【摘要】：目的:利用三維CT重建、逆向工程等計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)設(shè)計(jì)脊柱-骨盆聯(lián)合固定中單側(cè)雙枚髂骨螺釘置釘?shù)淖顑?yōu)釘?shù)?并進(jìn)行有限元分析驗(yàn)證。為脊柱-骨盆固定術(shù)中個(gè)性化置入單側(cè)雙枚髂骨螺釘提供理論和技術(shù)支持。方法:對(duì)1名健康成年志愿者的腰2-骨盆進(jìn)行薄層CT掃描,將掃描獲取的影像學(xué)數(shù)據(jù)以Dicom格式導(dǎo)入mimics16.0軟件中進(jìn)行三維重建后再由solidwork2015軟件建立腰2-骨盆的三維有限元模型。依照既往文獻(xiàn)中髂骨螺釘?shù)闹萌敕较?使用自動(dòng)分割配合部分人工干預(yù)的方法對(duì)脊柱-骨盆模型中的髂骨部分進(jìn)行多層縱向剖分,在每一層剖分面上確定髂骨螺釘置入安全區(qū)的幾何邊界,提取出該安全區(qū)邊界點(diǎn)的二維圖像坐標(biāo),確認(rèn)該邊界內(nèi)可容納的最大內(nèi)切圓,記錄這些圓心的坐標(biāo),之后再利用最小二乘法擬合出最接近這些圓心的空間直線,沿這條直線所生成的螺釘釘?shù)?則被視為幾何學(xué)上最優(yōu)的髂骨螺釘釘?shù)?同法生成第二枚髂骨螺釘?shù)膸缀吾數(shù)?并確認(rèn)這兩條釘?shù)赖奈恢谩⒆畲笾睆胶烷L(zhǎng)度。再利用復(fù)制、平移、旋轉(zhuǎn)工具等生成“自由釘?shù)馈币阅M臨床手術(shù)中使用傳統(tǒng)方式置入的單側(cè)雙枚髂骨螺釘。根據(jù)所需置入的內(nèi)置物尺寸及力學(xué)參數(shù)在Solidwoks2015軟件中繪制出內(nèi)置物模型,依據(jù)設(shè)計(jì)出來(lái)的釘?shù)姥b配腰2-骨盆固定模型。參照既往有限元分析中對(duì)于內(nèi)置物、腰椎、骨盆的皮質(zhì)骨、松質(zhì)骨、椎間盤、纖維環(huán)、髓核、韌帶、關(guān)節(jié)面軟骨等結(jié)構(gòu)進(jìn)行賦值和網(wǎng)格劃分。分別對(duì)按照“幾何釘?shù)馈焙汀白杂舍數(shù)馈敝冕數(shù)募怪?骨盆模型在前屈、后伸、側(cè)屈、旋轉(zhuǎn)等工況下模型的整體位移、應(yīng)力以及螺釘?shù)膽?yīng)力進(jìn)行觀察以及驗(yàn)證使用“幾何釘?shù)馈狈椒ㄖ萌雴蝹?cè)雙髂骨螺釘?shù)目尚行?對(duì)比并確定脊柱-骨盆定中單側(cè)雙髂骨螺釘置釘?shù)淖顑?yōu)釘?shù)�。結(jié)果:成功建立了正常成年男性腰2-骨盆的三維有限元模型,并在該模型的基礎(chǔ)上利用“幾何釘?shù)馈狈椒ń⒘思怪?骨盆固定中單側(cè)雙枚髂骨螺釘?shù)摹皫缀吾數(shù)馈焙汀白杂舍數(shù)馈蹦Ｐ?并對(duì)兩種釘?shù)滥Ｐ瓦M(jìn)行了有限元分析驗(yàn)證。其中“幾何釘?shù)馈蹦Ｐ蛽碛泄?jié)點(diǎn):709411個(gè),四面體單元:416673個(gè);“自由釘?shù)馈蹦Ｐ蛽碛泄?jié)點(diǎn):725525個(gè),四面體單元:416793個(gè)。結(jié)論:“幾何釘?shù)馈奔夹g(shù)可以成功的應(yīng)用在單側(cè)雙枚髂骨釘?shù)尼數(shù)涝O(shè)計(jì)和建立中,所建立的“幾何釘?shù)馈摈墓锹葆斴^傳統(tǒng)髂骨螺釘擁有更準(zhǔn)確的置入路徑以及更深的置入深度。并且在后伸、旋轉(zhuǎn)等工況下“幾何釘?shù)馈摈墓锹葆斴^傳統(tǒng)髂骨螺釘具有更高的抗疲勞、抗旋轉(zhuǎn)以及整體穩(wěn)定性,并且單側(cè)的雙枚髂骨螺釘間的應(yīng)力分布也更加均衡,是一種良好的單側(cè)雙枚髂骨螺釘?shù)闹萌敕绞健?br> 【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：R687.3;TB115
【圖文】：

6內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文（20志愿者取仰臥位，使用 64 位螺旋 CT 對(duì)其腰 2-骨盆區(qū)域進(jìn)行水平薄層掃描，得圖像數(shù)據(jù) 500 張，并以 DICOM 格式導(dǎo)出。1.2.2 將提取到的圖像數(shù)據(jù)輸入 Mimics20 軟件處理將 1.2.1 中提取的 500 張 DICOM 格式的脊柱-骨盆水平截面圖像輸入至 Mimics2件中，并將圖片以冠狀位、水平位、失狀位方向顯示。（見圖 1）

內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文（2019） 圖 2.閾值分割后的脊柱-骨盆三種截面圖1.2.4 區(qū)域增長(zhǎng)及三維輪廓的獲取使用閾值分割粗略提取出的骨骼結(jié)構(gòu)較為籠統(tǒng)，需要三維重建的目標(biāo)結(jié)構(gòu)與其余的結(jié)構(gòu)均包含在內(nèi)，個(gè)別骨骼結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)與真實(shí)人體結(jié)構(gòu)尚有很大差距，如各個(gè)的上、下關(guān)節(jié)凸間的縫隙較為狹小，單純閾值分割無(wú)法將關(guān)節(jié)凸關(guān)節(jié)相互分割開來(lái)默認(rèn)關(guān)節(jié)凸間依靠骨性結(jié)構(gòu)相連接，這與實(shí)際情況顯然是不相符的，并且此時(shí)的骨型結(jié)構(gòu)邊緣粗糙，甚至存在部分空洞，因此我們需要利用區(qū)域增長(zhǎng)以及“Edit mask能對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步處理，將本實(shí)驗(yàn)中不需要的骨性結(jié)構(gòu)如：雙側(cè)股骨等去除，保留三維重建的目標(biāo)結(jié)構(gòu)，并細(xì)化處理骨骼結(jié)構(gòu)的邊緣、填補(bǔ)空洞，將腰椎各個(gè)關(guān)節(jié)凸骨性連接去除（見圖 3）。再進(jìn)行一系列蒙版編輯、布爾運(yùn)算等處理后生成腰 2-骨型的三維模型輪廓（見圖 4），并以 STL 格式文件導(dǎo)出。

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