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。     

基于CT图像应用Mimics软件快速构建人体胸腰段骨骼有限元模型

将以各向同性分辨0.625mm薄层扫描所得的层厚0.65mm人体胸腰段连续断层210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,三维化处理后获得胸腰段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.快捷建立了外形逼真、计算精确的人体胸腰段脊柱三维有限元模型.结果提示,应用精细CT扫描技术,图像Dicom标准,Mimics软件能直接与Ansys软件进行对接,并能根据CT值直接赋值使胸腰段脊柱三维有限元模型的建立更加快捷、精确.     

应用CT断层图像快速构建人体骨骼有限元几何模型的方法

目的:寻求更为快捷、精确的基于CT断层图像重建人体骨骼结构有限元几何模型建立方法。方法:利用Philips/Brilliance64排螺旋CT各向同性分辨率0.625mm的薄层扫描技术,基于0.4mm层厚118层人体寰枢椎的连续断层图像,Mimics直接读入Dicom格式原始图像,界定骨组织阈值后软件自动提取各层面轮廓线,每层图像经边缘分割、选择性编辑及补洞处理,去除冗余数据,三维化处理后获得寰枢椎骨骼三维几何模型,面网格可保存为后缀名.lis的ANSYS文件,能直接导入Ansys有限元分析软件生成三维有限元模型。结果:建立了更为精确、快捷的寰枢椎骨骼三维有限元几何模型,面网格可直接导入Ansys有限元软件,进一步行模型求解。结论:薄层CT扫描技术,Dicom标准的应用使有限元模型的建立更为精确,Mimics软件直接建立人体骨骼结构的有限元几何模型,极大程度提高了建模效率。     

基于正常人体资料建立胸腰椎多椎体压缩性骨折三维有限元模型

将健康志愿者扫描所得的胸腰段210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,三维化处理后获得胸腰段三维几何面网格模型,直接导入Ansys划分体网格,再将体网格转入Mimics根据CT值给于赋值,再次导入Ansys添加韧带、关节约束后生成三维有限元模型.在生成的模型上约束L_1下端、在T_(12)上缘由前向后施加位移载荷,运算求解.将单纯T_(12)L_1双椎体压缩性骨折患者的CT扫描图片按同法建立有限元模型,并将2个骨折模型施加拉力力矩验证其有效性.结果显示,建立了外形逼真、生物力学特性全面的胸腰段脊柱椎体压缩性骨折三维有限元模型.结果提示,应用正常人体原始资料,依据骨折受伤机制构建相应骨折有限元模型的方法科学有效.     

基于CT数据构建人体腰骶椎的有限元模型

背景:目前有限元模型的方法主要是基于医学图像的建模方法,可直接反映人体腰椎真实的几何形态。目的:以CT影像数据为基础,利用图像处理软件建立L1～S5节段的腰骶椎三维有限元模型。方法:选取1名男性健康志愿者,采用各向同性分辨率0.625mm薄层CT扫描数据,以Dicom格式导入Mimics 10.0软件,三维化处理后获得腰骶段三维几何面网格模型,通过Geomagic studio 12.0软件曲面化、Hyper Mesh 10.0软件网格划分,最终导入Abaqus 10.1软件生成腰骶椎三维有限元模型。结果与结论:建立了精确的人体腰骶椎三维有限元模型并验证有效。应用精细的影像学数据,通过软件进行图像处理,快捷有效完成了脊柱模型的构建。此完整的多节段模型可方便考察临床疾病和外科固定对脊柱整体的影响,弥补了目前单个运动节段模型的缺陷。     

