Mimics软件三维重建全骨盆几何模型模拟骨盆肿瘤切除假体置换*

背景：CT扫描所得DICOM数据在Mimics软件中的运用是目前国际上公认的计算机辅助手术的“金标准”。 目地：探索一条可行的计算机辅助手术途径。 方法：将骨盆肿瘤病例CT扫描图像数据导入Mimics10.01软件,三维重建包含髂血管的全骨盆几何模型,并按Enneking and Dunhan提出的标准分型,该病例为TypeⅡ型。利用mimics软件的三维重建全骨盆几何模型的各项数据进行术前测量,设计肿瘤切除范围,并进行模拟肿瘤切除假体置换。 结果与结论：利用mimics软件重建的全骨盆三维几何模型可准确反映骨盆的三维立体结构和预测肿瘤的大小,并可进行任意旋转观察,精确测量出相关的各项指标。为定制假体提供有意义的参考数据,有效实现了骨盆肿瘤广泛切除特制假体置换术的模拟。结果提示Mimics软件重建的包含髂血管的全骨盆几何模型可立体直观显示骨盆内部解剖结构并明确肿瘤分型。Mimics可以为术前设计和手术模拟提供快捷、便利、精确、可重复运用的模型。     

Mimics辅助快速建立颅上颌复合体的三维有限元模型

背景：颅颌面部是骨骼系统中结构最复杂、功能最多样的的结构之一,要进行颅上颌骨复合体生物力学分析,就必须建立一个精准的三维有限元模型。 目的：探索快速建立完整颅上颌复合体三维有限元模型的方法。 方法：以牙列完整、咬合关系正常、磨牙为中性关系、牙周组织健康的成年志愿者作为建模素材,进行多层螺旋CT扫描,利用Mimics软件和MSC.Patran软件建立颅上颌复合体三维有限元模型。 结果与结论：探索出一条快速建立颅上颌复合体三维有限元模型的新方法。建立了三维坐标系下的可以从任意角度观察的健康人颅上颌复合体三维重建生物医学模型和三维有限元模型,由76 035个节点和373 819个单元组成。该模型具有较好的几何相似性和力学相似性。     

以CT三维重建技术测量颈椎椎弓根螺钉的置入参数

背景：因颈椎椎弓根细小,走行方向复杂,个体变异大,椎弓根钉置入时易误伤脊髓、椎动脉及神经根,颈椎节段椎弓根螺钉固定技术的应用和推广受到限制,术前测量椎弓根螺钉置入参数的准确度有待提高。 目的：应用CT三维重建技术模拟颈椎椎弓根螺钉置入,获取预植螺钉的椎弓根三维定量解剖数据及置钉参数的方法。 方法：将颈椎16排CT扫描的Dicom数据导入Mimics软件和GE后处理工作站,进行颈椎三维重建和图像处理,测量在置入椎弓根螺钉情况下的置钉参数。 结果与结论：应用CT三维重建技术可以获得清晰颈椎三维图像,使用软件测量功能可精确地获取预置螺钉的椎弓根管宽度、轴线长度、α及β角;在颈椎椎弓螺钉置入情况下,可测量置钉的水平角度安全范围。通过本方法可模拟手术过程,进行常规方法难以完成的三维测量,获取椎弓根螺钉置入个体化数据,为研究颈椎椎弓根螺钉置入的安全性提供了一种可靠的研究方法。     

3D膝关节模型的构建

背景：三维图像重建是开展膝关节虚拟研究的基础。关节周围韧带、软骨、半月板等结构分割重建报道较少。 目的：在前期大量膝关节标本解剖研究的基础上,利用CT及MRI数据,三维重建包括关节周围韧带、软骨、半月板等结构在内的膝关节模型。 方法：采用1例人体成年膝关节标本CT、MRI薄层扫描数据,导入Mimics 10.01分别三维重建膝关节骨、软骨、韧带及半月板等结构,利用逆向工程软件Geomagic 8进行及图像配准处理。 结果与结论：三维重建了包括关节周围韧带、软骨、半月板等结构在内的膝关节模型,为建立相应膝关节有限元模型奠定了基础。     

