数字化三维重建技术在妇产科领域的应用

数字医学是应用数字化技术,解释医学现象、解决医学问题、探讨医学机制、提高生命质量的一门科学[1],是将信息技术与医学科技相结合的新兴学科.近年来在临床医学如神经外科、骨科及肝胆外科等学科中的应用得到了快速发展,而在妇产科领域的研究起步相对较晚,目前大多数的研究多集中于在对医学图像的三维重建可视化研究,而数字化三维重建技术是其关键点,该技术简而言之就是一种利用计算机技术将数字化的二维图像进行处理而得到数字化三维模型的形态学研究方法[2].就现阶段而言,数字化三维重建技术在妇产科领域的应用在于优化研究方法、辅助临床诊断及指导手术治疗三个方面.

女性盆腔数字化三维重建的MRI数据采集方法

磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)是20世纪70年代末发展起来的影像学检查技术[1].因其具有多平面成像、无电离辐射及软组织分辨率高等特点,是目前研究盆腔解剖的佳影像手段.通过结合先进的计算机图像后处理技术,利用MRI图像构建女性盆腔精细解剖结构以及不同脏器的数字化三维模型,可清晰显示女性盆腔精细解剖结构以及不同脏器之间的毗邻关系等,实现盆腔结构的可视化,具有广泛的应用前景.

OrbitTM生物力学模型在斜视诊断和治疗中的应用

OrbitTM生物力学模型是近年通过计算机图像模拟软件实现的一种新颖的生物力学分析系统,利用它可以获得眼球和眼外肌运动的三维模型.它可以帮助临床医生以一种定量的方式将斜视的诊断公式化并预测手术后的结果,也为斜视眼眶解剖学和病理学的研究提供了基本手段.本文就其原理、方法及其在斜视诊断治疗中应用的新进展进行综述.

应用牙颌模型扫描和CT扫描技术构建咀嚼黏膜的三维模型

目的:探讨构建口腔软组织3D模型的方法.方法:对1例年轻女性采用头颈部螺旋CT扫描,通过Mimics1 4.0软件构建牙颌硬组织三维模型,通过Dentalwings牙颌模型扫描设备辅助Geomagic 12.0软件获得封闭的志愿者牙颌石膏3D模型;利用迭代近点方法对两组模型全局配准,并进行布尔运算作差,后去除悬浮数据获得咀嚼黏膜数字模型;对照测量方法选择涂布显影剂辅助CBCT扫描进行软组织厚度的测量验证,统计学方法采用配对t检验.结果:构建了人体咀嚼黏膜的三维数字模型,在Mimics软件视窗下可观测模型任意角度的解剖形态以及通过轮廓线显示进行黏膜的厚度分析,该方法测量牙槽嵴顶处黏膜厚度与使用黏膜轮廓显影剂的对照方法测量结果差异为:上颌0.032mm,下颌0.009mm,两组方法的测量结果无统计学意义(P＞0.05).结论:通过影像学手段结合数字化技术,能获取较为精确的咀嚼黏膜三维模型,从而使人口腔软组织的三维可视化、记录和各部位的厚度测量得以实现.

用CT资料构建上颌骨缺损区实体模型的研究

目的:探讨采用螺旋CT资料构建上颌骨缺损区三维实体模型,及在上颌骨缺损伴张口受限患者赝复体修复中的应用.方法:采用螺旋CT扫描数据三维重建和快速成型技术制作上颌骨缺损区三维实体模型,应用于上颌骨缺损伴张口受限患者赝复体修复.结果:6例上颌骨缺损伴中度以上张口受限患者,利用构建的缺损区三维实体模型进行赝复体修复,患者的赝复体固位良好,面部外形、语音和咀嚼功能恢复良好.结论:采用螺旋CT数据能构建准确的上颌骨缺损区三维实体模型,能解决上颌骨缺损伴中度以上张口受限患者赝复体修复的取模难题.

不同金属材料性能对可摘局部义齿影响的生物力学分析

目的:应用有限元法对比分析不同金属材料可摘局部义齿义齿支架材料对基牙应力分布的影响,并探讨可摘局部义齿支架的有限元分析方法.方法:利用多自由度扫描仪和Geomagics studio 12.0软件对下颌牙列缺损模型以及可摘局部义齿模型进行扫描和三维建模,在PRO/E软件中对缺损下颌牙列、可摘局部义齿、义齿支架等三维模型进行三维模型装配,在Ansys Workbech16.0软件中对可摘局部义齿支架赋予不同的材质属性,分析比较不同材质性能对牙列、牙周膜等应力分布的影响.结果:随着加载载荷力越大,基牙及牙周膜的等效范式应力越大;同样的加载载荷力条件下,随着可摘局部义齿支架材料弹性模量的提高,基牙、牙周膜及牙槽骨等部位会产生更大的应力集中.结论:不同的可摘局部义齿金属支架材质,会对基牙、牙周膜及牙槽骨带来明显影响,材料弹性模量的变化会显著影响下颌的力学行为;通过精确三维建模手段及有限元力学分析方法,可获得下颌应力分布,并用于指导临床可摘局部义齿支架的设计.

