翼腭窝三维可视模型的建立及内镜下解剖结构分析

背景:正确理解翼腭窝解剖是翼腭窝手术的关键,翼腭窝可视模型对帮助医生详细了解内镜下翼腭窝的复杂结构非常重要.目的:建立翼腭窝三维可视模型显示内镜下翼腭窝的相关解剖结构,为翼腭窝手术入路提供指导.方法:依据一位患者冠状位CT血管成像数据,通过MOI自由设计大师和SketchUp软件构建三维数字模型,进行手术计划,模拟经鼻内镜入路,开放上颌窦口,去除上颌窦后壁,进入翼腭窝,提供特定视野及空间方向观察.结果与结论:成功构建翼腭窝及相邻解剖结构的可视模型,为鼻内镜手术入路提供帮助,使用者可与模型进行交互作用并可任意操作模型(包括射线模式,内部观察),可在特定视野内随时观察,为手术计划提供准确的形态信息,包括颌内动脉及其分支,腭降动脉,蝶腭动脉,后鼻动脉,圆孔,翼管,蝶窦,眶下裂,视神经管,翼突,颈内动脉等.可见内镜下空间方向发生改变.结果提示,SketchUp和MOI构建翼腭窝模型方法简单可行,可帮助理解内镜下翼腭窝的解剖结构,可模拟手术过程.     

腰椎间盘膨出节段数字模型及三维可视化

背景：从生物力学入手研究腰椎间盘膨出意义重大。目的：探讨构建腰椎间盘膨出节段数字模型及三维可视化研究方法。方法：基于L3～4的16排螺旋CT连续断层114层二维图像,Mimics软件分别对腰椎骨性结构及各种软组织进行重建,并导入有限元分析软件进行模型验证。结果与结论：建立了L3～4间盘膨出节段三维数字模型,包括两个椎体、终板、纤维环、髓核及6种韧带,数字模型外形逼真,实体感强,可进行三维测量、复位、手术模拟以及输出用作CAD（计算机辅助设计）,RP（快速成型）及FEA（有限元分析）研究。说明薄层CT,Mimics软件阈值分割、区域增长使数字模型的建立更为精确、快捷,数字模型可被输出用于进一步研究。     

腰椎间盘膨出节段数字模型及三维可视化

背景:从生物力学入手研究腰椎间盘膨出意义重大。目的:探讨构建腰椎间盘膨出节段数字模型及三维可视化研究方法。方法:基于L3～4的16排螺旋CT连续断层114层二维图像,Mimics软件分别对腰椎骨性结构及各种软组织进行重建,并导入有限元分析软件进行模型验证。结果与结论:建立了L3～4间盘膨出节段三维数字模型,包括两个椎体、终板、纤维环、髓核及6种韧带,数字模型外形逼真,实体感强,可进行三维测量、复位、手术模拟以及输出用作CAD(计算机辅助设计),RP(快速成型)及FEA(有限元分析)研究。说明薄层CT,Mimics软件阈值分割、区域增长使数字模型的建立更为精确、快捷,数字模型可被输出用于进一步研究。     

建立足部三维有限元数字模型

背景:克服传统标本力学分析的不利因素,建立逼真的足部各结构有限元模型,是对足部进行有限元力学分析的重要基础。目的:建立足部的三维有限元数字模型,为正常足部及足部损伤情况下的有限元力学分析打基础。方法:对1名健康女性志愿者行双足螺旋CT扫描,将所得图像在Mimics软件中重建三维模型,在Geomagic软件中生成实体模型,最后在Ansys中建立足主要结构的三维有限元数字模型。结果与结论:实验建立了包括全部骨骼、主要软骨和韧带、皮肤及软组织在内的人足有限元数字模型。利用CT数据及Mimics、Geomagic、Ansys软件可以建立人足全部足骨的三维有限元数字模型,该模型与实际骨骼模型大小、形态一致,并且可以随意旋转,任意角度观看,进行各种测量,可将足部骨骼任意拆分或合并,适合进行生物力学分析。     

