基于MRI建立膝关节前交叉韧带三维数字化模型

背景：近年来有关膝关节前交叉韧带三维数字化模型的研究在国外发展迅速,但在国内,未见对包括全膝关节及前交叉韧带在内的三维数字化模型进行基础解剖研究的报道。 目的：评估运用MRI二维图像及MIMICS软件建立膝关节及前交叉韧带三维数字化模型的真实性及可靠性。 方法：选择20例新鲜成人尸体正常膝关节标本,利用MRI对标本进行二维扫描,获得层厚为1.0 mm的连续图像资料,将该资料以DICOM格式导入计算机并利用MIMICS软件进行三维重建,建立包括股骨远端、胫骨近端、前交叉韧带、半月板、髌骨及腓骨等在内的双膝关节三维实体数字化模型,利用测量软件测量相关指标;同时对尸体标本进行解剖并测量膝关节前交叉韧带的相关参数,与模型所测指标行配对比较。 结果与结论：尸体标本测量数据与三维实体数字化模型测量数据的结果差异均无显著性意义(P > 0.05)。提示利用MRI采集获得的人体膝关节及前叉韧带图像数据可以建立较为真实可靠的膝关节及前交叉韧带三维实体数字化模型。     

翼腭窝区域的影像学解剖研究及其临床意义

目的　研究多层螺旋CT测量翼腭窝解剖相关标志与实体解剖的关系,为临床手术治疗翼腭窝区病变提供解剖学依据。 方法　成人头部标本5例（10侧）,采用MSCT及三维重建技术,观察翼腭窝结构,分别测量一些内镜下重要解剖结构的影像数据,然后对头颅标本行翼腭窝区内镜解剖,并测量得到相应解剖学数据,比较两者解剖测量数据。 结果　影像学方法与解剖学方法测量的解剖数据都可反映实体情况,两者无明显统计学差异。 结论　翼腭窝影像解剖数据可靠,具有鼻内镜手术临床指导价值。     

枕下海绵窦MRI与薄层断面及三维重建对照研究

目的：研究枕下海绵窦MRI、断面解剖及三维图像，为临床开展颅颈交界区手术及影像学诊断提供形态学依据。方法：应用MRI及中国数字化可视人体数据集，对枕下海绵窦及毗邻结构进行薄层断面解剖学研究，在SGI工作站上对其进行计算机三维重建。结果：枕下海绵窦在MRI和标本薄层断面中具有良好对应关系，二者各组数据测量值具有较好的一致性。计算机三维重建图像可提供三维立体视觉，显示复杂的空间结构。结论：MRI及中国数字化可视人体数据集能够提供完整而精确的断面数据，三维可视化图像可较好显示枕下海绵窦正常解剖结构及毗邻关系。     

探索建立颅脑MRI图像、断层标本图像及三维重建图像的对比数据模型

目的利用计算机图像处理系统对颅脑主要重要结构进行三维成像,探索建立1套正常颅脑部MRI图像、断层标本及三维重建图像的数据对照计算机模型,为影像诊断及颅脑部手术定位提供形态依据。方法利用Microsoft Visual Studio将获得的MRI图像、断层标本图像及重建的三维图像建立数据模型。结果建立的数据模型提供了颅脑部正常解剖学影像学对比特点,构建了主要结构的三维立体模型图像,使抽象结构数字化、立体化、可视化,有助于对人脑的理解。结论本数据模型把颅脑结构的三维图像结合到标本MRI的对比图中,有利于初次接触颅脑断层的初学者。     

股骨髁间窝宽度CT测量的方法及意义

目的测量股骨髁间窝的宽度，为人工全膝关节置换术前假体的选择提供有效的方法。方法50例正常人，应用螺旋CT模拟全膝关节置换术中股骨切骨，对后髁切骨前后的髁间窝的宽度测量后进行比较。结果切骨前股骨髁间窝宽度为20．10±1．56mm，切骨后股骨髁间窝宽度为18．09±1．17mm。切骨前后股骨髁间窝的宽度有显著性差异（P〈0．05）。结论应用CT测量股骨髁间窝的宽度准确性较高，误差小，使术前假体的选择方便、准确。以股骨后髁切骨后髁间窝的宽度为截骨标准比较精确，可以在术中最大限度的保留正常骨质。     