角质层渗透性质的三维数值模拟

目的从数值模拟的角度研究药物渗透皮肤角质层的过程,为实际的药物工作者提供理论上的指导和帮助.方法用有限元方法离散偏微分方程的差分格式,将角质层的角蛋白细胞近似为物理学上经典的由6个四边形和8个六边形围成的三维十四面体结构,同时将角蛋白细胞间的脂质体视为十四面体结构的一部分,离散其相应的单元网格.结果得到了药物渗透皮肤角质层的三维数值模拟,并给出了模拟过程中浓度和速度变化的可视化效果示意图.结论本文所采用的几何模型与实际的生理结构模型非常接近,数值模拟结果证明这一方法对实际工作有参考意义.

军事医学人才评价三维模型初步构建

该文基于军事医学人才评价相关概念和评价系统的科学认识，构建了以评价目标、评价主体、评价客体组成的军事医学人才评价三维模型，着重分析了评价模型各维度的关键影响因素，探讨了评价模型的特征和规律，初步讨论了评价模型的应用。

中国药品集中采购评价指标体系研究

目的:建立评价指标体系,以客观评价各省新一轮药品集中采购工作.方法:结合文献研究与专家研讨会内容,以Donabedian“结构-过程-结果”三维模型为基础,构建评价指标体系.结果与结论:评价指标体系涵盖药品采购工作的8个主要方面,包括:组织领导、分类采购、药款结算、药品配送、监督管理、平台功能、试点创新、保障供应.共设有8个一级指标、11个二级指标和126个三级指标,可以较好地评价各省药品集中采购工作,可作为各省药品集中采购督导工作的参考.

OSAHS上气道气流场数值模型的建立与阻塞平面的分析

目的 建立儿童阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征(obstructive sleep apnea-hypopnea syndrome,OSAHS)上气道气流场数值模型,并应用其评价分析阻塞因素及平面.方法 根据9例OSAHS患儿的上气道CT影像,对病态和模拟腺样体切除术后病例通过表面重建的方法进行三维重建,然后用有限元法对术前术后上气道气流进行数值模拟,分析气流流场特征.结果 病态模型中,鼻咽部气流形态主要以湍流为主,术后模型中,以层流为主,上气道压强均降低.病态模型的鼻咽部、鼻阈和中鼻道是鼻腔气流高流速区,术后模型中鼻腔气流高流速区仅为鼻阈和中鼻道.结论 数字化三维重建模型能应用于临床,并客观分析OSAHS患儿的阻塞因素和平面,为临床个体化诊断提供新的方法和客观理论依据.

小型猪头颈部动脉血管的解剖结构与三维建模

目的 利用血管铸型标本和CT重建三维模型技术探讨小型猪头颈部血管的解剖结构及其应用.方法 制作一例小型猪头颈部血管铸型标本,通过128层螺旋CT扫描铸型标本,并重建小型猪头颈部血管的三维模型.结果 铸型标本清晰显示小型猪头颈部血管的分布及其走行特点,其三维数字化模型逼真、立体感强,能从多角度、多层面地显示小型猪头颈部血管的走行及分布吻合情况.结论 采用铸型标本和三维数字化模型相结合的方式对小型猪头颈部血管的分布及走行特点进行了探究,为建立猪脑血管模型从实体标本与虚拟化模型两方面提供了形态学的参考依据.

超薄层CT数字化研究在腹膜后肿瘤的临床应用

目的:研究超薄层CT数据数字化在腹膜后肿瘤的临床应用价值.方法:收集腹膜后肿瘤患者并给予口服造影剂,加压腹部等扫描前准备,行超薄层CT增强扫描,将超薄层CT数据传至工作站进行三期数据的配准,宽窗、宽位选择,三维分割重建及数字化处理.结果:超薄层数字化模型可三维显示腹膜后肿瘤位置、大小,同时显示肿瘤与腹膜后相邻器官的关系,尤其是肿瘤与下腔静脉、脾脏血管及胰腺的关系.结论:腹膜后肿瘤患者超薄层CT数据通过数字化处理,有助于了解腹膜后肿瘤的解剖关系、术前规划及术前评估,具有一定的临床及科研意义.

医学三维模型的网格优化和效果研究

目的:对医学三维模型的STL文件进行网格处理并评估效果.方法:利用3-matic软件,对构成模型网格的三角形面片进行检视和重新设计,使其适用于有限元分析.结果:优化后的网格模型还原效果良好,所含三角形数量大幅减少,三角形质量明显改善.结论:3-matic软件能够有效编辑处理STL文件,为有限元分析提供良好的模型基础.