数字化三维重建技术在桡骨远端骨折术前评估及治疗中的初步应用

目的：研究应用数字技术三维重建桡骨远端骨折模型在其术前评估及治疗中的应用价值。方法从我院2011年1月至2013年1月收治的桡骨远端患者中选取17个病例作为研究对象,将研究对象的CT扫描图像数据导入Mimics10.01软件,建立桡骨远端粉碎性骨折的可视三维模型,进行骨折评估、骨折模拟复位和手术方案设计。结果重建所得的桡骨远端骨折三维可视模型可准确反映出骨折情况、骨折移位的方向和严重程度,并可在Mimics软件下进行任意旋转观察、三维数据测量、模拟骨折复位及设计手术方案。所有研究对象在 Mimics 软件的辅助应用指导下,均获得比较满意的疗效。结论 Mimics 软件重建的桡骨远端粉碎性三维骨折模型可清楚显示骨折情况、骨折移位方向和严重程度,有利于明确诊断。在Mimics软件下进行三维数据测量,模拟骨折复位及设计手术方案等为临床诊疗提供了依据,由此指导临床诊疗工作,初步显示Mimics软件重建桡骨远端骨折模型在术前计划中的应用价值。     

建立牙体和颅骨三维数字化可视模型及应用

背景：由于口腔颌面解剖的内容繁多,结构层次复杂,仅靠传统的多媒体方式很难将复杂的解剖层次多角度、全方位的展现出来。虚拟现实技术在口腔颌面解剖三维重建方面的研究发展迅速,引起众多学者的关注,成为了研究的热点。
　　目的：构建实体离体牙、牙列及颅骨的三维数字化可视模型,建立口腔颌面解剖数字资源库,使其信息化、网络化,为口腔医学的基础和临床教育教学提供新方法。
　　方法：选择一批冠根完好的离体牙及颅骨模型。利用数码相机,分别在水平、垂直方向的不同角度对每一个模型拍照。将拍摄好的图片导入Photoshop CS5,进行图片修整压缩。将获取的图片导入The VR Worx系统,设置各种参数、热区,压缩,最后将制作完成的牙体三维数字化可视模型的QuickTime VR对象影视输出至磁盘上。
　　结果与结论：通过数码相机结合The VR Worx 2.6软件进行三维重建,可以建立实体的牙体、牙列及颅骨的三维数字化可视模型。此模型可以在一定角度旋转、观察、缩放,同时可以对特殊的解剖部位进行标记设置热区。因此,利用数码相机结合The VR Worx 软件为平台,开发实体标本的三维数字模型是可行的。这种制作方法是实体的重建,制作出的模型可以清晰展示标本的解剖结构,形象生动,并且易于保存推广。     

额窦引流通路可视模型构建及空间方向分析

背景:正确理解鼻窦解剖的个性特征是提高额窦手术疗效和减少手术并发症的关键,二维CT影像对术前评估额窦周围气房及引流通路十分局限.目的:构建额窦引流通路及相关结构可视模型,并分析其内镜下空间方向.方法:依据1例患者冠状位CT扫描数据,通过AutoCAD(computer aided design) 、自由设计大师(Moment of Inspiration,MOI)和SketchUp软件构建FSDP及相关结构的三维可视模型.CT影像与内镜下影像对比,内镜仰角60°观察视觉空间内空间方向的变化.观察额窦和周围气房的引流通路及空间位置关系, 模拟0°内镜空间下手术进程.结果与结论:成功构建FSDP及相关结构可视模型;视觉空间方向发生改变,这种变化受透视规律的影响;模型可显示额窦和相邻气房的引流通路及相互关系,通过模拟内镜下手术过程,可建立正确视觉空间关系.结果证实二维影像、三维立体、内镜空间三者存在差别,再次验证内镜透视规律的存在,强调并提出视觉空间理念; 可视模型有利于对额窦引流通路的理解,并可用于内镜手术的解剖教学和模拟.     