基于CT及逆向工程软件构建正常人体骨盆三维有限元模型

背景：骨盆是人体骨骼中形态及结构最复杂的部分,许多学者一直致力于其生物力学的研究。由于骨盆形状极其不规则,所附着肌肉及韧带解剖结构复杂,建立精确的包含主要肌肉及人韧带的骨盆有限元模型十分困难。 目的：建立正常成年人骨盆的三维有限元模型,为后续骨盆的生物力学分析提供数字模型。 方法：采集健康成年男性志愿者的骨盆CT数据,将DICOM格式的CT图像导入医学影像三维重建软件Mimics 10.0进行图像的分割及三维重建,将导出文件导入逆向工程软件Geomagic studio 11中对图像进行曲面化处理,建立曲面模型,使其更加光顺,将生成的曲面模型导入有限元分析软件Ansys 14.0中进行有限元网格划分。 结果与结论：建立了正常成年人骨盆的三维有限元模型,总单元数为818294个,总节点数为149290个。课题基于健康成年男性志愿者的骨盆 CT 图像建立骨盆有限元模型,所得的模型精确度高、逼真、具有良好的解剖及几何相似性,可为下一步骨盆的生物力学分析提供基础。     

骨质疏松股骨三维有限元模型的建立

背景:通常的力学实验手法基本上无法直接应用于人体且模型间可比性低,对人体的力学行为进行有限元数值模拟就成为深化对人体认识的一种有效手段.目的:建立骨质疏松股骨三维有限元模型.方法:根据国人股骨平均参数,选择重度骨质疏松老年男性患者1例,年龄86岁,排除髋关节疾患.通过螺旋CT扫描获得骨质疏松股骨图像数据,将图像数据导入图像处理软件Mimics 11.1进行图像处理,生成股骨骨皮质内、外表面的轮廓曲线;再将轮廓曲线数据导入建模软件Unigraphic NX4.0进行实体建模,得到具有骨皮质、骨松质、骨髓腔的股骨三维模型;将三维模型数据导入有限元分析软件Ansys11.0进行赋值、网格划分、定义接触等操作建立骨质疏松股骨三维有限元模型.结果与结论:建立了骨质疏松股骨三维有限元模型,为骨质疏松股骨限元模型的建立提供了切实可靠的方法,为研究骨质疏松股骨骨折的固定方法、关节置换等创造了条件.     

基于CT图像构建的腰椎三维有限元模型

背景:与实验生物力学研究相比,有限元分析方法具有独特的优越性。如何准确地构建腰椎节段有限元模型是有限元分析的关键。目的:建立人体腰椎三维有限元模型用于生物力学分析。方法:利用GE64排螺旋CT对成年男性腰部进行扫描,得到351层DICOM格式断层图像,应用Mimics软件进行三维重建,将所得模型以.stl格式导入Solidworks,生成实体模型,最后导入Ansys赋予材料属性并划分网格,得到便于分析的有限元模型。与体外生物力学实验数据对比,完成模型验证。结果与结论:成功地建立了表面光滑、外观逼真的腰椎有限元模型。该模型共有144411个节点,88742个单元,具有较高的准确性,且可以方便地施加约束和载荷,进行有限元分析。为临床腰椎三维有限元模型建立提供了一种精确而实用的方法,所建模型可以用来模拟腰椎生物力学实验。     

单侧完全性唇腭裂上颌骨三维有限元模型的建立

对单侧完全性唇腭裂患者颅颌面部进行多层螺旋CT扫描,利用Mimics软件直接将CT扫描样本得到的Dicom标准文件进行处理,并导入逆向工程软件Geomagic Studio构建模型的表面,在此基础上用Ansys软件建立完整的单侧唇腭裂上颌骨三维有限元模型.建立了由27 405个实体单元和26 876个节点组成的单侧完全性唇腭裂上颌骨有限元模型.应用螺旋CT技术和联合使用Mimics软件、Geomagic Studio软件对模型进行构建,并结合Ansys软件生成三维有限元计算模型,是一种快速有效的建立单侧完全性唇腭裂有限元模型的方法.     