CroweⅣ型髋关节发育不良骨盆有限元模型的构建

背景：骨骼生物力学数字有限元分析方法,因其有限元模型作为虚拟标本可重复使用而不被破坏,可以降低实验成本。 目的：探索一种利用三维有限元软件快速建立骨盆三维有限元模型的方法,并对发育性髋关节脱位患者假髋臼周围的受力情况进行初步分析。 方法：采用发育性髋关节脱位患者的骨盆CT数据,在Mimics 10.0软件中进行三维重建面网格划分,在Ansys10.0软件中进行体网格划分后导入Mimics10.0中赋予材料属性,从而建立发育性髋关节脱位患者的双髋臼半骨盆有限元模型。在Ansys10.0中,模拟患者患侧单下肢站立的情况对假臼关节面施加静力载荷,对该模型进行初步的力学分析及验证。 结果与结论：基于DICOM格式CT数据建立了发育性髋关节脱位患者的双髋臼半骨盆三维有限元模型,模型精确可用,包括147 167个节点,113 898个单元,假臼位置与骶髂关节的关节面相对。患侧单下肢站立的情况下,骨盆应力主要集中在假髋臼和骶髂关节面之间的骨质。利用Mimics及Ansys软件可简单有效地建立骨盆的有限元模型,此建模过程同样适用于人体其他骨骼有限元模型的建立。利用有限元模型可以方便有效的模拟人体骨骼生理及病理状态下的受力情况,对于临床提供参考和指导。     

CT扫描结合逆向工程软件建立下胸椎三维有限元模型

背景：脊柱生物力学的研究有赖于三维有限元模型的建立,对于下胸椎的生物力学研究,由于其结构特点,使其对有限元模型的准确性和精确性要求更高。目前脊柱有限元研究通常以颈、腰段为多见,对于下胸段方面的研究,目前文献报道不多。 目的：通过CT扫描结合逆向工程软件建立下胸椎三维有限元模型,为其进一步生物力学研究奠定基础。 方法：选择内蒙古医学院附属医院影像科标本1例,志愿者无脊柱疾患和骨质疏松,对试验方案知情同意。利用非脊柱疾患病例CT资料,利用医学图像处理软件Mimics实现直接从CT图像中提取数据,再利用逆向工程技术平台Geomagic,在可视化的界面下对模型进行修改,建立人完整下胸椎、椎间盘及韧带的有限元模型。 结果及结论：利用Mimics,Geomagic等逆向工程软件,结合CT技术对人下胸椎进行了三维重建,精确再现了下胸椎外形解剖特征,实现了对椎体组织内部不同结构的精细区分,下胸椎共具有112 540个四面体单元。提示此方法可以提高建模的效率和可操作性,能够成功的建立符合实验要求的下胸椎有限元模型。     

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元模型,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。     

MRI影像下股骨髁间窝三维数字化解剖学数据与实体解剖测量值的差异

背景：X射线、CT、MRI二维图像测量股骨髁间窝受投照体位、选取测量层面等影响,测量准确性较差。 目的：比较MRI影像下股骨髁间窝三维数字化模型测量值和尸体实体解剖测量值的差异,探讨基于MRI影像下三维数字化模型的准确性。 方法：对尸体膝关节标本行MRI扫描,将MRI图像导入Mimics软件对股骨髁间窝进行三维数字化重建,测量三维数字化髁间窝的相关解剖学数据,同时对尸体标本进行解剖,测量实体解剖学数据。 结果与结论：三维数字化重建髁间窝顶长度、髁间窝宽度、内外髁宽度、髁间窝指数测量值与实体解剖测量值差异无显著性意义(P > 0.05)。说明基于MRI影像下股骨髁间窝的三维数字化模型能够准确反映实体标本信息,可用于正常人股骨髁间窝的解剖学研究。     

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*☆

将以各向同性分辨率0.625 mm薄层扫描所得的层厚0.65 mm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。     

螺旋CT资料建立颅面三维模型

背景：三维螺旋CT可以在胶片或计算机屏幕上展示多角度的立体图像,但复杂的三维解剖形态很难在二维的胶片或计算机屏幕上直观显示,颅颌面外科的手术模拟和方案设计往往更需要三维实体模型。 目的：用螺旋CT数据资料建立颅面三维模型,探讨该模型在颅颌面外科领域的应用。 方法：患者行螺旋CT扫描,层厚2 mm,螺距1.0 mm,利用工作站,进行扫描图像的容积三维重建后,重新间隔分层,利用CuteFTP 4.0软件以BMP格式下载。应用课题组自主开发的CT图象处理软件对已下载的二维图象进行过滤、筛减、降噪、校正失真等处理,对图像的边缘轮廓进行提取,得到面颅骨皮质骨边缘轮廓的矢量化线图,将该线图数据输入Surfacer 9.0重建软件,对轮廓曲线进行矢量叠加,从而得到面颅骨的三维三角形面片线框模型及实体模型。进一步在该模型上按镜像关系重构衬垫物的三维模型。 结果与结论：实验得到了颅面骨骼表面轮廓的三维实体模型,并在其上进行了整形手术的计算机辅助设计,通过快速成型技术加工出衬垫物模板。用螺旋CT数据资料可以建立颅面三维模型,该模型在颅颌面畸形损伤肿瘤等的诊断和治疗中将发挥重要作用。     

