033-02

腕舟骨骨折是临床常见骨折之一,特别多见于青壮年,占全身骨折的2%~7%,占腕骨骨折的51%~90%[1]。多由交通事故和运动损害所造成的。伤后均匀6个月不能参加劳动[2]。腕舟骨骨折不愈合是骨科和手外科仍未彻底处理的课题。腕舟骨骨折不愈合或缺血性坏死的发作均与其形状和血供的特殊性有亲近的联系。因而,了解腕舟骨的形状结构及血供特色,是医治腕舟骨相关疾病的根底。

1 资料与办法

1.1 建模环境

电脑装备:AMDAthlon64 3200+中央处理器、2G内存、24寸液体显现器、64M显存、ATI8550显卡、Windows XP/Professional操作系统。

软件:医学3-D图画生成、修改处理软件Mimics 13.01(Materialise公司,比利时)、大型有限元剖析软件Ansys 13.0(Ansys公司,美国)。

1.2 收集原始数据

选取新鲜健康成年人手标本1具,标本X线查看扫除骨骼异常状况,在常温下将自凝牙托资料[3]等配成的造影剂注入标本动脉中,灌注后对标本进行防腐固定处理,标本灌注后24 h进行CT扫描。选用64排螺旋CT(Philips/Brilliance 64,飞利浦公司,荷兰)接连扫描,扫描参数:电压120 kV,电流250 mAs,层厚0.4 mm,共获取150层数据,将其以Dicom格局保存,存入光盘备用。

1.3 树立几许模型

以Mimics软件直接从所刻光盘内读取Dicom格局的CT断层图画,经定位图画,界定相应阈值,调整灰度进行图画标识,通过Marks窗口进行润饰,每层图画经边际切割、挑选性修改等处理,通过3D窗口进行构建重建腕舟骨及其骨骼表里血供的三维有限元模型。

2 成果

本试验方便地树立了形象传神的腕舟骨及其骨骼表里血液供给的三维有限元模型,骨骼、骨骼外血管及骨骼内血管可独自显现亦可联合显现,可360°恣意旋转,模型透视及多剖面显现见图1、图2。

3 评论

临床上腕舟骨骨折经外科处理后,仍有不少愈合不良和坏死的状况。特别在舟骨腰部或近极发作骨折时,极易发作坏死[4]、推迟愈合、不愈合,影响功用。Sakuma M等[5]随访104例有症状的不愈合患者,发现病史>10年的患者,100%发作骨关节炎。从原因上剖析,血供的好坏是影响预后的关键问题。现在这方面的解剖学研讨尚较匮乏,远跟不上临床骨科及手外科展开的需求,提不出详细有用的形状结构根据。因而,为更好地研讨腕舟骨骨折的发作、医治原理,削减患者的并发症,对腕舟骨及其血供的研讨显得尤为重要。

Mimics是Materialise公司出产的交互式医学影像控制系统,即为Materialise′s Interactive Medical Image Control System。Mimics软件是一个根据临床医学影像学的逆向工程软件和计算机辅助规划软件,也是介于医学与机械范畴之间的一套逆向软件[6]。它是模块化结构的软件,能够根据用户的不必需求有不同的调配。Mimics具有强壮的根据断层扫描图画的建模功用,能很好地处理杂乱解剖结构的有限元三维模型建模问题。它能将CT图画以Dicom格局直接导入进行三维重建,并能对CT断层图画进行后续剖析和仿真规划[7-8],与现有三维CT重建成果不同的是,选用Mimics软件重建出的三维骨骼及血管模型能够从多视点、多平面调查骨骼及血管,丈量血管直径的巨细及重建出的骨骼及血管能够恣意旋转、恣意组合、恣意视点显现,然后更为清楚地显现骨骼及血管的彼此方位联系,关于断定骨折的移位方向、损害程度及其血运状况具有重要意义。本研讨为Mimics在腕舟骨及其血供的开始临床使用供给了参阅,但仍需求更多病例资料和更进一步的研讨来证明其临床使用的价值。

本研讨初次成功构建腕舟骨及其骨骼表里血供的三维模型,实在模仿人体腕舟骨及其血供的解剖形状、毗连联系,特别是骨骼内血供散布的有限元剖析,在国表里罕见相关报导。这将为了解和研讨腕舟骨骨折、坏死及展开新术式或创立新术式供给准确的舟骨形状、外表定位和血供状况等信息,为临床医生挑选适宜的手术入路、模仿复位和内固定供给客观根据,当然,这是全面知道腕舟骨及其血供的榜首步,信任通过不断的尽力和完善,根据CT图画使用Mimics软件快速构建腕舟骨及其血供三维有限元模型有宽广的使用远景。

[参阅文献]

[1] Tiel-vuul MM,Roolker W,Broekhuizen AH,et al.The diag nostic management of suspected scophoid fracture[J].Injury,1997,28(1):1-8.

