發(fā)布時間：2017-04-20 01:07

  本文關(guān)鍵詞：CT分辨率對腰椎松質(zhì)骨顯微結(jié)構(gòu)和力學參數(shù)評估的影響，，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、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性增加的一種全身性骨病”。如何及時準確地發(fā)現(xiàn)人椎體骨顯微結(jié)構(gòu)及力學參數(shù)的改變,對骨折風險評估并指導臨床骨折發(fā)生的預防十分重要。椎體骨強度受到骨幾何結(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,其中決定椎體骨強度的最主要因素是松質(zhì)骨的顯微結(jié)構(gòu)。骨強度測量的金標準是骨標本的體外力學實驗,由于臨床上不能對患者骨骼進行在體的力學實驗,只能基于骨結(jié)構(gòu)的高分辨圖像建立有限元模型來無創(chuàng)的評估骨的表觀剛度和表觀強度。因此,隨著擁有超高分辨率的實驗室顯微CT發(fā)展,眾多學者開始深入研究如何利用松質(zhì)骨的顯微結(jié)構(gòu)參數(shù)實現(xiàn)對表觀力學屬性的預測。已有研究發(fā)現(xiàn),CT得出的結(jié)構(gòu)參數(shù)對分辨率有強烈的依賴性。由于部分容積效應的影響,較低的分辨率在計算顯微結(jié)構(gòu)時會出現(xiàn)較大的誤差。但基于臨床實際工作中的限制,分析高分辨率圖像存在耗時長,射線劑量高,處理步驟繁瑣等諸多問題。我們推測,在理論上存在一個臨界分辨率,采用該臨界分辨率,既能提高運算效率、降低射線暴露計量,又不降低椎體顯微結(jié)構(gòu)和力學參數(shù)評估的準確性。研究目的:探索不同CT分辨率對腰椎松質(zhì)骨顯微結(jié)構(gòu)和生物力學參數(shù)評估的影響,尋找平衡CT射線輻射劑量、計算機運算效率和評估準確性的最優(yōu)分辨率值,促進高分辨率CT成像設(shè)備的臨床應用,提高臨床評估效率。研究方法:采集6具新鮮尸體腰椎標本(L5),設(shè)定顯微CT掃描分辨率為14μm,通過掃描得到人體腰椎L5椎體標本松質(zhì)骨顯微CT數(shù)據(jù),通過合并像素點將顯微CT分辨率降低至28μm~224μm等15個不同分辨率,分別測量不同分辨率下,松質(zhì)骨標本的結(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,計算各正交異性的彈性模量,應用統(tǒng)計學分析比較結(jié)構(gòu)參數(shù)和力學參數(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(骨體積分數(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,分別在56μm(P=0.014)和84μm(P=0.003)處開始與對照組產(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,分別在42μm(P=0.031)、112μm(P=0.001)、126μm(P=0.028)、154μm(P=0.043)處開始與對照組產(chǎn)生顯著性差異。(3)分辨率的改變對SMI(結(jié)構(gòu)模型指數(shù))和DA(骨小梁各向異性度)沒有顯著影響。2.在三個正交軸向,彈性模量均隨分辨率的降低呈增高趨勢,當分辨率大于126μm時,該分辨率下的彈性模量和對照組存在顯著性差異(P0.05)。研究結(jié)論:不同分辨率對顯微CT測量腰椎松質(zhì)骨顯微結(jié)構(gòu)參數(shù)和顯微有限元分析測試生物力學參數(shù)有顯著影響。采用相對較低分辨率(不低于126μm),既可以提高運算效率、降低射線暴露劑量,又不降低測量準確性,有助于促進高分辨率CT成像設(shè)備的臨床應用,提高臨床腰椎松質(zhì)骨顯微結(jié)構(gòu)和力學參數(shù)測量效率。
【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
【學位授予單位】：第四軍醫(yī)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：R580
【目錄】：

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

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 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)對松質(zhì)骨力學性能的影響[J];中國生物醫(yī)學工程學報;2004年02期

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

本文編號：317569