保留前后交叉韧带人工全膝关节假体的胫骨近端解剖测量

背景：目前使用的保留前后叉韧带的假体仍存在诸多问题。改良和设计保留前后交叉韧带膝关节假体相关的形态测量,特别是胫骨近端未曾见到过详细的报道和研究。 目的：通过对正常膝关节三维数字化模型进行相关的胫骨近端形态学的分析,从而为改良和设计保留前后交叉韧带人工全膝关节假体提供参考。 方法：40例正常志愿者进行膝关节的CT及MRI扫描,然后将膝关节CT、MRI断层影像数据导入Mimics 10.01进行图像分割与三维重建,重建出完整的膝关节三维实体数字化模型后再导入Geomagic Studio 11,在膝关节模型上测量前后交叉韧带在胫骨近端解剖参数,模拟截骨后测量胫骨近端截骨面的解剖参数。 结果与结论：前后交叉韧带总的宽度为(14.94±2.56) mm,性别间比较提示男性需适当增加横向的截骨宽度以避免损伤前后交叉韧带。胫骨髁间棘顶部的长度为(8.02±1.03) mm,底部的长度为(15.19± 1.71) mm,截骨后高度(9.13±0.88) mm,而且此梯形结构位于前后径48%-82%。胫骨截骨面内侧的内外径短于外侧的内外径,内侧前后径大于外侧的前后径,因而保留前后交叉韧带的假体更需要非对称性的设计。     

股骨小转子数字化三维重建与测量的临床意义

目的　探讨股骨小转子相关解剖数字化测量方法,为设计针对小转子骨折特点的股骨近端内固定系统提供解剖学依据。 方法　对80例完整成人股骨标本行CT扫描,应用Mimics 10.01软件,利用数字化三维重建技术重建股骨,标定相关解剖标志,测量指标包括股骨小转子相关解剖参数。 结果　小转子纵径为(27.01±1.72)mm,横径为(17.82±1.22)mm,应用后倾角为（22.42±9.08）°,应用上倾角为（17.02±2.02）°,拟固定小转子最短螺钉长度为(49.25±3.20) mm,小转子高为(8.59±1.44) mm,小转子体积为(755.91±150.14) mm3。所有测量参数,左、右侧均无统计学差异,P> 0.05。 结论　基于CT影像的股骨数字化三维重建图像具有良好的形态和清晰的边界,可精确识别股骨相应的解剖标志并进行三维测量,能较好地为设计用于小转子骨折固定的股骨近端内固定系统提供解剖学依据。     

下颌骨数字化可视模型的建立

目的:建立下颌骨的三维数字化可视模型。方法:选择合适的尸体标本,经固定、动脉灌注、冷冻、包埋、洗切、数据采集,获得数字人数据集,取数字人数据图像中下颌骨有关的二维图像,提取其轮廓线,利用Amira软件系统进行下颌骨的外形及下颌管的重建。结果:利用数字人数据得到下颌骨精细的三维模型,在三维空间上真实地再现了下颌骨、下颌牙的解剖形态,并准确地显示出下颌管的位置与走行。结论:通过数字人数据,采用应用软件重建方法获得下颌骨三维模型,为口腔解剖及外科教学、下颌骨的美容整形及正颌外科手术治疗、下颌牙齿种植等提供了解剖学依据。     

数字化上肢三维构建研究

目的应用数字化三维重建技术构建上肢的解剖结构,建立虚拟神经,血管及腕管的结构和形态。方法采用新鲜成人上肢标本3具,灌注显影剂后经CT扫描,将得到的数据导入Mimics13.1软件中,对皮肤、骨骼、血管及神经等主要软组织进行三维构建,利用图像的多次切割重建,构建正中、尺、桡神经、血管以及腕管部位的解剖结构。结果建立了基于解剖结构的可视化上肢神经,血管及腕管模型,与实体解剖学基本一致。结论皮肤、骨骼、血管、神经等主要软组织等三维构建,及腕管的可视化研究模型为虚拟现实技术提供数字化模型,尤其是神经的成功构建,对临床解剖学提供三维形态学资料有着重要意义。     

翼腭窝CT三维重建的临床应用

目的：探讨翼腭窝CT三维重建的临床应用价值。方法：用4层MSCT机对5个成人头颅标本进行螺旋扫描,由工作站（SG102）,进行容积显示及多平面重建（MPR）。MPR图像上测量的数值与头颅标本解剖测量的数值进行配对检验。结果：翼腭窝各部分结构均能在不同三维重建图像中直观、清楚地显示。配对t检验得出MPR图像上测量值与头颅标本解剖所得的测量值无显著性差异。结论：三维CT能立体而直观地显示翼腭窝及其毗邻骨性结构,为临床治疗提供科学而客观的依据。     