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。     

髋关节表面置换三维可视化设计

背景：髋关节表面置换过程中二维图谱只能观察到三维解剖结构的某一个侧面,不能全面地把握整体的三维结构。 目的：利用个人计算机结合图像处理软件Amira 4.1对髋关节表面置换进行三维重建,建立髋关节表面置换的可视化数字模型。 方法：对1例髋关节表面置换后患者骨盆进行多排螺旋CT扫描,观测内置物的位置形态,将原始数据以.dicom格式输入个人PC,利用Amira软件,经剪切、分割、表面重建及体绘制等步骤,根据解剖结构特点,对骨盆及髋关节进行三维重建,获得立体形态的髋关节及内置物位置结构。 结果与结论：重建了骨盆、髋关节及内置物的形态构成,重建的三维结构可以多彩色、透明或任意组合显示,经不同角度观察,整体显示清晰、实体感强。在三维表面重建的图像中可清楚观察表面假体的位置形态,特别是可以立体直观显示全髋关节表面置换假体的大小、倾角、稳定性以及磋磨股骨头形态,并可精确测量。提示髋关节表面置换三维重建对基础研究、临床试验及手术规划具有重要价值,应用Amira软件可为三维建模提供基础。     

腰椎间盘膨出节段数字模型及三维可视

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。     

应用CT断层图像构建颅内动脉瘤三维有限元模型的方法

目的 基于螺旋CT断层原始图像,利用Mimics三维重建软件与Anasys有限元分析软件,建立颅内动脉瘤的三维有限元模型,以进一步进行颅内动脉瘤血流动力学的研究. 方法 利用GE Lightspeed 16排螺旋CT,层厚0.625 mm,层间距0.5 mm,获得颅内动脉瘤的CTA图像.应用Mimics直接读入Dicom格式的原始图像,采用阈值分割与手动分割相结合的处理方法 ,得到最感兴趣的部位,主要包括载瘤动脉和动脉瘤,对图像进行三维计算,调用FEA模块的Remesh功能,获取颅内动脉瘤的三维模型的面网格格式,文件以lis格式保存并输出,直接导入ANSYS软件转化成IGES文件,导入ANSYS Workbench生成体网格进行血流动力学的研究. 结果建立了精确、快速的颅内动脉瘤三维有限元几何模型,面网格文件可直接导入ANSYS软件进行血流动力学的研究. 结论 薄层螺旋CT扫描技术、Dicom医学数字图像通讯标准的应用使有限元模型的建立更为精确,Mimics软件可以直接建立颅内动脉瘤的三维有限元几何模型,提高了效率.     

应用CT断层图像构建颅内动脉瘤三维有限元模型的方法

目的 基于螺旋CT断层原始图像,利用Mimics三维重建软件与Anasys有限元分析软件,建立颅内动脉瘤的三维有限元模型,以进一步进行颅内动脉瘤血流动力学的研究. 方法 利用GE Lightspeed 16排螺旋CT,层厚0.625 mm,层间距0.5 mm,获得颅内动脉瘤的CTA图像.应用Mimics直接读入Dicom格式的原始图像,采用阈值分割与手动分割相结合的处理方法 ,得到最感兴趣的部位,主要包括载瘤动脉和动脉瘤,对图像进行三维计算,调用FEA模块的Remesh功能,获取颅内动脉瘤的三维模型的面网格格式,文件以lis格式保存并输出,直接导入ANSYS软件转化成IGES文件,导入ANSYS Workbench生成体网格进行血流动力学的研究. 结果建立了精确、快速的颅内动脉瘤三维有限元几何模型,面网格文件可直接导入ANSYS软件进行血流动力学的研究. 结论 薄层螺旋CT扫描技术、Dicom医学数字图像通讯标准的应用使有限元模型的建立更为精确,Mimics软件可以直接建立颅内动脉瘤的三维有限元几何模型,提高了效率.     

