【摘要】：本文基于二維CT橫斷面數(shù)據(jù)、DICOM標(biāo)準(zhǔn)和Mimics軟件實現(xiàn)人體骨骼三維重建,詳細(xì)敘述了醫(yī)學(xué)三維重建的整體思路和具體過程,無創(chuàng)性地重建正常兒童近端股骨、髖脫位兒童股骨與髖關(guān)節(jié)的復(fù)雜形態(tài),所建模型細(xì)致逼真,形態(tài)還原性好,可以被任意旋轉(zhuǎn)并從不同角度觀察。 本文運用Mimics和Ansys軟件導(dǎo)入導(dǎo)出CT橫斷面數(shù)據(jù)并通過Ansys中的APDL語言編程、最終建立三維有限元模型。本文敘述了兒童股骨近端有限元模型和對其分配材料屬性的過程,并根據(jù)CT值—表觀密度—彈性模量間的經(jīng)驗關(guān)系定義材料特性參數(shù)�；贑T數(shù)據(jù)的股骨三維有限元建模方法,其優(yōu)點包括：1可以充分利用CT數(shù)據(jù)所提供的關(guān)于股骨的幾何形態(tài)和材料特性信息,保證有限元分析結(jié)果的精確性；2此方法的材料特性設(shè)置較以往分配單一材質(zhì)的方法更能表現(xiàn)骨骼材料的非均勻性,并且該方法無需確定密質(zhì)骨、松質(zhì)骨和骨髓的分界面,可以大幅縮短建模時間。本文通過對正常兒童股骨近端和髖脫位股骨近端有限元應(yīng)力分析,研究結(jié)果顯示： (1)在相同載荷下髖脫位側(cè)股骨最易變形,所以患有髖脫位和髖關(guān)節(jié)脫位術(shù)后的兒童應(yīng)盡量使其避免受到過大的載荷,防止骨折現(xiàn)象的發(fā)生； (2)兒童股骨上段內(nèi)、外側(cè)尤其是股骨頸內(nèi)側(cè)相當(dāng)于股骨距部位應(yīng)力水平較高,該部位的骨皮質(zhì)最厚而且密度最高,可以承受身體上部的重量在該部位形成的高應(yīng)力而不致疲勞骨折。這種應(yīng)力和骨密度分布方式既符合最基本的力學(xué)原理,又是Wolff定律的又一佐證,再次體現(xiàn)人體內(nèi)各種組織結(jié)構(gòu)和功能的一致性； (3)應(yīng)變與應(yīng)力相一致,根據(jù)應(yīng)力云圖可以看出股骨頸部位應(yīng)力水平較高,當(dāng)受到暴力時最易發(fā)生骨折的部位應(yīng)為股骨頸處。在體育鍛煉和骨折后治療等方面應(yīng)注重這些區(qū)段的保護(hù)。 總之,本研究通過基于CT數(shù)據(jù)兒童股骨逆向工程研究及有限元分析,對比分析了患有髖脫位兒童股骨和發(fā)育正常兒童股骨在雙腿站立、單腿站立以及不同狀況下的生物力學(xué)變化特性,此研究結(jié)果能夠有效評價發(fā)育性髖關(guān)節(jié)脫位股骨近端不同狀況下的變化模式,十分有助于預(yù)測發(fā)育性髖關(guān)節(jié)脫位患兒股骨可能出現(xiàn)的畸形變化發(fā)展。三維有限元方法是一種簡便實用的生物力學(xué)研究方法,可作為實驗生物力學(xué)研究方法的驗證和補充。
【圖文】：

例如能區(qū)分腦脊液和腦組織及區(qū)分腫瘤與其周圍的正常組織。這種革命性技術(shù)顯著地改變了許多疾病尤其是顱內(nèi)病變的診斷方式。在進(jìn)行CT檢查時(如圖2.1所示)，水平軸狀切面 (HorizontalAxialSeetion)是目前最常應(yīng)用的斷層面。斷層層面的厚度與部位都可由檢查人員決定。常用的層面厚度在1.0至101llnl間，移動病人通過檢查機架，就能陸續(xù)獲得能組合成身體架構(gòu)的多張相接影像【’“’，切片越薄獲得影像資料就越準(zhǔn)確。螺旋掃捕軼跡X線翁X線扮遠(yuǎn)誘較遴乙乙乙圖2.1螺旋掃描方式 Fig.2.1ModeofspiralCTscan

人體組織的CT值界限可劃分為4000個分度(灰度)，即一 1000一 +3000，上界為骨的CT值，下界為空氣的CT值，而人體中密度不同的各種組織的CT值則居于一1000一+300OHu的4000個分度之間【”’，，如圖2.2所示。例如，人體軟組織的CT值高于空氣而與水相近，故其CT值介于一IO00Hu~OHu之間。由于CT有高的密度分辨力，所以密度
【學(xué)位授予單位】：東北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號】：R816.92

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本文編號：2664759