發(fā)布時(shí)間：2020-11-10 00:17

　　 [目的]通過(guò)真實(shí)患者的CT掃描圖片數(shù)據(jù),使用Mimics10.01軟件、Geomagic12、UG8.0三維建模軟件以及Workbench有限元分析軟件的輔助,經(jīng)過(guò)調(diào)整,模型的CVSL和生物力學(xué)性狀驗(yàn)證有效,建立了青少年特發(fā)性脊柱側(cè)彎三維有限元模型。利用該模型,模擬PVCR手術(shù)以探究:1、在PVCR矯形手術(shù)過(guò)程中患者重要椎體的生物力學(xué)變化和移動(dòng);2、矯形螺釘及矯形棒上應(yīng)力云圖分布,對(duì)比術(shù)前術(shù)后椎體,椎弓根受力及位移分布云圖;3、交界區(qū)椎間盤(pán)矯形術(shù)后受力云圖分布。[方法]1利用三維有限元相關(guān)軟件建立嚴(yán)重脊柱側(cè)凸模型以及模型的優(yōu)化。在Mimics10.01軟件中,成功導(dǎo)入志愿者CT模型,初步得到粗糙模型;在Geomagic studio12軟件中,進(jìn)行模型的優(yōu)化,使得到的模型更加光滑且接近真實(shí);在UG8.0軟件中,添加椎間盤(pán)、肋骨、胸骨柄、骨盆,模擬俯臥位椎間關(guān)節(jié)、肋椎關(guān)節(jié)摩擦系數(shù)。2嚴(yán)重脊柱側(cè)凸模型有效性驗(yàn)證。在Mimics10.01軟件中,將所建立的模型與原始患者的CT相比較,驗(yàn)證模型的幾何相似性。通過(guò)將所建立的患者脊柱空間三維體模型進(jìn)行本類(lèi)研究中公認(rèn)的CSVL驗(yàn)證,將分別在Mimics10.01和UG8.0中測(cè)得的脊柱冠狀面和矢狀面的CSVL四組數(shù)據(jù)進(jìn)行列表,并經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)學(xué)專(zhuān)用軟件SPSS19.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析,對(duì)模型的不足之處進(jìn)行微調(diào),保證了本研究所建立的模型與患者實(shí)際脊柱在空間位置上的一致性。對(duì)模型施加前屈、后伸、左彎、右彎、左旋轉(zhuǎn)和右旋轉(zhuǎn)等六項(xiàng)驗(yàn)證,得到模型的FSU數(shù)據(jù),并與前人研究結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,保證了模型在力學(xué)上的有效性。3利用模型模擬PVCR手術(shù),模擬術(shù)中真實(shí)環(huán)境,對(duì)真實(shí)術(shù)中的手術(shù)床、患者皮膚、肌肉等進(jìn)行簡(jiǎn)化建模,且按照真實(shí)情況,固定胸骨和骨盆接觸部位的皮肉,術(shù)中限制模型中骨盆皮膚處與手術(shù)床接觸為零。保證胸廓與椎體間的活動(dòng)度,并真實(shí)模擬關(guān)節(jié)囊潤(rùn)滑作用;模擬矯形:椎弓根釘植入以及置棒。按照術(shù)前計(jì)劃,患者行T12椎體切除,固定節(jié)段為T(mén)3-L4。術(shù)中準(zhǔn)確植入椎弓根矯形螺釘;椎體切除,施加矯形力。[結(jié)果]1模擬PVCR術(shù)矯形結(jié)束后,各椎體均存在三維矯形面的位移,椎體切除后,人為的將連續(xù)的脊柱分為兩段,首先椎體兩斷端呈縱向分離趨勢(shì),在其冠狀位上,椎體切除區(qū)域上段面向凸側(cè)位移趨勢(shì)大于下段;在其矢狀位上,椎體切除之后,下段位移距離大于上段,故椎體切除下段下沉趨勢(shì)大于上段,即遠(yuǎn)端下沉,近端上提。