3D可视化技术在盆腔血管研究中的应用及意义

目的:探讨应用3D可视化技术对盆腔血管进行三维模型构建及研究。方法:采用氧化铋+聚乙烯醇造影填充剂进行新鲜尸体盆腔血管灌注,X线摄影,经CT扫描采集数据导入计算机Mimics10.01或3d-Doctor软件进行血管三维模型构建。结果:构建的盆腔血管三维模型图像清晰,管道饱满,立体空间感强;膀胱、子宫、直肠等动脉均显示出3～4级血管网,各级分支血管的形态、走行、分布及各动脉间的吻合显影清晰,盆腔器官血液供应血管来源,及各血管间的毗邻位置关系清晰明确。结论:采用3D可视化技术可构建理想的盆腔血管网模型,为临床医生对盆腔血管疾病的诊疗提供了新技术。     

重金属氧化物应用于CT成像进行人体血管3D可视化重建

目的:探索应用重金属氧化物填充剂对人体标本血管进行灌注,经CT扫描后进行血管3D可视化重建。方法:采用金属氧化物粉末(氧化铅、氧化铋、氧化铈)与填充载体配制成填充剂进行新鲜尸体血管灌注,X线摄影,CT扫描获得数据集,采用Mimics10.01或3d-Doctor软件进行血管三维重建。结果:金属氧化物造影填充剂灌注的血管标本,X线摄影下标本动脉血管显影清晰,细小血管也充分显示;CT连续扫描断面图像血管显影均匀,三维重建所得图像清晰,管道饱满,边缘连续平滑,无齿状伪影,立体感强。结论:重金属氧化物是一种理想的人体标本管道造影材料,适用于人体血管3D可视化重建。     

带皮穿支血管的皮神经营养皮瓣的临床应用

目的:探讨带皮穿支血管结合皮神经营养的皮瓣手术方法于临床应用效果。方法:选择实施皮瓣手术(带皮穿支血管结合皮神经营养)患者86例。针对所有患者在手术过程中,将患者深部知名血管发出皮肤穿支作为本次研究的皮瓣转轴点,将皮神经营养血管带蒂皮瓣或者岛状皮瓣进行切取,对患者肢体远端皮肤软组织发生缺损的创面实施转位修复。结果:针对本次手术治疗的86例患者,选择实施腓动脉穿支腓肠神经营养血管皮瓣的患者26例;选择胫后血管穿支隐神经营养血管皮瓣的患者18例;选择骨间前血管腕背穿支前臂背侧皮神经营养血管皮瓣的患者16例;选择掌指动脉指蹼穿支手背皮神经营养血管逆行皮瓣患者26例。在所有患者中,最终皮瓣完全成活的患者84例。2例患者因为出现静脉回流障碍,最终出现了远端1/4坏死的情况。对患者进行为期7~25个月的随访,患者皮瓣质地表现良好,患者的外形以及功能全部有效恢复。结论:此种手术方法有效表现出穿支蒂皮瓣以及皮神经营养血管皮瓣二者的优点,成功将患者皮瓣切取面积扩大,从而获得理想的修复范围,在血供等方面表现出显著的可靠性,凸显此种方法针对肢体皮肤软组织缺损患者的临床治疗价值。     

皮瓣穿支血管二维及三维超声探查

目的 观察皮瓣穿支血管的二维、三维超声表现及血流动力学参数特点.方法 应用高频二维(2D)和三维(3D)探头对20例正常人、3处皮瓣部位、共47支皮瓣穿支血管进行2D和3D超声成像,观察穿支血管的解剖位置、走行特点、可显示长度、内径,并测量各穿支血管血流动力学参数.结果 超声成像探查穿支血管最小内径可达0.5mm;其走行方式有:斜行59.6％(15°～75°)、垂直17％(＞75°)、螺旋17％、平行浅出6.4％(＜15°);2D成像中4支(8.5％)穿支血管显示分支,显示的穿支血管长度均值为8.1±1.3mm,3D成像中33支(66％)显示分支,显示长度均值为11.7 ±0.8mm,3D超声成像显示穿支血管长度及分支数与2D比较差异有统计学意义(P =0.017).结论 高频2D和3D超声成像可有效探查到内径r≥0.5mm的微细穿支血管,并能准确显示其解剖位置、走行、长度及管径,并可测量血流动力学参数,3D较2D超声可更准确地显示穿支血管的走行方式、长度及分支情况.     

