本文關(guān)鍵詞：CT分辨率對(duì)腰椎松質(zhì)骨顯微結(jié)構(gòu)和力學(xué)參數(shù)評(píng)估的影響，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：骨質(zhì)疏松癥(osteoporosis,OP)是“以骨量減少,骨小梁變細(xì)、斷裂、數(shù)量減少,皮質(zhì)骨多孔、變薄為特征,以致骨的脆性增高及骨折危險(xiǎn)性增加的一種全身性骨病”。如何及時(shí)準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)人椎體骨顯微結(jié)構(gòu)及力學(xué)參數(shù)的改變,對(duì)骨折風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估并指導(dǎo)臨床骨折發(fā)生的預(yù)防十分重要。椎體骨強(qiáng)度受到骨幾何結(jié)構(gòu)、皮質(zhì)骨的致密度、松質(zhì)骨的顯微結(jié)構(gòu)、骨組織的固有屬性等多因素的影響,其中決定椎體骨強(qiáng)度的最主要因素是松質(zhì)骨的顯微結(jié)構(gòu)。骨強(qiáng)度測(cè)量的金標(biāo)準(zhǔn)是骨標(biāo)本的體外力學(xué)實(shí)驗(yàn),由于臨床上不能對(duì)患者骨骼進(jìn)行在體的力學(xué)實(shí)驗(yàn),只能基于骨結(jié)構(gòu)的高分辨圖像建立有限元模型來(lái)無(wú)創(chuàng)的評(píng)估骨的表觀剛度和表觀強(qiáng)度。因此,隨著擁有超高分辨率的實(shí)驗(yàn)室顯微CT發(fā)展,眾多學(xué)者開(kāi)始深入研究如何利用松質(zhì)骨的顯微結(jié)構(gòu)參數(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)表觀力學(xué)屬性的預(yù)測(cè)。已有研究發(fā)現(xiàn),CT得出的結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)分辨率有強(qiáng)烈的依賴性。由于部分容積效應(yīng)的影響,較低的分辨率在計(jì)算顯微結(jié)構(gòu)時(shí)會(huì)出現(xiàn)較大的誤差。但基于臨床實(shí)際工作中的限制,分析高分辨率圖像存在耗時(shí)長(zhǎng),射線劑量高,處理步驟繁瑣等諸多問(wèn)題。我們推測(cè),在理論上存在一個(gè)臨界分辨率,采用該臨界分辨率,既能提高運(yùn)算效率、降低射線暴露計(jì)量,又不降低椎體顯微結(jié)構(gòu)和力學(xué)參數(shù)評(píng)估的準(zhǔn)確性。研究目的:探索不同CT分辨率對(duì)腰椎松質(zhì)骨顯微結(jié)構(gòu)和生物力學(xué)參數(shù)評(píng)估的影響,尋找平衡CT射線輻射劑量、計(jì)算機(jī)運(yùn)算效率和評(píng)估準(zhǔn)確性的最優(yōu)分辨率值,促進(jìn)高分辨率CT成像設(shè)備的臨床應(yīng)用,提高臨床評(píng)估效率。研究方法:采集6具新鮮尸體腰椎標(biāo)本(L5),設(shè)定顯微CT掃描分辨率為14μm,通過(guò)掃描得到人體腰椎L5椎體標(biāo)本松質(zhì)骨顯微CT數(shù)據(jù),通過(guò)合并像素點(diǎn)將顯微CT分辨率降低至28μm~224μm等15個(gè)不同分辨率,分別測(cè)量不同分辨率下,松質(zhì)骨標(biāo)本的結(jié)構(gòu)參數(shù);利用不同分辨率下的松質(zhì)骨CT數(shù)據(jù)建立顯微有限元模型,計(jì)算各正交異性的彈性模量,應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)分析比較結(jié)構(gòu)參數(shù)和力學(xué)參數(shù)在不同分辨率下的差異。研究結(jié)果:1.各顯微結(jié)構(gòu)參數(shù)與分辨率間相關(guān)性不盡相同:(1)BV/TV(骨體積分?jǐn)?shù))和Tb.Th(平均骨小梁厚度)的數(shù)值大小隨著分辨率的降低呈增高趨勢(shì),分別在56μm(P=0.014)和84μm(P=0.003)處開(kāi)始與對(duì)照組產(chǎn)生顯著性差異。(2)BS/BV(骨表面積體積比),Conn.D(骨小梁連接度),Tb.Sp(平均骨小梁間距)和Tb.N(平均骨小梁密度)隨著分辨率的降低呈降低趨勢(shì),分別在42μm(P=0.031)、112μm(P=0.001)、126μm(P=0.028)、154μm(P=0.043)處開(kāi)始與對(duì)照組產(chǎn)生顯著性差異。(3)分辨率的改變對(duì)SMI(結(jié)構(gòu)模型指數(shù))和DA(骨小梁各向異性度)沒(méi)有顯著影響。2.在三個(gè)正交軸向,彈性模量均隨分辨率的降低呈增高趨勢(shì),當(dāng)分辨率大于126μm時(shí),該分辨率下的彈性模量和對(duì)照組存在顯著性差異(P0.05)。研究結(jié)論:不同分辨率對(duì)顯微CT測(cè)量腰椎松質(zhì)骨顯微結(jié)構(gòu)參數(shù)和顯微有限元分析測(cè)試生物力學(xué)參數(shù)有顯著影響。采用相對(duì)較低分辨率(不低于126μm),既可以提高運(yùn)算效率、降低射線暴露劑量,又不降低測(cè)量準(zhǔn)確性,有助于促進(jìn)高分辨率CT成像設(shè)備的臨床應(yīng)用,提高臨床腰椎松質(zhì)骨顯微結(jié)構(gòu)和力學(xué)參數(shù)測(cè)量效率。
【關(guān)鍵詞】：腰椎 顯微CT 有限元分析 結(jié)構(gòu)參數(shù) 生物力學(xué)
【學(xué)位授予單位】：第四軍醫(yī)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：R580
【目錄】：