2模擬PVCR矯形術(shù)后矯形棒應(yīng)力值區(qū)間為:0.0050214e7兆帕—0.045217 e7兆帕,其中應(yīng)力值最大區(qū)域?yàn)榻毓菂^(qū)及截骨區(qū)上下兩個(gè)椎體,其應(yīng)力值為0.045217 e7兆帕,其次為臨近矯形區(qū)域,其應(yīng)力值為:0.03145 e7兆帕—0.040193 e7兆帕。矯形棒應(yīng)力最小為端椎區(qū)域,其應(yīng)力值為:0.0050214e7兆帕—0.025121 e7兆帕。矯形螺釘應(yīng)力區(qū)間為:3.1108e7兆帕—2.7961e8兆帕。其中應(yīng)力值最大區(qū)域?yàn)榻?jīng)椎弓根區(qū)域。模擬PVCR矯形術(shù)后矯形螺釘應(yīng)力區(qū)間為:3.1108e7兆帕—2.7961e8兆帕。其中應(yīng)力值最大區(qū)域?yàn)榻?jīng)椎弓根區(qū)域。位于切除椎體下矯形凸側(cè)第一枚矯形螺釘應(yīng)力最大,為2.4577e8兆帕。模擬PVCR矯形術(shù)后,各椎體應(yīng)力最大區(qū)域均出現(xiàn)釘—骨交界區(qū)域。3模擬PVCR矯形結(jié)束后,端椎區(qū)域T2/3及椎間盤(pán)T7/8、T8/9、T9/10上的應(yīng)力較其他椎間盤(pán)的應(yīng)力值要大。交界區(qū)T2/3椎間盤(pán)應(yīng)力較大且較集中于纖維環(huán)外側(cè)。且矯形結(jié)束后,椎間盤(pán)受力最大區(qū)域均位移纖維環(huán)。[結(jié)論]本研究通過(guò)CT三維圖像導(dǎo)入,成功建立符合人體真實(shí)情況嚴(yán)重脊柱側(cè)凸模且驗(yàn)證模型有效性�；谀Ｐ湍MPVCR手術(shù),術(shù)中加入胸廓、胸骨、骨盆、皮膚、手術(shù)床、關(guān)節(jié)囊等術(shù)中客觀存在事物對(duì)手術(shù)的影響,與其他學(xué)者同類(lèi)實(shí)驗(yàn)相比,更加真實(shí)模擬PVCR手術(shù)。本研究所有節(jié)段均植入了椎弓根螺釘,應(yīng)力值的大小代表發(fā)生椎弓根壁骨折破損或者釘棒斷裂的可能性,值越高反映出現(xiàn)椎管內(nèi)侵犯或者斷釘斷棒的可能性越高。模型完成PVCR術(shù)后,患者冠狀面?zhèn)韧褂枰猿C正。當(dāng)患者脊柱矯正到合適位置時(shí),同時(shí)整體的脊柱在向患者頭部的方向Z方向都產(chǎn)生了一定的移動(dòng),也符合在矯形手術(shù)完成后患者都有身高增加這一現(xiàn)象。PVCR矯形術(shù)中,完成全脊椎切除后首先應(yīng)首先短縮脊柱,降低脊髓張力提高脊髓對(duì)脊柱移位的耐受性,保護(hù)脊髓安全。行PVCR術(shù)后,截骨區(qū)域?yàn)樾g(shù)后內(nèi)植物斷裂高危區(qū)域,故術(shù)中行有效的植骨融合,術(shù)后嚴(yán)格囑患者避免重體力運(yùn)動(dòng)。PVCR矯形術(shù)后,交界區(qū)椎間盤(pán)承載較大應(yīng)力且較集中,交界區(qū)椎間盤(pán)變性是導(dǎo)致PJK發(fā)生的主要因素。
【學(xué)位單位】：昆明醫(yī)科大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：R682.3
【部分圖文】：