表面髋关节置换三维有限元模型的建立及意义

背景:目前髋关节的三维有限元模型大都是基于人体尸骨数据或通过CAD重建获得的,其效果不够理想.目的:通过64排螺旋CT扫描提供数据,建立表面髋关节置换的三维有限无模型,拟为生物力学实验提供标准数学模型.方法;选择1名行表面髋关节置换后的成年男性志愿者,经X射线检查排除健侧髋关节疾患.螺旋CT扫描表面髋关节置换后患者所得数据导入Mimics软件.采用域值法建立三维立体模型,之后导入Abaqus软件,进行网格划分.建立起表面髋关节置换术后的三维有限元模型.结果与结论:建立了表面髋关节置换术后三维几何和有限元模型.表面髋关节置换模型分为三维六面体单元165 886个,节点213 343个.可见,通过Mimics软件、Abaqus软件可以利用表面髋关节置换术后患者薄层断面图像构建出其三维几何模型与三维有限元模型.该模型具有较高的形态学及力学仿真度.     

CT及MRI在股骨头坏死诊断中的应用价值

目的 比较CT与MRI在股骨头坏死诊断中的应用价值.方法 纳入985例股骨头坏死患者的病历资料,分别给予CT诊断与MRI诊断,比较两种诊断方式对股骨头坏死临床分期及典型征象检出情况.结果 MRI对Ⅰ～Ⅱ期股骨头坏死的检出率、总检出率高于CT,差异具有统计学意义(P<0.05).MRI对线样征、骨髓水肿以及骨小梁模糊征象...     

股骨头无菌性坏死的介入治疗

目的 评价经动脉介入法和介入置管法对股骨头无菌性坏死（ANFH）的治疗作用。方法 经临床、X线平片、CT域RI检查证实的ANFH 30例,经动脉介入治疗法采用Seldinger技术,插至患侧旋股内、外动脉开口,灌注溶栓剂、解痉剂及血管扩张剂;介入置管法为骨穿刺针在X线监视下从股骨大粗隆稍下方进针,进入股骨头坏死区,旋转硬膜外导管,然后灌注上述相同药物,疗效评定标准：治疗前后动脉数目和静脉回流的变化;临床症状的改变;定期X线摄片随访。结果 动脉数目的变化：9例行介入置管法,治疗后7例静脉回流通畅;2例静脉回流稍通畅。临床症状的变化：经动脉介入治疗的21例,除2例未做治疗后的第2次动脉造影,另19例治疗后动脉数目增多10例、有所增多5例、不增多4例;静脉回流的变化：9例行介入置管法,治疗后7例静脉回汉通畅;2例静脉回流稍通畅。临床症状的变化：21例行经动脉介入治疗后疼痛改善14例、缓解4例,未改善3例。9例行介入置管治疗后疼痛改善6例、缓解3例。X线下片复查：于治疗后1年复查,21例行经动脉介入治疗者,14例复查显示10例有不同程序的骨质修复;9例行介入置管治疗者,5例复查显示4例有不同程度的骨质修复。结论 经动脉和介入置管治疗ANFH,对改善局部血液循环,促进股骨头的新生骨形态及修复起到了重要作用。     

成人股骨头缺血坏死并软骨下骨折:平片、CT与MRI和病理结果的对照研究

背景:软骨下骨折是成人股骨头缺血坏死的重要合并症,对患者的治疗和预后有重要影响,然而有关软骨下骨折的病理及影像学表现尚缺乏深入的研究.目的:比较X射线平片、CT和MRI对诊断股骨头缺血坏死并软骨下骨折的敏感性.方法:选择临床确诊的股骨头缺血坏死患者82例(132髋),依次行X射线、CT和MRI检查,并对其中手术切除的16个股骨头标本进行切片、脱钙和苏木精-伊红染色,然后在显微镜下进行观察.结果与结论:132髋中,平片或CT确诊软骨下骨折72髋,X射线平片51髋,CT 60髋,MRI 33髋.与CT相比,MRI敏感性和特异性分别为36%和100%,平片敏感性和特异性分别为70%和96%.CT诊断股骨头缺血坏死并软骨下骨折优于MRI(x2=10.95,P<0.05).本组16个股骨头大体标本与影像学对照研究显示,软骨下骨折区可见液体积聚和纤维肉芽组织增生,对应于X射线和CT上软骨下裂隙状透亮影,与上述病理过程是一致的.结果说明CT显示股骨头缺血坏死并软骨下骨折优于平片或MRI;MRI有助于观察股骨头缺血坏死后软骨下骨折的伴随征象,尤其T2WI+脂肪抑制,可评价骨折处的液体.CT检查实属X射线的更精细断层扫描.     

