基于CT灰度赋值的有限元模型建立及其在截骨矫形中的应用

目的探索一种新的有限元建模方法以解决传统建模方法在截骨矫形应用中难以实现原位CT灰度材料赋值的问题。方 法采用CT薄层扫描方式采集1例胫骨外旋扭转畸形的成人断层影像数据,利用Mimics软件对采集的胫骨CT数据进行三维重 建并生成实体模型,结合CAD软件设计截骨矫形定位轴线、旋转角度及参考平面并模拟截骨,将截骨后胫骨模型各部导入有限 元前处理软件中行网格划分并输出,重新在Mimics软件中输入CT图像的灰度-材料赋值关系公式,分别对网格模型进行非均 匀赋值并得到胫骨各部分的赋值模型,最后将各部分模型连同参考轴、参考平面再次在前处理软件中完成截骨后的装配组合, 得到截骨后完整的胫骨有限元模型,并提交模型到有限元求解器完成计算。结果采用本方法建立的胫骨截骨矫形模型同样具 备基于CT灰度的非均匀材料属性,并可用于截骨术后结构的有限元分析。结论本研究提出的有限元建模方法既保留了基于 CT灰度的材料赋值方法的准确性,又能解决传统赋值方法难以实现的骨骼模型部件之间空间变换问题,从而为矫形外科提供 高效、灵活和准确的计算力学分析手段。     

全腰椎非线性有限元模型的建立与有效性验证

目的　为人体腰椎生物力学有限元分析建立有效的全腰椎非线性数字仿真模型。 方法　采集一名25岁的健康男性腰椎（L1~5）CT影像数据,依次通过Mimics 17.0、Geomagic Studio 2013、UG8.5、Hypermesh 13.0、Abaqus6.14-4五个软件建立模型,赋予各组织对应的属性。首先进行网格收敛性测试,选取合适的网格划分方案以提高分析效率。然后通过给模型施加不同的力矩载荷来模拟腰椎的6种运动（前屈、后伸、左侧弯、右侧弯、左轴向旋转、右轴向旋转）,计算腰椎各功能节段（functional spinal unit,FSU）的活动度（range of motion,ROM）。 结果　模型得出的结果与体外试验的数据类似,两者变化趋势规律一致。 结论　本研究使用的全腰椎非线性有限元模型的建立与验证方法可用于未来脊柱相关疾病的建模与分析。     

3D打印技术在骨科的应用研究

3D打印呈现井喷式的发展,该技术在骨科的应用是一个热门的研究方向。本文阐述了3D打印技术在骨科方面的应用近况,主要对该技术在术前规划、术中导航、临床教学、医患沟通、康复支具、骨科内植物、生物打印等多个方面的应用进行综述,归纳了3D打印技术运用于骨科的优势,总结了目前存在的一些技术难点,并对3D打印技术在大块骨缺损的修复、假肢等方面的应用进行了展望。     

正常青年人群腕管正中神经MRI成像的断层解剖学测量

目的通过我国青年人群正中神经的断层解剖测量,为正中神经形态学研究和腕管综合征(CTS)的诊治提供参考。方法共采集28例志愿者56侧腕部MRI数据,测量计算正中神经横截面积(CSA)、扁平率(MNFR)和膨胀率(MNSR)并进行性别之间、双侧肢体间比较,再将上述指标分别与年龄、身高、体重进行相关分析。结果正中神经CSA、MNFR和MNSR在双侧肢体之间无统计学差异;CSA和MNSR在性别之间无统计学差异;而女性MNFR显著大于男性,差异具有统计学意义,而MNFR与身高存在着统计学负相关性。结论基于MRI(1.5T)正中神经的解剖测量具有可靠和精度高的特点;国人正中神经CSA存在着性别间差异,和西方人CSA相比差异较大,CSA和身高存在负相关性;CTS的MRI诊断标准应与国人解剖参数相结合。     

基于3D打印技术的复杂胫骨平台骨折内固定手术数字化设计

目的探讨3D打印技术结合数字化技术在复杂胫骨平台内固定植入方案设计中的应用价值。方法收集临床复杂胫骨平
台骨折病例以及常用胫骨平台钢板的CT数据,在Mimics中进行骨折三维重建、虚拟复位以及建立钢板三维模型库,然后进行
内固定方案的数字化设计。3D打印出骨折复位模型以及钢板模型,在3D模型上按照数字化设计内固定方案进行模拟手术。
比较数字化虚拟手术与3D模型模拟手术的内固定植入效果。结果3D模型模拟手术的手术效果与内固定数字化设计方案的
手术效果一致,二者螺钉长度无明显差异（t=-1.594; v=12; P=0.137）。结论3D打印技术结合数字化设计能有效的提高复杂胫
骨平台骨折内固定植入效果。
     

定位装置辅助下四肢深部金属异物的精准定位及取出

目的　探讨新型定位装置在四肢深部金属异物精准定位及取出术中的应用。 方法　选取成人尸体防腐上、下肢标本10侧,置入φ2.0 mm金属球造模65例,分为实验组和对照组,前者为65例异物的实际定位结果,后者为理论上65例异物的定位结果。在定位装置辅助下定位,之后进行薄层CT扫描和三维重建,测量定位偏差距离（D1）,统计不同精度等级的合格定位数,进行卡方检验,获得定位装置的定位精度,记录透视时间（T1）和异物取出时间（T2）。 结果　65例金属异物全部实现精准定位并取出;T1=（46.06±18.44）s,T2=（177.10±65.87）s;该定位装置的定位精度为2.3 mm。 结论　借助定位装置可实现四肢深部金属异物的精准定位及取出。     

腰椎智能医学图像建模系统的构建及精度检验

目的　构建腰椎智能医学图像建模系统,替代分析人员完成有限元建模过程中对腰椎活动度的繁复计算工作。 方法　利用python语言构建一个附和系统,包括录制程序与回放程序。通过Geomagic的偏差分析功能评估智能建模与人工建模二者的偏差分布,并分别构建腰椎的非线性有限元模型,验证模型对有限元分析结果的影响。 结果　本课题建立智能腰椎复位系统,成功构建腰椎体的三维模型。与人工建模进行偏差分析,超过98%的区域0偏差。有限元活动度存在些许差异,经配对t检验,差异无统计学意义（P=0.2）。 结论　利用智能建模系统构建的三维腰椎模型,精确度较高且对有限元分析结果未产生影响。