打開(kāi)Ｍｉｍｉｃｓ軟件后，先導(dǎo)入所要的所有椎體ＣＴ圖片，接下來(lái)，需??要調(diào)整窗寬窗位，此后，進(jìn)行閾值分割，分割結(jié)果保存為蒙板（Ｍａｓｋ）。完成所??要求的閾值的劃分后，需要對(duì)所要求的骨區(qū)進(jìn)行清除與填補(bǔ)，如下圖１．２所示，??在處理前，椎體上存在著許多的空洞，這些空洞在人體中是不存在的，為此必須??將這些空洞完全填補(bǔ)起來(lái)。??圖１．１患者脊柱ＣＴ圖片編輯前后對(duì)比圖??在通過(guò)以上各個(gè)步驟作用后，我們的得到的椎骨模型是由一定數(shù)量的三角片??組成的面網(wǎng)格化模型，它的表面是非常粗糙的，會(huì)對(duì)后期處理帶來(lái)極大的不便，??１３??

ｆｔ?ｆ＊??圖１．?２?ＭｉｍｉｃｌＯ．?０１軟件“Ｒｅｍｅｓｈ”功能運(yùn)行界面??對(duì)于模型中出現(xiàn)不合理的部分，需要修整，以減少質(zhì)量較差的三角片的數(shù)量。??Ｍｉｍｉｃｓ醫(yī)學(xué)圖像處理軟件中自帶“重新劃分網(wǎng)格”、“優(yōu)化所得到的模型三角片”、??“檢查模型中是否存在有相交的三角片”、“Ｓｍｏｏｔｈｉｎｇ光順本模型”功能，目的??是進(jìn)一步去除、修改或重新編輯。質(zhì)量較差、出現(xiàn)釘角的三角片數(shù)量。使得到的??模型盡可能光滑、平整，更接近人體真實(shí)情況。如下圖１．４所示：??圖１．?３?ＭｉｍｉｃｓｌＯ．?０１軟件“Ｒｅｍｅｓｈ”處理前后效果圖??１４??

１．?４．?２采用Ｍｉｍｉｃｓ軟件修整青少年特發(fā)性脊柱側(cè)彎各個(gè)節(jié)段??本研究采用Ｍｉｍｉｃｓ醫(yī)學(xué)圖像處理軟件中自帶的ＦＥＡ模塊中的Ｒｅｍｅｓｈ功能，對(duì)本??模型進(jìn)行初步的修整清潔，這個(gè)功能的運(yùn)行界面如下圖１．?３所示。??／？￡?３?ＳＩＳ?０：?ａ?？：?Ｃ－Ｕ．－ｗ＾?＾?ｉｆ?Ｌｆ?ｅ？?ｉｆ?＾?４＾０?Ｂ??｜＾＞?■??ｌｉｔ??％國(guó)??＿鬆＿??■?」＿．卜，？??ｆｔ?ｆ＊??圖１．?２?ＭｉｍｉｃｌＯ．?０１軟件“Ｒｅｍｅｓｈ”功能運(yùn)行界面??對(duì)于模型中出現(xiàn)不合理的部分，需要修整，以減少質(zhì)量較差的三角片的數(shù)量。??Ｍｉｍｉｃｓ醫(yī)學(xué)圖像處理軟件中自帶“重新劃分網(wǎng)格”、“優(yōu)化所得到的模型三角片”、??“檢查模型中是否存在有相交的三角片”、“Ｓｍｏｏｔｈｉｎｇ光順本模型”功能，目的??是進(jìn)一步去除、修改或重新編輯。質(zhì)量較差、出現(xiàn)釘角的三角片數(shù)量。使得到的??模型盡可能光滑、平整，更接近人體真實(shí)情況。如下圖１．４所示：??圖１．?３?ＭｉｍｉｃｓｌＯ．?０１軟件“Ｒｅｍｅｓｈ”處理前后效果圖??１４??
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前6條

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本文編號(hào)：2877172