人体皮肤微血管构筑的三维可视化

背景：常用的血管解剖学研究方法如逐层解剖、血管染色、造影摄片可以确定血管的位置、大至供血范围等,但难以显示皮肤微血管立体构筑。目的：建立三维的皮肤微血管构筑模型,以评估和设计穿支皮瓣。方法：选取2具新鲜成人尸体标本,以羧甲基纤维素明胶氧化铅灌注标识血管,CT扫描获取标本灌注前后及剥离皮肤序列图像数据,利用Mimics13.1软件进行皮肤微血管三维重建和穿支皮瓣设计。结果与结论：实验成功重建了骨骼、血管、皮肤三维数字模型,并选择性设计了旋股外侧动脉皮瓣和旋肱后动脉的主要穿支皮瓣。构建的皮肤微血管模型不仅可显示皮穿支的长度管径、立体位置、走行方向、分布范围、毗邻关系,还可追踪其来源血管,与来源血管、骨骼、皮肤等搭配显示。说明皮肤微血管构筑可揭示穿支皮瓣的范围和扩张方向,有利于穿支皮瓣的设计发掘、血供评估。     

计算机辅助设计股骨远端个性化解剖型接骨板

背景：现有解剖型接骨板在个性化方面存在缺点及不足。目的：用CT原始数据建立股骨远端骨折模拟复位后的三维实体模型,并设计个性化解剖型接骨板的三维实体模型。方法：选取1例左股骨远端骨折患者的CT扫描原始数据。导入Mimics软件,得到股骨远端骨折模拟复位的三维实体模型：用Geomagic软件转换为符合要求的NURBS封闭曲面模型;接着用UG软件设计出接骨板的内外表面,得到模型数据,确定螺钉孔的位鬣并设计螺钉孔,并对设计好的接骨板进行数控编程。将生成的NC代码输入数控机床,加工出股骨远端个性化解剖型接骨板。结果与结论：①建立了股骨远端复杂骨折模拟复位后的三维实体模型。②建立了股骨远端个性化解剖型接骨板的三维实体模型及股骨远端个性化解剖型接骨板螺钉系统装配的三维实体模型。③加工出了股骨远端个性化解剖型接骨板模型及股骨远端骨骼模型。模型外形逼真,接近真实情况,具有良好的骨面贴合性和特殊的螺钉孔设计。     

脊柱腰段正常及骨质疏松三维有限元数字模型的建立

背景：建立逼真的有限元模型是对脊柱进行有限元力学分析的重要基础,关于骨质疏松有限元模型的报道尚少。目的：建立脊柱腰段各主要结构及骨质疏松腰椎的有限元数字模型,为正常脊柱腰段及骨质疏松患者腰椎的有限元力学分析打下基础。方法t对1名健康男性志愿者行脊柱腰段的螺旋CT扫描,将所得图像先在Mimics中进行分隔和重建,在Geomagic中进行优化,在Ansys中赋材质及网格划分,建立三维有限元数字模型。结果与结论：建立了包括全部腰椎、椎间盘及主要韧带的正常腰椎及骨质疏松腰椎三维有限元数字模型。该模型外形逼真,几何相似性好,可以随意旋转,方便从多角度观察、采集三维信息,各主要结构材料属性接近实际,适合进行生物力学研究。提示利用CT数据及mimics、geomagic、Ansys软件可以建立脊柱腰段正常及骨质疏松有限元数字模型。     

女性盆腔的可视化研究及其意义

目的建立中国女性盆腔三维可视化数字模型.方法应用首例中国女性数字化可视人体数据集,在VRM计算机平台上进行女性盆腔的可视化研究.结果成功建立了三维可视化女性盆腔模型,该模型能进行任意方位的旋转,可进行连续的任意角度的切割,并能清晰地显示出各个方位切割面的断面解剖结构.结论可视化女性盆腔能够提供各个方位、完整而准确的薄层断面数据,为妇产科及外科手术治疗提供了准确的形态学依据,为虚拟手术奠定了基础.     