基于MRI的人体指骨间关节三维有限元模型的建立及生物力学分析

目的 利用人指骨间关节的磁共振成像(MRI)数据,建立正常人指骨间关节三维非线性有限元模型,并对指骨间关节的生物力学变化进行初步探讨.方法 利用MRI对健康男性左手扫描,分别得到横切面与纵切面的层厚为1.5mm的不间断连续横断位与矢状位MRI图像.将图像导出并刻录存盘为DICOM格式文件.并利用Mimics 10.0软件,建立基于MRI图像数据的指骨间关节三维模型.然后使用Geomxgic Studio 8软件对模型进一步处理,包括光顺与打磨,存成IGES格式的三维几何模型.后将模型导入ANSYS11.0软件进行网格划分和力学分析.结果 本文基于医学图像建立了与解剖结构非常接近的手指骨间关节三维有限元模型,分析了指骨间关节的受力情况,并对各种数据进行初步研究,为进一步指骨间关节的研究奠定基础.结论 ①根据MRl图像数据建立的三维模型,比CT扫描数据建立的模型更接近于真实解剖结构;②根据MRI图像建立的三维有限元模型为静力模型,能很好地分析指骨间关节的应力情况;③为进一步进行指骨间关节生物力学分析提供了方法 与平台.

桡骨头三维有限元模型建立及生物力学分析

目的:构建起肘关节三维有限元模型,借助三维有限元法对桡骨头在各种损伤程度下、各种位置上及肘关节各种屈曲程度下生物力学改变的情况进行分析,为研究桡骨头病理形态及生理功能变化提供实验依据.方法:将1名身体健康的成人志愿者作为研究对象,不考虑肘部的所患有的疾病,前薄层扫描CT图像扫描右肘及前臂,在软件中导入Mimics、ANASY、LS.DYNA97数据以构建起肘关节三维模型,开展装配、分配网格、将属性赋予材料以及有限元计算等工作.结果:所构建起来的肘关节三维有限元无限接近实体解剖标本,对桡骨头实际解剖状态与生物力学行为进行了全面真实的体现,同时与CT切片图相对比以验证了其精确性.结论:借助三维有限元模型将生物力学模型可以为桡骨头正常力学行为以其病变、损伤的临床诊疗提供病理形态及生理功能变化基础,为临床诊疗奠定更坚实基础.

德研制出新型心脏起搏器/俄成功建立人类颅骨三维模型/英国研制出新型心脏植入装置/日本公司研发乳铁传递蛋白

应用三维重建测量股骨颈前倾角的计算机方法研究

目的 寻求一种测量结果更符合真实前倾角值的测量方法.方法 应用计算机重建股骨CT断层图像获得三维模型.将股骨头拟合成球体以确定股骨头中心;然后截取股骨颈区域并重新分割为断层图像,测量每层的体积进行比较以确定股骨颈峡部,从而确定股骨颈中心;经三维模型表面直接选取内、外髁.结果 股骨头中心、股骨颈中心的连线即为颈轴线.内、外髁的连线即为髁状轴,根据Billing对前倾角的定义,两线所形成的夹角即为前倾角.结论 该研究符合定义法测量,故测量结果更为可信.

子宫内膜异位症的三维模型研究进展

子宫内膜异位症（endometriosis，EMs）即子宫内膜样组织出现在宫腔以外的部位，是目前常见的育龄期女性妇科疾病。 EMs极大地影响了患者的日常生活，而研究者们却对其发病机制了解有限，且目前的治疗策略不能彻底治愈EMs或有不能接受的不良反应。鉴于EMs的发病机制不尽明确，创建人EMs研究模型对该病的研究将扮演重要的角色。总结近年EMs三维模型（three-dimensional models）的建立和发展，同时讨论各种造模方法的具体方法及优缺点，为EMs提供更为仿真的研究模型。

呼吸机培训软件的开发与应用

研制呼吸机三维模型培训软件,包含开关机训练、管道连接训练、参数调节训练、呼吸模式选择、模拟试题等,硬件环境高度逼真、操作画面直观易学,可在单机或网络上使用,操作简便,可供临床培训使用,有较好的科学性、先进性和实用价值.

数字化导航模板在颈胸段后路椎管内肿瘤切除减压、后路钉棒系统内固定术中的应用

目的：利用逆向工程(RE)原理、快速成型(RP)和3D打印技术设计颈椎、胸椎椎弓根定位方法,将其应用于颈胸段椎管内肿瘤的治疗中,探讨可行性及有效性。方法男,70岁。以颈胸段(颈7~胸2)椎管内肿瘤收入院。取患者CT连续扫描数据集,应用三维重建软件建立颈椎、胸椎三维模型,利用RE原理寻找椎弓根的佳进钉钉道。手术时利用建立的定位模板与椎体的后部结构相吻合,通过导航孔进行颈胸椎椎弓根的定位,置入椎弓根螺钉。螺钉置入后行椎管内肿瘤切除术。术后根据X线片和CT扫描结果评价椎弓根螺钉位置,并随访观察患者肌力恢复情况。结果导航模板准确性佳,适用于颈胸腰椎椎弓根螺钉的导航定位,手术时间明显缩短。术后1周行X线检查示：螺钉位置满意；右上肢麻木、疼痛明显缓解。术后3个月相关肌群肌力显著提高。结论颈胸段椎管内肿瘤治疗中利用RE原理、RP和3D打印技术设计颈椎、胸椎椎弓根定位方法,可大大缩短手术时间,提高手术安全性。