[2] van der Molen AB,Groothoff JW,Wisser GJ,et al.Time of work due to scaphoid fractures and other carpal injuries in the period 1990 to 1993[J].J Hand Surg Br,1999,24(2):193-198.

[3] 李忠华,黄潮桐,刘阳,等.用自凝牙托资料制造软体解剖标本[J].我国临床解剖学杂志,2007,25(5):105-106.

[4] 顾玉东,王澍寰,侍德,手外科学[M].上海:上海科学技术出版社,2002:382-389

[5] Sakuma M,Nakamura R,Imaeda T.Analysis of proximal fragment sclerosis and suigical outcome of scaphoid non-union by magnetic resonance imaging[J].J Hand Surg Br,1995,20(2):201-205.

[6] 张美超,刘阳,刘则玉,等.使用Mimics和Freeform树立我国数字人上颌榜首磨牙三维有限元模型[J].医用生物力学,2006,24(3):208-211.

[7] 刘登均,贺小兵,王明贵,等.Mimics软件在腰椎转移性肿瘤术前评价中的使用[J].我国数字医学,2011,6(1):102-105.

[8] 刘登均,贺小兵,王明贵,等.根据CT断层图画重建股骨头缺血性坏死髋关节的三维结构[J].局解手术学杂志,2011,20(2):154-156.

(收稿日期:2013-09-17 本文修改:林利利)

[摘要] 意图 根据CT图画使用Mimics软件构建腕舟骨及其血供的三维有限元模型。 办法 选用新鲜成人手标本经灌注处理后,通过CT扫描取得数据集,使用Mimics软件重建腕舟骨及其血供等。 成果 树立了根据解剖结构的腕舟骨及其血供的三维有限元模型,各结构可独自、联合显现,可恣意旋转,模型透视及多剖面显现。 定论 腕舟骨及其血供三维有限元模型的构建,可认为腕舟骨的根底研讨供给三维形状学资料,为临床诊治供给客观的根据。

[关键词] 腕舟骨;血供;有限元模型;Mimics

[中图分类号] R68 [文献标识码] A [文章编号] 1674-4721(2014)01(b)-0033-02

腕舟骨骨折是临床常见骨折之一,特别多见于青壮年,占全身骨折的2%~7%,占腕骨骨折的51%~90%[1]。多由交通事故和运动损害所造成的。伤后均匀6个月不能参加劳动[2]。腕舟骨骨折不愈合是骨科和手外科仍未彻底处理的课题。腕舟骨骨折不愈合或缺血性坏死的发作均与其形状和血供的特殊性有亲近的联系。因而,了解腕舟骨的形状结构及血供特色,是医治腕舟骨相关疾病的根底。

1 资料与办法

1.1 建模环境

电脑装备:AMDAthlon64 3200+中央处理器、2G内存、24寸液体显现器、64M显存、ATI8550显卡、Windows XP/Professional操作系统。

软件:医学3-D图画生成、修改处理软件Mimics 13.01(Materialise公司,比利时)、大型有限元剖析软件Ansys 13.0(Ansys公司,美国)。

1.2 收集原始数据

选取新鲜健康成年人手标本1具,标本X线查看扫除骨骼异常状况,在常温下将自凝牙托资料[3]等配成的造影剂注入标本动脉中,灌注后对标本进行防腐固定处理,标本灌注后24 h进行CT扫描。选用64排螺旋CT(Philips/Brilliance 64,飞利浦公司,荷兰)接连扫描,扫描参数:电压120 kV,电流250 mAs,层厚0.4 mm,共获取150层数据,将其以Dicom格局保存,存入光盘备用。

1.3 树立几许模型

以Mimics软件直接从所刻光盘内读取Dicom格局的CT断层图画,经定位图画,界定相应阈值,调整灰度进行图画标识,通过Marks窗口进行润饰,每层图画经边际切割、挑选性修改等处理,通过3D窗口进行构建重建腕舟骨及其骨骼表里血供的三维有限元模型。