3D可视化技术在骨科教学中的应用

近年来可视化技术在各领域中得到广泛应用,在教学过程中通过引入可视化技术,可显著提高课堂的教学效率。近年来,随着3D可视化技术和骨科教学的不断发展和改进,大量的教育工作者将3D可视化技术运用到骨科教学研究中,旨在探讨更好的教学模式。本文通过总结前人开展3D可视化技术教学的经验,探讨如何通过3D可视化技术提高骨科教学的效率和水平,并提高年轻骨科医学生的空间思维能力和手术操作能力。     

穿支皮瓣静脉的研究进展

随着当今穿支皮瓣发展的应用逐渐增多,对显微外科皮瓣技术的要求也越来越高。目前对穿支皮瓣的研究报道也颇多,关于皮瓣所包含的动脉的走行、分支、分布的规律取得了一定的成果,但对其所包含的静脉及有效的微循环的探究不是太多。本文就静脉血管体来源及分布,3D可视化图像在穿支皮瓣静脉的定位、分布及细胞因子促进血管新生提高皮瓣存活率进行综述。     

三维可视化、3D打印及3D腹腔镜在肝肿瘤外科诊治中的应用

目的研究三维可视化、3D打印、3D腹腔镜（3-3D技术）在肝脏肿瘤外科诊治中的应用价值。方法收集2013年11月~2015年
1月22例肝脏肿瘤患者资料,首先进行上腹部薄层CT扫描,收集CT数据,然后利用MI-3DVS软件进行三维可视化、肝脏脉管
分型、虚拟肝切除等术前规划。将三维可视化的STL文件打印3D物理模型,进行肝预切除面界定。采用3D腹腔镜进行解剖性
肝切除。观察手术时间、术中出血量、实际肝切除体积、术后住院时间。结果肝动脉按Michels分型：Ⅰ型19例,Ⅱ型2例,Ⅷ型
1例;门静脉按Cheng分型：Ⅰ型17例,Ⅱ型2例,Ⅲ型2例,Ⅳ型1例。肝静脉根据Nakamura分型：Ⅰ型10例,Ⅱ型7型,Ⅲ型5例。
虚拟切除肝体积490±228 ml,残肝体积885±139 ml;残肝体积与功能肝体积之比0.71±0.11。3D打印模型立体显示了肝肿瘤和脉
管的空间关系。20例完成腹腔镜肝切除术,2例中转开腹。手术时间186±92 min,术中出血量284±286 ml,实际切除肝体积491±
192 ml,术后住院时间为8.6±3.7 d。结论3-3D技术有助于术前安全评估、关键解剖部位的定位、实时导航手术和解剖性肝切除术。
     

3D可视化解剖学系统在医学中作用初探

通过云平台实现三维(3D)可视化(3D打印、虚拟现实、增强现实、混合现实)技术,提供可视化解剖学系统在医学教学、医学培训及临床中的应用。3D可视化可显著提高教学和临床的直观性、准确性和科学性,促进精准医疗发展,3D可视化解剖学系统将为未来医学教育和应用带来广阔的空间。     

3D可视化在胃十二指肠动脉形态及变异中的应用

目的探讨胃十二指肠动脉的形态及变异。方法回顾性分析昆明医科大学第二附属医院肝胆胰外科二病区2015年1月至2017年12月行3D重建软件重建上中腹动脉系统74例并进行统计学分析。结果通过3D可视化观察,发现74例中最常见解剖为肝总动脉发出胃十二指肠动脉(GDA),共53例,GDA长度(23.8±9.63) mm,其中GDA长度<15 mm,14例;GDA长度>15 mm,39例,包含4种亚型:I型,胃右动脉发自肝固有动脉;Ⅱ型,胃右动脉发自肝左动脉;Ⅲ型,胃右动脉发自胃十二指肠动;Ⅳ型,胃右动脉未显示。其余21例归入变异形态,GDA长度(9.2±4.77) mm,其中所有GDA长度均小于15 mm。GDA长短与GDA发生变异具有相关性(P<0.01)。结论 3D可视化技术有利于胃十二指肠动脉的形态学观察,利于发现其解剖变异;GDA长度<15 mm时,出现变异的可能性更大。     