股骨头缺血性坏死对股骨近端骨组织的影响

背景股骨头缺血坏死可导致患者运动功能障碍,常用的治疗方法是全髋关节置换术,但手术失败原因目前尚不清楚.有作者认为是股骨近端骨组织异常所至,但是缺乏深入研究.目的探讨股骨头缺血坏死患者的股骨近端骨改变.设计以患者为研究对象,非随机化同期对照研究.单位青岛大学医学院附属医院创伤外科.对象1999-09/2003-05青岛大学医学院创伤外科收治的股骨头缺血坏死患者18例,男12例,女6例;平均年龄(50±5)岁.同期骨关节炎患者18例,男10例,女8例;平均年龄(62±3)岁.方法对18例股骨头缺血坏死行全髋关节置换术患者的股骨头和股骨近端松质骨标本进行组织学检查,并用18例髋关节骨关节炎患者作为对照组,所有标本采用双盲方式进行检查.主要观察指标两组患者股骨颈、大转子、小转子、股骨干的坏死评分和坏死阳性率.结果股骨头缺血坏死患者小转子下方4 cm处存在广泛的骨坏死.股骨头缺血坏死组和对照组坏死评分总分分别为82分和16分;坏死阳性率分别为63.89%和19.44%,两组之间股骨近端的骨坏死程度相比较差异有非常显著性意义(P＜0.001).结论股骨近端的骨改变可能是股骨头缺血坏死行全髋关节置换早期失败的原因之一.     

CT与MRI在诊断早期股骨头坏死中的应用价值

目的：采用CT和MRI两种方法对股骨头坏死早期进行检查,观察两种测试结果的检出率,分析探讨其作用.材料与方法：选择我院2010年3月至2013年2月收治的76例患者（114例髋）确诊为股骨头坏死的患者,对其进行1、2、3、4、5期CT及MRI影像诊断,探讨其诊断准确率及临床表现.结果：检测1～2期敏感性CT为65.38％ （17/26）,MRI为88.46％（23/26）,差异有统计学意义（x2=3.9000,P＜0.05）.总体敏感性、单一囊变上两种检测比较差异无统计学意义（P＞0.05）.骨小梁结构模糊CT检出率为15.38％（4/26）,MRI检出率为73.08％（19/26）,差异有统计学意义（x2=17.5412,P＜0.01）.结论：在检查股骨头坏死的临床诊断中,MRI在股骨头坏死早期诊断率高于CT,在早期的细微的骨小梁结构模糊的诊断率方面,MRI显著高于CT,MRI用来诊断早期股骨头坏死有一定的临床应用价值.     

激素性股骨头坏死成脂分化学说及治疗现状

背景：激素引起股骨头局部区域骨小梁和骨髓坏死,股骨头塌陷、变形,最终导致髋关节功能障碍,但是激素性股骨头坏死的病理机制及治疗仍未为人所破解,医学界存在多种病机学说争议,但是目前对病理机制的了解仍然不够深入,其研究一直是国际研究的热点及难点。目的：综述激素性股骨头坏死的成脂分化学说及治疗研究进展。方法：由第一作者用计算机检索中国期刊全文数据库CNKI及PubMed数据库（1988/2010）,英文检索词分别为＂Glucocorticoids,osteonecrosis of femoral head,bone marrow stromal stem cells,adipogenic differentiation,factors,treatment,choice＂,中文检索词为＂激素性股骨头坏死,成脂分化,治疗,研究进展＂,从激素性股骨头成脂分化及治疗现状2方面进行归纳概述。结果与结论：共检索到112篇文章,按纳入和排除标准对文献进行筛选,共纳入54篇文章。现代研究主要从细胞分子生物学层面研究,结果表明激素性股骨头坏死的部分生物学基础是骨细胞成脂分化异常,激素引起成脂分化因子的变化进而导致骨髓基质干细胞成脂分化,但是激素的作用于多个分化因子,单纯从某个因子来衡量激素性股骨头坏死病理机制可能有较大误差,激素使用过度是股骨头坏死核心原因。目前对激素性股骨头坏死病理机制及治疗方案的研究仍不深入。     