2 成果

本试验方便地树立了形象传神的腕舟骨及其骨骼表里血液供给的三维有限元模型,骨骼、骨骼外血管及骨骼内血管可独自显现亦可联合显现,可360°恣意旋转,模型透视及多剖面显现见图1、图2。

3 评论

临床上腕舟骨骨折经外科处理后,仍有不少愈合不良和坏死的状况。特别在舟骨腰部或近极发作骨折时,极易发作坏死[4]、推迟愈合、不愈合,影响功用。Sakuma M等[5]随访104例有症状的不愈合患者,发现病史>10年的患者,100%发作骨关节炎。从原因上剖析,血供的好坏是影响预后的关键问题。现在这方面的解剖学研讨尚较匮乏,远跟不上临床骨科及手外科展开的需求,提不出详细有用的形状结构根据。因而,为更好地研讨腕舟骨骨折的发作、医治原理,削减患者的并发症,对腕舟骨及其血供的研讨显得尤为重要。

Mimics是Materialise公司出产的交互式医学影像控制系统,即为Materialise′s Interactive Medical Image Control System。Mimics软件是一个根据临床医学影像学的逆向工程软件和计算机辅助规划软件,也是介于医学与机械范畴之间的一套逆向软件[6]。它是模块化结构的软件,能够根据用户的不必需求有不同的调配。Mimics具有强壮的根据断层扫描图画的建模功用,能很好地处理杂乱解剖结构的有限元三维模型建模问题。它能将CT图画以Dicom格局直接导入进行三维重建,并能对CT断层图画进行后续剖析和仿真规划[7-8],与现有三维CT重建成果不同的是,选用Mimics软件重建出的三维骨骼及血管模型能够从多视点、多平面调查骨骼及血管,丈量血管直径的巨细及重建出的骨骼及血管能够恣意旋转、恣意组合、恣意视点显现,然后更为清楚地显现骨骼及血管的彼此方位联系,关于断定骨折的移位方向、损害程度及其血运状况具有重要意义。本研讨为Mimics在腕舟骨及其血供的开始临床使用供给了参阅,但仍需求更多病例资料和更进一步的研讨来证明其临床使用的价值。

本研讨初次成功构建腕舟骨及其骨骼表里血供的三维模型,实在模仿人体腕舟骨及其血供的解剖形状、毗连联系,特别是骨骼内血供散布的有限元剖析,在国表里罕见相关报导。这将为了解和研讨腕舟骨骨折、坏死及展开新术式或创立新术式供给准确的舟骨形状、外表定位和血供状况等信息,为临床医生挑选适宜的手术入路、模仿复位和内固定供给客观根据,当然,这是全面知道腕舟骨及其血供的榜首步,信任通过不断的尽力和完善,根据CT图画使用Mimics软件快速构建腕舟骨及其血供三维有限元模型有宽广的使用远景。

[参阅文献]

[1] Tiel-vuul MM,Roolker W,Broekhuizen AH,et al.The diag nostic management of suspected scophoid fracture[J].Injury,1997,28(1):1-8.

[2] van der Molen AB,Groothoff JW,Wisser GJ,et al.Time of work due to scaphoid fractures and other carpal injuries in the period 1990 to 1993[J].J Hand Surg Br,1999,24(2):193-198.

[3] 李忠华,黄潮桐,刘阳,等.用自凝牙托资料制造软体解剖标本[J].我国临床解剖学杂志,2007,25(5):105-106.

[4] 顾玉东,王澍寰,侍德,手外科学[M].上海:上海科学技术出版社,2002:382-389

[5] Sakuma M,Nakamura R,Imaeda T.Analysis of proximal fragment sclerosis and suigical outcome of scaphoid non-union by magnetic resonance imaging[J].J Hand Surg Br,1995,20(2):201-205.

[6] 张美超,刘阳,刘则玉,等.使用Mimics和Freeform树立我国数字人上颌榜首磨牙三维有限元模型[J].医用生物力学,2006,24(3):208-211.

[7] 刘登均,贺小兵,王明贵,等.Mimics软件在腰椎转移性肿瘤术前评价中的使用[J].我国数字医学,2011,6(1):102-105.

[8] 刘登均,贺小兵,王明贵,等.根据CT断层图画重建股骨头缺血性坏死髋关节的三维结构[J].局解手术学杂志,2011,20(2):154-156.

(收稿日期:2013-09-17 本文修改:林利利)

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