影像辅助设备在穿支皮瓣移植术前血管定位中的作用

穿支皮瓣因携带穿支血管,血供稳定,易成活,且可降低供区并发症,已成为组织缺损重建的首选方法之一。但其血管管径、数目、走形及位置等存在很大个体差异,如能通过辅助设备在术前定位穿支血管,检测血管状态,更有助于术前的皮瓣设计,更大程度利于皮瓣,缩短手术时间,增加手术成功率,促进术后恢复。本文总结各种辅助设备在皮瓣移植术前血管定位中的应用,将有助于理解穿支血管的个体差异,指导穿支皮瓣的术前设计,提高穿支皮瓣移植修复的疗效,符合当前精准医疗时代治疗的规范化、个体化、人性化的要求。     

脊柱腰段三维有限元模型的构建与椎间盘应力分析

［摘要］ 目的建立正常脊柱腰段三维有限元模型,为生物力学研究及腰椎损伤研究提供可靠模型。 方法采集1名健康成年男性脊柱腰段CT和MRI断层影像数据,应用Mimics软件依据CT数据对全部腰椎骨及骶骨上部进行三维模型重建,依据MRI数据对L1~L5椎间盘髓核进行三维模型重建。将椎骨与髓核进行空间配准,在此基础上建立椎间盘、关节囊和韧带的三维模型。在Ansys中划分网格并定义材料属性,对模型施加运动性载荷模拟脊柱腰段处于前屈、后伸、侧弯和扭转等运动工况下的生物力学特征,验证模型的有效性。 结果建立了完整的脊柱腰段三维有限元模型,包含椎骨、椎间盘、骶骨上端、韧带、关节囊等重要结构,总节点数为104 190个、总单元数为339 165个。模型通过有效性验证,运动工况下的角位移范围和椎间盘的应力分布特点符合腰椎的生物力学特性。 结论本研究建立的三维有限元模型仿真度高,可用于脊柱腰段的生物力学研究以及模拟疾病和手术对腰椎生物力学的影响。     

儿童先天性髋关节脱位的CT三维重建技术

目的:探讨16层螺旋CT三维重建在儿童先天性髋关节脱位中的应用价值。方法:使用PHIL-IPS16层CT对28例髋关节脱位患儿进行扫描,在工作站采用MPR、SSD、VR技术进行重建。结果:螺旋CT及其重建技术能清楚显示股骨头脱位程度及具体空间位置,而且为临床医师提供了多方位、多角度的立体直观图像。结论:螺旋CT是全面评估先天性髋关节脱位的影像学检查手段。     

腰椎运动节段数字模型建立及三维可视化研究

目的 寻求基于CT断层图像重建腰椎运动节段数字模型及三维可视化的方法.方法 基于腰椎L4-5的64排螺旋CT连续断层二维图像,Mimics软件分别对腰椎骨性结构及各种软组织进行重建,并导人有限元分析软件进行模型验证.结果 建立腰椎L4-5运动节段三维数字模型,包括两个椎体、皮质骨、松质骨、终板、纤维环、髓核及6种韧带,数字模型可输出用作CAD(计算机辅助设计)、RP(快速成型)及FEA(有限元分析)研究.结论 薄层CT、Dicom标准的应用使数字模型的建立更为精确,Mimics软件建立人体骨骼及软组织各种结构更为方便,并可以输出数字模型用于进一步研究.     