应用CT断层图像构建颅内动脉瘤三维有限元模型的方法

目的 基于螺旋CT断层原始图像,利用Mimics三维重建软件与Anasys有限元分析软件,建立颅内动脉瘤的三维有限元模型,以进一步进行颅内动脉瘤血流动力学的研究. 方法 利用GE Lightspeed 16排螺旋CT,层厚0.625 mm,层间距0.5 mm,获得颅内动脉瘤的CTA图像.应用Mimics直接读入Dicom格式的原始图像,采用阈值分割与手动分割相结合的处理方法 ,得到最感兴趣的部位,主要包括载瘤动脉和动脉瘤,对图像进行三维计算,调用FEA模块的Remesh功能,获取颅内动脉瘤的三维模型的面网格格式,文件以lis格式保存并输出,直接导入ANSYS软件转化成IGES文件,导入ANSYS Workbench生成体网格进行血流动力学的研究. 结果建立了精确、快速的颅内动脉瘤三维有限元几何模型,面网格文件可直接导入ANSYS软件进行血流动力学的研究. 结论 薄层螺旋CT扫描技术、Dicom医学数字图像通讯标准的应用使有限元模型的建立更为精确,Mimics软件可以直接建立颅内动脉瘤的三维有限元几何模型,提高了效率.     

应用CT断层图像构建颅内动脉瘤三维有限元模型的方法

目的 基于螺旋CT断层原始图像,利用Mimics三维重建软件与Anasys有限元分析软件,建立颅内动脉瘤的三维有限元模型,以进一步进行颅内动脉瘤血流动力学的研究. 方法 利用GE Lightspeed 16排螺旋CT,层厚0.625 mm,层间距0.5 mm,获得颅内动脉瘤的CTA图像.应用Mimics直接读入Dicom格式的原始图像,采用阈值分割与手动分割相结合的处理方法 ,得到最感兴趣的部位,主要包括载瘤动脉和动脉瘤,对图像进行三维计算,调用FEA模块的Remesh功能,获取颅内动脉瘤的三维模型的面网格格式,文件以lis格式保存并输出,直接导入ANSYS软件转化成IGES文件,导入ANSYS Workbench生成体网格进行血流动力学的研究. 结果建立了精确、快速的颅内动脉瘤三维有限元几何模型,面网格文件可直接导入ANSYS软件进行血流动力学的研究. 结论 薄层螺旋CT扫描技术、Dicom医学数字图像通讯标准的应用使有限元模型的建立更为精确,Mimics软件可以直接建立颅内动脉瘤的三维有限元几何模型,提高了效率.     

应用CT断层图像构建颅内动脉瘤三维有限元模型的方法

目的 基于螺旋CT断层原始图像,利用Mimics三维重建软件与Anasys有限元分析软件,建立颅内动脉瘤的三维有限元模型,以进一步进行颅内动脉瘤血流动力学的研究. 方法 利用GE Lightspeed 16排螺旋CT,层厚0.625 mm,层间距0.5 mm,获得颅内动脉瘤的CTA图像.应用Mimics直接读入Dicom格式的原始图像,采用阈值分割与手动分割相结合的处理方法 ,得到最感兴趣的部位,主要包括载瘤动脉和动脉瘤,对图像进行三维计算,调用FEA模块的Remesh功能,获取颅内动脉瘤的三维模型的面网格格式,文件以lis格式保存并输出,直接导入ANSYS软件转化成IGES文件,导入ANSYS Workbench生成体网格进行血流动力学的研究. 结果建立了精确、快速的颅内动脉瘤三维有限元几何模型,面网格文件可直接导入ANSYS软件进行血流动力学的研究. 结论 薄层螺旋CT扫描技术、Dicom医学数字图像通讯标准的应用使有限元模型的建立更为精确,Mimics软件可以直接建立颅内动脉瘤的三维有限元几何模型,提高了效率.     

应用CT断层图像构建颅内动脉瘤三维有限元模型的方法

目的 基于螺旋CT断层原始图像,利用Mimics三维重建软件与Anasys有限元分析软件,建立颅内动脉瘤的三维有限元模型,以进一步进行颅内动脉瘤血流动力学的研究. 方法 利用GE Lightspeed 16排螺旋CT,层厚0.625 mm,层间距0.5 mm,获得颅内动脉瘤的CTA图像.应用Mimics直接读入Dicom格式的原始图像,采用阈值分割与手动分割相结合的处理方法 ,得到最感兴趣的部位,主要包括载瘤动脉和动脉瘤,对图像进行三维计算,调用FEA模块的Remesh功能,获取颅内动脉瘤的三维模型的面网格格式,文件以lis格式保存并输出,直接导入ANSYS软件转化成IGES文件,导入ANSYS Workbench生成体网格进行血流动力学的研究. 结果建立了精确、快速的颅内动脉瘤三维有限元几何模型,面网格文件可直接导入ANSYS软件进行血流动力学的研究. 结论 薄层螺旋CT扫描技术、Dicom医学数字图像通讯标准的应用使有限元模型的建立更为精确,Mimics软件可以直接建立颅内动脉瘤的三维有限元几何模型,提高了效率.