骨髓间充质干细胞增殖能力与皮质类固醇性骨坏死

背景：皮质类固醇激素性骨坏死是造成髋关节功能丧失的主要病因之一。近年研究表明,激素性股骨头坏死可能与激素引起的骨髓间充质干细胞增殖能力有关。 目的：检测皮质类固醇性骨坏死患者骨髓间充质干细胞的增殖活性,为建立自体骨髓干细胞移植治疗股骨头坏死的合理性寻求证据。 方法：选取皮质类固醇性股骨头坏死病例设为股骨头坏死组,按取材部位不同再分为股骨头坏死股骨头组、股骨头坏死髂骨组,同时选取无股骨头坏死、无激素应用的拟行人工关节置换的股骨颈骨折患者设为对照组。用密度梯度离心法分离各组骨髓间充质干细胞,再经贴壁筛选法筛选,选取第3代细胞进行实验。 结果与结论：MTT结果显示,股骨头坏死股骨头组增殖能力明显弱于其他2组,其骨髓间充质干细胞在培养后1-7d为生长滞留期,第8天达到对数生长期,以后进入到平台期,而其他2组较病例组生长曲线明显前移,并且峰值增高。流式细胞仪测定的细胞周期结果显示,股骨头坏死股骨头组中G0/G1细胞比例明显增高,而S＋G2/M期细胞比例降低,细胞增殖指数较其他2组降低（P〈0.05）,而股骨头坏死髂骨组的细胞增殖活性最强。结果证实,皮质类固醇性骨坏死患者股骨头来源的骨髓间充质干细胞增殖活性较低,髂骨来源的骨髓间充质干细胞活性增殖活性较高。     

酒精性和激素性股骨头坏死的发病与脂质代谢

背景:非创伤性股骨头坏死的发病机制存在各种理论学说,脂质代谢异常是其中一种假说,但是脂质代谢如何参与骨坏死的发病机制仍不清.目的:通过对激素性和酒精性骨股头坏死患者血脂改变及股骨头置换标本形态计量学观察分析,探讨脂质代谢改变在非创伤性骨坏死中的作用.方法:选择股骨头坏死住院患者162例,包括酒精性骨股头坏死57例,激素性骨股头坏死63例,创伤性骨股头坏死42例,其国际骨循环分期为(ARCO)Ⅱ～Ⅳ期.患者入院后常规抽空腹静脉血行三酰甘油、低密度脂蛋白等血脂检测.各组选取12例关节置换股骨头标本,股骨头冠状面正中剖开,在负重区和非负重区取材,对骨髓造血面积、脂肪细胞密度、脂肪细胞直径和脂肪细胞面积等行形态计量学观察.结果与结论:酒精性股骨头坏死患者血三酰甘油升高率显著高于激素性和创伤性股骨头坏死患者(P < 0.05).酒精性股骨头坏死患者血低密度脂蛋白降低率明显高于激素性和创伤性股骨头坏死(P < 0.05).与激素性骨坏死患者相比,酒精性股骨头坏死患者脂肪细胞面积和脂肪细胞直径大,但造血面积减小,且差异有显著性意义.推测脂质代谢改变在酒精性股骨头坏死晚期起重要调节作用,而在激素性股骨头坏死晚期作用不明显.     

带血管蒂大转子骨瓣联合植骨治疗股骨头坏死

背景：由显微外科技术在股骨头坏死治疗的运用中发展而来的带血管蒂大转子骨瓣联合植骨为治疗叶1青年股骨头缺血性坏死的主要方法之。目的：通过回顾及分析对于大转子骨瓣移植治疗股骨头缺血性坏死的相关临床及培础研究,从不同层面对人转子骨瓣移植术的研究进行探讨。