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。     

基于逆向工程和快速成型技术的髋骨三维实体模型个性化重建

背景：髋骨解剖结构复杂,传统的X射线片及CT扫描等二维影像检查易受到影像重叠、软组织等的干扰,在髋骨的诊断中具有一定的局限性。通过基于逆向工程技术的数字化建模能全面、直观、精确地显示髋骨立体形态和各部位解剖结构的空间关系,在骨骼研究中有着广阔的应用前景。 目的：利用计算机辅助技术重建个性化的髋骨三维实体模型。 方法：使用手持式三维激光扫描仪对人体髋骨表面进行扫描,得到大量点云数据,综合使用工程软件Geomagic和计算机辅助软件CimatronE对点云进行处理并实现三维模型重建,使用快速成型机完成髋骨的3D打印,得到几何形状一致的髋骨实体模型。 结果与结论：通过基于逆向工程和快速成型技术的数字化建模方法,可得到具有良好几何相似性及生物力学特性的髋骨三维实体模型,可为人工仿生髋骨的数字化制造、虚拟装配、应力分析及模拟手术等提供精确的模型基础。中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节;骨植入物;脊柱;骨折;内固定;数字化骨科;组织工程     

膝关节前交叉韧带后外束股骨止点位置的解剖

目的 通过对膝关节前交叉韧带后外束股骨止点的解剖测量,找到确定前交叉韧带后外束股骨止点的简单可行的方法,为双束重建前交叉韧带手术中的骨道定位提供理论依据。方法 解剖20例新鲜膝关节标本（25~45岁）。在屈膝90°位,测量前交叉韧带后外束股骨止点中心点距股骨髁间窝外侧壁前方、后方和下方软骨缘的距离,再对测量数据进行评估和对比。结果前交叉韧带后外束股骨止点中心点距离股骨前方软骨缘(8.74±1.39)mm,距离后方软骨缘(8.69±1.57)mm（P =0.926）。后外束止点中心点距离股骨下方软骨缘(5.06±0.77)mm。结论膝关节屈膝90°位时,前交叉韧带后外束的股骨止点中心点位于股骨髁间窝外侧壁,距离下方软骨缘5mm,距离前方和后方软骨缘的距离相等。在前交叉韧带双束重建的手术中,应用本研究的结果能够简单、快捷地确定前交叉韧带后外束股骨骨道位置。     

壁虎颈髓连续组织切片计算机三维重建研究

目的:利用壁虎颈髓连续切片,探索一种用计算机三维重建技术,获得"壁虎虚拟脊髓"形态的方法。方法:通过数码显微摄像系统对连续的Nissl染色的冰冻切片进行拍照,获得壁虎颈髓连续切片的图像,再利用三维重建方法,把二维的切片图像重建成三维图像。结果:在MATLAB开发平台上,采用基于有序数据结构的Shear-Warp算法,重建得到虚拟脊髓,重建后的脊髓可以进行任意的切割、旋转等操作。结论:利用计算机辅助三维重建方法对壁虎颈髓重建,是一种较为实用的方法。     

Differences in three intercondylar notch geometry indices between males and females: a cadaver study

The primary purpose of this unique evaluation of cadaveric skeletal geometry was to compare intercondylar notch geometry between males and females. One hundred male skeletons and 100 female skeletons were evaluated. Three indices of notch geometry were calculated from digital photographs of the distal femur: notch width index, notch area index, and notch shape index. Notch shape index for males exceeded that for females (P<0.004). The intercondylar notch appears less round in females and may play a role in causing ACL injuries. Future studies are required to confirm any link between notch geometry and ACL injury.     

Three-dimensional computational reconstruction of mixed anatomical tissues following histological preparation.

The creation of geometrically accurate computer models of anatomical structures with complex shape and mixed tissue types can be difficult. A method for shape reconstruction based on digital images of polymer embedded, serially sectioned specimens is presented. The distortion of bone and soft tissue specimens during all stages of histological preparation was measured. Serial sections of one specimen were stained with common histological stains to enhance the contrast between different tissue types. High-resolution digital images of these sections were then processed into a three-dimensional solid model using commercial software. Preparations containing bone and cartilaginous tissues were dimensionally stable following fixation, dehydration and embedding (shrinkage/expansion less than 2%). Staining was necessary to identify anatomical features that otherwise could not be differentiated from their surroundings. Although time consuming, this method provides cross-section images of a higher resolution than those obtained from CT or MRI scanning, and with better soft tissue visualisation.     