应用Mimics软件建立下颌骨双侧矢装劈开内固定后的有限元模型

背景：双侧升支矢状劈开截骨术是正颌外科常见的治疗方法之一,仃限元法成为研究双侧升支欠状劈开内阎定后生物力学的重要方法。目的：快速建立下颌骨双侧矢装劈开内固定后有限元模型,寻求一种更为快捷、精确的矢装劈开内固定的三维有限元模型,为研究下颌骨矢装劈开内固定后生物力学打下基础。方法：应J用簿层CT,Dicom标准和Mimics软件,结合MSC．Patran三维有限元专用软件对CT断层影像进行分析处理。结果与结论：建立了精确的下颌骨双侧矢装劈开内固定后三维有限元模型。使用Dicom标准和Mimics软件获取三维模型,直接写入MSC．Patran三维有限元软件,提高了建模效率。提示薄层CT、Dicom标准的应用使得有限元模型的建立更为精确,司时Mimics软件直接建立矢装劈开内固定三维模型,极大程度提高了建模效率,为生物力学分析打下基础。     

基于PC机上颅颌面虚拟手术仿真平台的建立及应用

颅颌面解剖结构复杂使得外科手术难度较大,因此十分必要进行术前模拟以保证手术成功,颅颌面结构的三维重建与手术仿真是目前国内外研究的热点.应用薄层CT扫描数据集,利用Mimics软件对336层,层厚为1.0 mm的CT二维图像数据进行分析处理,并进行颅颌面的三维重建研究与虚拟手术设计.初步建立了数字化可视颅颌面虚拟手术仿真平台,并精确地模拟了颌面外科常见的3种手术方式,即Lefort Ⅰ截骨术、下颌角截骨术和颏成形术.结果提示在普通计算机上应用Mimics软件可以建立数字化可视颅颌面虚拟手术仿真平台,并对其应用进行了探讨,为科研、教学及临床手术规划提供了方便、快捷、直观的方法,并就虚拟手术设计在普通计算机上的应用进行了讨论.     

纤维桩核冠修复上颌中切牙三维有限元模型的建立

背景：建立有限元模型对缺损的上颌中切牙进行应力分析可为临床修复方法提供选择依据。目的：建立纤维桩全瓷冠修复上颌中切牙的三维有限元应力分析模型。方法：通过螺旋CT扫描、Mimics软件和Ansys软件建立冠缺损1/2的上颌中切牙采用纤维桩全瓷冠修复的三维有限元模型,模拟咬合加载,记录组织的VonMises应力和最大拉应力。结果与结论：建立了冠缺损1/2的上颌中切牙三维有限元模型,并模拟纤维桩核全瓷冠修复,与临床实际情况接近。运用螺旋CT、Mimics软件、Ansys软件能有效建立牙齿组织的三维有限元模型,模拟临床实际情况,并能以此演化为其他修复情况的模型。     

数字化颈前路螺钉内固定方案设计：Ⅱ型齿状突骨折的临床应用

背景：Ⅱ型齿状突骨折的治疗存在难度大、风险高以及颈椎稳定性和颈椎活动度之间的选择难点。目的：探讨计算机软件应用于Ⅱ型齿状突骨折三维重建、复位以及数字化内固定设计的方法和临床应用。方法：将1具颈椎标本制作成Ⅱ型齿状突骨折类型,进行高速CT薄层扫描,在Mimics中对骨折模型进行重建、复位,以Solidworks进行螺钉的设计,并在骨折复位三维模型上进行虚拟内固定,以此指导临床。结果与结论：对骨折标本模型进行了三维重建、复位,根据三维模型测量数据,完成虚拟螺钉内固定,并成功指导临床手术。结果显示,应用Mimics及Solidworks可在计算机上设计出用于治疗Ⅱ型齿状突骨折的数字化螺钉固定,对临床手术有很好的参考意义。     

股骨头坏死有限元模型的建立

背景：股骨头坏死有限元分析法已经被许多研究者应用,但作为分析的数字模型还存在几何以及物理相似性不够等不足。目的：借助股骨头坏死患者的CT扫描图片建立更加逼真的股骨头坏死有限元模型。方法：将以各向同性扫描所得的层厚0.625mm股骨头坏死髋关节连续断层142层Dicom格式CT图像,直接读入Mimics后界定骨组织阈值、提取各层面轮廓线、图像边缘分割、选择性编辑及补洞处理,去除冗余数据,三维化处理后获得股骨头坏死三维几何面网格模型,将其保存为后缀名.lis的Ansys文件,直接导入Ansys有限元分析软件进行体网格划分,再将体网格转入Mimics根据CT值给予赋值,再次导入Ansys生成有限元模型。结果与结论：快捷建立了外形逼真、计算精确的股骨头坏死三维有限元模型。提示应用精细CT扫描技术,Mimics软件根据CT值直接赋值使股骨头坏死三维有限元模型的建立更加快捷、精确。     