• 縮略語(yǔ)表5-6
• 中文摘要6-8
• Abstract8-11
• 前言11-13
• 文獻(xiàn)回顧13-29
• 第一部分 CT分辨率對(duì)腰椎松質(zhì)骨結(jié)構(gòu)參數(shù)評(píng)估的影響29-45
• 1 目的30
• 2 材料方法30-34
• 2.1 標(biāo)本的制備30-32
• 2.2 顯微CT掃描32-33
• 2.3 結(jié)構(gòu)參數(shù)測(cè)定33
• 2.4 統(tǒng)計(jì)分析和數(shù)據(jù)擬合33-34
• 3 結(jié)果34-39
• 3.1 CT分辨率對(duì)SMI、DA評(píng)估的影響34-36
• 3.2 CT分辨率對(duì)BV/TV、Tb.Th評(píng)估的影響36-37
• 3.3 CT分辨率對(duì)BS/BV、Conn.D、Tb.Sp和Tb.N評(píng)估的影響37-39
• 4 討論39-44
• 4.1 顯微CT與松質(zhì)骨結(jié)構(gòu)參數(shù)評(píng)估39-40
• 4.2 骨顯微結(jié)構(gòu)參數(shù)評(píng)估與分辨率間關(guān)系40-44
• 5 結(jié)論44-45
• 第二部分 CT分辨率對(duì)腰椎松質(zhì)骨顯微有限元模型生物力學(xué)性能評(píng)估的影響45-58
• 1 目的45-46
• 2 材料與方法46-50
• 2.1 標(biāo)本制備46
• 2.2 顯微CT掃描46
• 2.3 顯微有限元模型測(cè)試彈性模量46-49
• 2.4 數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)學(xué)分析49-50
• 3 結(jié)果50-54
• 4 討論54-57
• 4.1 骨生物力學(xué)性能評(píng)估54-56
• 4.2 CT分辨率對(duì)松質(zhì)骨生物力學(xué)評(píng)估的影響56-57
• 5 結(jié)論57-58
• 小結(jié)58-59
• 參考文獻(xiàn)59-71
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷和研究成果71-72
• 致謝72-73

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 朱興華,侯亞君,尚禹;胞元結(jié)構(gòu)形式、材料性質(zhì)對(duì)松質(zhì)骨力學(xué)性能的影響[J];中國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)報(bào);2004年02期

  本文關(guān)鍵詞：CT分辨率對(duì)腰椎松質(zhì)骨顯微結(jié)構(gòu)和力學(xué)參數(shù)評(píng)估的影響，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：317567