Tibial insertion of the anterior cruciate ligament and anterior horn of the lateral meniscus share the lateral slope of the medial intercondylar ridge: A computed tomography study in a young,healthy population

BackgroundThe central intercondylar ridge (CIR) is an anatomical bony landmark that bisects the slope of the medial intercondylar ridge (MIR) between the tibial insertion of the anterior cruciate ligament (ACL) and anterior horn of lateral meniscus (AHLM) and was recently revealed by computed tomography (CT) evaluation corresponding to histologic slices of cadaveric knees. The purpose of this study was to clarify the shape and size of ACL and AHLM tibial insertion in young, healthy knees using the new bony landmark (CIR) and previously reported landmarks.MethodsThe contralateral healthy knees in 34 ACL-reconstructed patients (18 male patients, 16 female patients, mean age: 24.0 years) were scanned by CT. In the reconstructed coronal/sagittal images, bony landmarks of ACL (anterior: anterior ridge, posterior: blood vessel in tubercle fossa, medial: MIR, lateral: CIR) and AHLM (medial: CIR, lateral: bottom of the slope) were plotted for evaluation. The length of sagittal slices and the width in five coronal slices of the insertion were measured.ResultsThe ACL insertion consistently showed a boot-like-shape adjacent to the square shape of AHLM on three-dimensional imaging. The mean ACL sagittal length was 14.5 ± 1.9 mm, while the mean ACL widths (in mm) from anterior to posterior were 12.7 ± 2.7, 8.1 ± 1.9, 7.9 ± 2.0, 7.5 ± 1.5, and 7.2 ± 1.6, which was highly correlated with the tibial plateau size.ConclusionsThe boot-like-shape of the ACL tibial footprint insertion shared the slope of MIR with the rectangular shape of AHLM in young, healthy knees. This study may provide useful information for safe tibial tunnel creation at the time of ACL reconstruction.     

基于CT图像建立的小儿枢椎齿状突病理性骨折三维数字化模型

背景：在进行寰枢椎椎弓根内固定过程中,由于儿童的骨骼局部解剖结构复杂及椎弓根结构常存在变异,且置钉时极易损伤椎动脉或脊髓,导致严重后果。 目的：基于CT扫描图像建立精确的小儿枢椎齿状突病理性骨折数字化模型,评估其在临床诊断及内固定治疗中的应用效果。 方法：将1例2岁枢椎齿状突病变患儿的CT扫描结果导入三维建模Simpleware软件中进行三维重建,用逆向工程与快速成型原理制作个体化的骨骼模型实物并经树脂后处理,利用该模型指导内固定治疗。 结果与结论：成功建立了小儿寰枢椎及齿状突的三维立体模型,可直接观察病变部位,精确测量置钉入点、角度及其他数据,对内固定方案设计起到了良好的指导作用,从而提高了寰枢椎椎弓根内固定治疗的安全性和准确性。     

CT三维重建与颈椎弓根测量*

背景：三维重建技术能够提供人体内部结构的数字化三维模型,并利用相关软件在模型上进行手术设计和生物力学分析,为椎弓根螺钉的安全有效置入提供可靠数据。 目的：综述CT三维重建在颈椎弓根测量中的应用。 方法：应用计算机检索1990/2011 PubMed数据库、维普数据库及万方数据库中有关CT三维重建在颈椎弓根测量中应用的文献,英文检索词为“three dimensional reformations of multi-slice spiral CT;cervical pedicle”;中文检索词为“颈椎弓根;三维CT;计算机辅助设计;脊柱外科;数字骨科;医学图像”。 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。颈椎椎弓根螺钉置入技术因颈椎椎弓根变异较大,临近解剖结构复杂,目前国内仅少数医院得以成功开展。而利用三维CT重建测量颈椎弓根可以模拟椎弓根螺钉置入技术,能够真实准确地观察和测量椎弓根螺钉在椎体内的情况,获取个体化解剖数据,为临床应用椎弓根螺钉置入技术提供指导。 关键词：颈椎弓根;三维CT;计算机辅助设计;脊柱外科;数字骨科;医学图像 doi:10.3969/j.issn.1673-8225.2012.13.031     

脊柱侧凸的数字化三维重建及临床应用

目的:建立精确的脊柱侧凸病人的脊柱数字化模型,探讨其在临床诊断及治疗中的应用。方法:随机选择6例脊柱侧凸病例,进行脊柱CT连续断层扫描,扫描结果导入Mimics软件中进行三维重建。利用三维重建模型指导临床。结果:全部病例均进行脊柱数字化三维重建,得到病变脊柱的三维立体图像。可以方便地从任意角度和方向观察脊柱畸形情况,测量有关的数据;还可以在数字化模型上进行手术设计,模拟内固定器械植入操作等。术中发现数字化模型与脊柱实际畸形情况完全一致。所有病人均接受手术治疗,手术过程顺利,术后效果满意。结论:脊柱的数字化三维模型能够更直观、更准确地反映了脊柱病变的三维立体结构。对临床医生的诊断、手术计划、内固定选择等有较大帮助。