足部有限元模型的构建与验证

背景：目前国内所建的足部模型大部分是采用自动划分网格的四面体有限元模型，虽然四面体网格自动剖分技术给三维实体的有限元网格自动剖分带来了极大的方便，但力学性能较差。目的：基于CT图片构建六面体网格足部有限元模型。方法：选取中国正常男性人体足部的CT数据，利用Mimics软件对足部几何模型进行重构，运用NURBS曲面的节点插入算法，对足部儿何模型进行了细化，构建了具有较高生物仿真度的人体足部有限元模型，利用Pam-crash软件对模型进行了碰撞仿真分析。结果与结论：仿真结果与尸体实验结果基本一致，证明模型可信。实验基于CT图片构建的六面体网格足部有限元模型，添加了足底肌肉、肌腱、皮肤等结构，更真实的反映了足部解剖学结构特征，进而提高了有限元模型的质量，更能有效地研究足部损伤机制，从而为提高汽车安全性设计提供参考依据。     

大脑横断面解剖与MRI对照研究

目的探讨大脑主要结构在薄层横断面上的形态及其变化规律,为此区域的影像识别与分析提供依据.方法从首例中国可视人数据集中选出大脑有关的横断面图像与相对应的MRI图像对照.结果在人体大脑横断面标本与相应的MRI轴位图像上,清楚显示出大脑主要结构的形态与影像特征.结论首例中国数字化可视人体数据集的大脑断面标本图与MRI图像有良好的对应关系,通过对照观察,可在MRI上精确识别脑沟、回及脑内结构,为临床影像诊断提供详实准确的断层形态资料,对脑内微小结构占位性病变的早期诊断提供参考依据.     

应用数字骨科技术获取腰椎双皮质椎弓根螺钉的置入参数

背景:对伴发骨质疏松患者,为提高脊柱固定稳定性进行椎体双皮质椎弓根螺钉固定是可行的方法。但双皮质椎弓根螺钉置入不当除了易误伤脊髓、神经根外,还会损伤椎前大血管和脏器,所以术前测量双皮质椎弓根螺钉置入参数很有必要。目的:应用CT和数字骨科技术,术前虚拟腰椎双皮质椎弓根螺钉置入,测量个体化双皮质腰椎椎弓根螺钉置入参数。方法:将骨质疏松患者L1-4CT扫描数据导入Mimics10.0软件和GE工作站,三维重建并虚拟椎弓根螺钉置入双皮质固定L1,3椎体,定位并测量置钉相关数据。结果与结论:通过Mimics10.0软件重建CT三维腰椎影像并虚拟椎弓根螺钉人字嵴顶点置入,测量椎弓根的最小宽径、虚拟置入双皮质椎弓根螺钉的矢状面角、内倾角(水平面角)、水平置入最大限深,推算出平行上终板置入的最大限深。获取个体化腰椎双皮质椎弓根螺钉置入数据,从而提高螺钉固定的安全度和精确性。     

应用Mimics软件建立下颌骨双侧矢装劈开内固定后的有限元模型

背景:双侧升支矢状劈开截骨术是正颌外科常见的治疗方法之一,有限元法成为研究双侧升支矢状劈开内固定后生物力学的重要方法。目的:快速建立下颌骨双侧矢装劈开内固定后有限元模型,寻求一种更为快捷、精确的矢装劈开内固定的三维有限元模型,为研究下颌骨矢装劈开内固定后生物力学打下基础。方法:应用薄层CT,Dicom标准和Mimics软件,结合MSC.Patran三维有限元专用软件对CT断层影像进行分析处理。结果与结论:建立了精确的下颌骨双侧矢装劈开内固定后三维有限元模型。使用Dicom标准和Mimics软件获取三维模型,直接写入MSC.Patran三维有限元软件,提高了建模效率。提示薄层CT、Dicom标准的应用使得有限元模型的建立更为精确,同时Mimics软件直接建立矢装劈开内固定三维模型,极大程度提高了建模效率,为生物力学分析打下基础。