神经内镜经蝶手术三维可透视化模型的构建及术前规划作用的研究

目的:采用虚拟现实技术构建内镜经蝶手术三维可透视化模型,并探讨其在神经内镜下经蝶鞍区手术规划中的应用价值。方法:选取36例经MRI诊断为鞍区肿瘤的患者,术前收集薄层CT、MRI、MRA资料,采用Vitreafx影像学数据工作站构建蝶鞍区三维可透视化模型,观测解剖结构相关入路标志及与肿瘤的空间位置关系,模拟手术操作,并与神经内镜下实际手术过程进行对比。结果:所有患者建立的三维可透视化模型均显示出清晰的解剖定位标志,即蝶鞍区骨质、蝶窦间隔、颈内动脉隆突、视神经隆突、视神经、肿瘤等及与肿瘤毗邻关系;手术规划方案及手术入路成功制定,术前模拟与术中实际情况一致。结论:所建三维可透视化模型较真实,可为术者提供清晰的立体解剖信息,为手术前期的规划提供有效帮助;术前模拟手术入路方式,可减少实际术中风险,提高手术精确性和安全性。     

下颌固定义齿三维有限元模型的建立

目的：建立后牙三单位固定桥的三维有限元模型。方法：薄层CT扫描技术与Ansys软件相结合对38层层厚为1mm的CT断层影像进行分析处理。结果：所构建的三维有限元模型具有良好的几何相似性，共有单元605140个，节点106265个，可以按照不同的研究要求进行删除、旋转、切割和添加。结论：薄层CT扫描技术与Ansys软件相结合建立的三维有限元模型能较精确地模拟实际情况，为进一步的生物力学研究提供基础。     

腰椎关节突三维角度与单节段同水平腰椎间盘突出相关性研究

目的:探讨腰椎关节突三维角度与单节段同水平腰椎间盘突出的相关性。方法:选取2018年6月—2019年6月我院收治的单纯性单节段腰间盘突出患者105例,选取同期无腰椎疾病患者60例为对照 组。采用CT及X线测定腰椎3个平面L3～S1关节突角度。随后采用Fujiwara标准进行分级,按照腰椎间盘突出等级分为3组对比滑脱程度。结果:在横断面上,腰椎间盘突出患者关节突不对称比率明显大于 对照组（P ＜0.05）,且关节突角更偏矢状位。在冠状位上,腰椎间盘突出患者两侧关节突不对称比率明显大于对照组（P ＜0.05）,且小关节角更偏竖直位。在矢状位上,腰椎间盘突出患者更偏水平 位（P ＜0.05）。腰椎间盘突出患者关节突存在不同程度的突出（Ⅱ～Ⅳ度）,按照关节突关节的突出等级将腰椎间盘突出患者分为3组,各组间突出指数差异无统计学意义（P ＞0.05）。腰椎间盘突出 患者关节突角度与突出程度具有相关性（r=0.755,P＜0.05）。结论:腰椎关节突角度与单节段同水平腰椎间盘突出具有一定的相关性。     

三维数字人脑模型的构建与验证

目的构建、验证并优化3-D数字人脑模型,为准确展示人脑组织、指导临床实践奠定基础。方法以1例24岁健康成年志愿者头颅MRI T1加权二维断层图像176张图片为原始数据,联合应用Mimics 8.0、Z-brush、Imageware、Photoshop、Maya 8.5等软件对原始图像进行预处理,精准分割目标结构,进行三维重建形成3-D粗模,对粗模进行雕刻,模型验证后进行3-D彩绘和选染等加工。结果根据176张原始图像数据成功完成了人脑组织三维模型的重建,经验证计算所得的模型轮廓线与原始图像边缘吻合较好,经过3-D彩绘和渲染后所得模型具有较好的展示度。所建模型可任意旋转、放缩,从各个角度观察。结论成功构建出准确性高、展示度好的仿真人脑及部分相邻器官的三维模型,为后续指导临床实践奠定了基础。     

CT三维后处理技术在髋关节特定参考系中相关参数的测量应用*

目的: 探讨髋关节相关参数在特定平面与常规平面中测量数据差异,为髋关节三维数据的测量提供标准化依据。方法: 选取32例成人(成人组)及16例大体解剖标本(标本组)正常髋关节的CT图像进行三维重建,在特定平面参照系内重建三维图像,对髋关节的sharp角、外展角、前倾角、中心边缘角、髋臼前后径、髋臼深径进行测量,同时与临床上普遍应用的以人体仰卧时水平面为常规平面参照系,对上述指标进行对比分析。采用t检验、非参数Mann-Whitney U检验和Wilcoxon带符号等级检验进行相关数据的统计学分析。结果: 两个参照系下所测数据相比较,标本组中右侧前倾角指标存在差异(P＜0.05);成人组中两侧髋臼前后径、两侧前倾角、右侧外展角相比,差异无统计学意义(P＞0.05)。总样本中,两侧髋臼前后径、两侧前倾角、左侧外展角相比,差异不显著,其余均差异显著(P＜0.05)。特定平面参照系下,成人组左、右侧髋臼深径均大于标本组(P＜0.05);在成人组、标本组和二组合并样本中,髋臼左右两侧样本各项指标和整体左右两侧样本各项指标间均无显著差异(P＞0.05)。结论: 成人在体标本与大体解剖学湿标本的左右髋臼与髋臼角度参数值测量不受体位影响,该参照系可以在一定程度上减少因强制体位所导致的测量误差,能够较采用常规平面参照系所测数据更为客观准确地反映髋臼的实际情况。     

腰椎运动节段新型有限元模型研究

目的建立成年男性腰椎L4/5运动节段有限元模型,用于进一步的生物力学研究.方法将CT扫描的腰椎图像结合人体解剖学数据通过3DSMAX建模建立正常中国男性L4/5运动节段的三维模型,用有限元分析软件SAP2000转移成有限元模型.结果建立了正常中国男性L4/5运动节段有限元模型,模型总节点数为2 120个,包括1 728个Solid单元,592个Area单元,50个Link单元.结论通过CT断层扫描、图像数字化处理及计算机辅助设计等方法,可以建立腰椎运动节段的有限元模型,用于脊柱生物力学的研究.     

Optimal technique of three-dimensional MRI of the lumbar nerve root and its radicular vein in normal and lumbar disc herniation patients

Background  Although three-dimensional MRI (3D-MRI) of short T1 inversion recovery turbo spin-echo (STIR TSE) has showed superior to two-dimensional MRI (2D-MRI) in showing the spinal cord and lumbar nerve roots, it remains difficult in demonstrating radicular vein at present. We have found that short T1 inversion recovery long time echo (STIR LONG TE) was better in showing radicular vein. To further study the methods and character of the 3D-MRI of lumbar nerve root, ganglions and radicular vein in normal and lumbar disc herniation (LDH) adults, in the present study, we evaluated two 3D-MRI techniques, STIR TSE and STIR LONG TE for demonstrating lumbar nerve roots and especial radicular vein in normal and LDH adults.

Methods  Twelve normal adult persons and 19 LDH patients were included in this study; special oblique coronal location was adopted. STIR TSE and STIR LONG TE were performed in all participants, and the detection rates of radicular vein and nerve root of L3, L4, L5, S1 were calculated. The grading system was used in grading compromise of the intraspinal extradural lumbar nerve root, ganglion and radicular vein in LDH patients, and all the grading injury of nerve root, ganglion and radicular vein had been evaluated.

Results  The definite rate of radicular vein (DRRV) of 3D-MRI of STIR LONG TE was significantly different from that of STIR TSE. DRRV of STIR LONG TE was L3, 91.7%, L4, 100%, L5, 100%, S1, 100% and that of STIR TSE was L3, 33.3%, L4, 37.5%, L5, 58.3%, S1, 45.8% in normal adults. It showed no difference between STIR LONG TE and STIR TSE in the detection rate of nerve root. The different patho-injuries of nerve root, ganglion and radicular vein could be seen in all LDH patients by the 3D-MRI of STIR LONG TE. The mean score of Japanese Orthopaedic Association (JOA) was 16.16, and 29 nerve roots were calculated in all the study. The mean grading injury of nerve root was 2.17, that of nerve root ganglion was 1.28, that of radicular vein was 1.83, and the mean co-grading injury of nerve root, ganglion and radicular vein was 5.31. The correlation coefficient was 0.478 (P=0.010) between the score of JOA and that of radicular vein.

Conclusion  The 3D-MRI of STIR LONG TE is superior to STIR TSE for not only detecting the lumbar nerve root, ganglion and especial radicular vein in normal adults, but also displaying their patho-injuries degree in LDH patients.