強(qiáng)直性脊柱后凸截骨手術(shù)治療中截骨節(jié)段選擇的有限元分析
發(fā)布時(shí)間:2021-03-21 05:46
目的:利用計(jì)算機(jī)輔助軟件探討強(qiáng)直性脊柱炎截骨節(jié)段選擇對(duì)于脊柱穩(wěn)定性的作用,并計(jì)算出生物力學(xué)的分布特點(diǎn),綜合分析后得出結(jié)論,為臨床手術(shù)提供理論依據(jù)。方法:從我院住院患者中篩選出1例強(qiáng)直性脊柱炎患者作為研究對(duì)象,對(duì)患者的脊柱進(jìn)行CT掃描,范圍從頸1椎體掃描到骶尾骨,將掃描數(shù)據(jù)以DICOM格式保存,打開Mimics 17.0軟件,進(jìn)行導(dǎo)入圖像、轉(zhuǎn)換、設(shè)置閾值、區(qū)域增長(zhǎng)以及最后計(jì)算等一系列操作后,建立一個(gè)脊柱后凸三維模型。利用Geomagic Studio軟件對(duì)模型進(jìn)行填充、消除噪點(diǎn)、優(yōu)化,生成修復(fù)后的脊柱后凸幾何曲面模型。使用NX 8.5軟件加入椎間盤和韌帶等組織結(jié)構(gòu),并去除骶尾骨組織,使用肺門-髖軸法計(jì)算單節(jié)段和雙節(jié)段截骨角度,模擬2種不同截骨手術(shù)方式進(jìn)行截骨,并在NX 8.5軟件上對(duì)模型進(jìn)行操作、安裝內(nèi)固定,最后使用有限元分析軟件ANSYS 15.0,查閱相關(guān)文獻(xiàn),對(duì)模型的骨組織和韌帶等結(jié)構(gòu)設(shè)置材料參數(shù),加載載荷,計(jì)算數(shù)據(jù),統(tǒng)計(jì)分析矯形后生物力學(xué)。結(jié)果:建立了兩個(gè)完全不同截骨模式的有限元模型,分別為腰3去松質(zhì)骨截骨術(shù)式和腰3加腰1雙節(jié)段去松質(zhì)骨化截骨術(shù)。其中雙節(jié)段去松質(zhì)骨截骨術(shù)式內(nèi)固定應(yīng)...
【文章來源】:新疆醫(yī)科大學(xué)新疆維吾爾自治區(qū)
【文章頁(yè)數(shù)】:40 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
側(cè)位脊柱后凸X線片
它是由美國(guó) Ansys 公司研發(fā)的,早期在航空、工程建造、以及大型的機(jī)械造應(yīng)用廣泛,目前是使用最多的有限元分析軟件,首先接入前期手術(shù)后的模型,模型設(shè)置材料參數(shù),加載載荷,網(wǎng)格劃分,最后分析計(jì)算數(shù)據(jù)。2.3 強(qiáng)直性脊柱炎后凸三維模型的建立2.3.1 CT 數(shù)據(jù)的獲取使用西門子雙源 CT 對(duì)脊柱進(jìn)行薄層掃描,掃面層厚 1mm,重建厚度 0.5mm共獲得分辨率為 512×512,每像素 0.873 mm 的 CT 斷面二維平面圖像 2434 張,DICOM 的文件形式存儲(chǔ)在硬盤中。2.3.2 CT 二維平面圖像轉(zhuǎn)換為三維空間立體模型打開 Mimics17 軟件中的導(dǎo)入圖像按鍵,選擇保存好的 DICOM 文件,完成轉(zhuǎn)后,軟件會(huì)自動(dòng)設(shè)置冠狀面及矢狀面,設(shè)置二維平面的坐標(biāo)軸,由于不同組織的度是不相同的,選擇骨組織的灰度閾值,具體閾值為最。1250,最大:8525(圖 提取閾值,點(diǎn)擊區(qū)域增長(zhǎng),對(duì)圖像進(jìn)行分割,構(gòu)建每個(gè)椎體的 Mask 層,利用編輯能的去除與模型無(wú)關(guān)的數(shù)據(jù),從而獲得所需的各個(gè)椎體圖像,使用 3D 計(jì)算功能初建立脊柱三維模型(圖 4)。以 stl 文件形式儲(chǔ)存在電腦中。
選擇最佳閾值
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]分析現(xiàn)代機(jī)械工程中有限元法的應(yīng)用[J]. 謝仁杰. 科技與創(chuàng)新. 2016(22)
[2]強(qiáng)直性脊柱炎胸腰段后凸矯形手術(shù)近端固定椎的選擇[J]. 趙志明,姚子明,鄭國(guó)權(quán),王征,王巖. 中國(guó)脊柱脊髓雜志. 2016(10)
[3]腰椎棘突間撐開裝置生物力學(xué)及有限元分析的研究與進(jìn)展[J]. 熊洋,俞興. 中國(guó)組織工程研究. 2016(39)
[4]脊柱后路去松質(zhì)骨截骨術(shù)用于脊柱畸形翻修手術(shù)的安全性和有效性[J]. 楊全中,張雪松,楊曉清,張智發(fā),胡帆琦,張少甫. 中國(guó)脊柱脊髓雜志. 2016(08)
[5]激素誘導(dǎo)去勢(shì)后綿羊骨質(zhì)疏松動(dòng)物模型的椎體微觀結(jié)構(gòu)觀察及力學(xué)性能研究[J]. 崔軼,李軍,陸聲,王毅,何曉清,徐永清. 中國(guó)骨質(zhì)疏松雜志. 2016(07)
[6]強(qiáng)直性脊柱炎后凸畸形手術(shù)相關(guān)研究進(jìn)展[J]. 姚子明,鄭國(guó)權(quán),王征,王巖. 中國(guó)脊柱脊髓雜志. 2016(02)
[7]后路脊柱去松質(zhì)骨截骨治療Pott′s角狀后凸畸形的安全性及有效性[J]. 鄭國(guó)權(quán),王巖,王景明,王征,張雪松,陸寧,毛克亞,崔賡. 中國(guó)脊柱脊髓雜志. 2016(01)
[8]單節(jié)段脊柱去松質(zhì)骨截骨與雙節(jié)段經(jīng)椎弓根截骨矯正強(qiáng)直性脊柱炎后凸畸形的臨床效果比較[J]. 齊鵬,宋凱,張永剛,王巖,崔賡. 中國(guó)脊柱脊髓雜志. 2015(09)
[9]強(qiáng)直性脊柱炎后凸畸形個(gè)性化矯形對(duì)術(shù)后生活質(zhì)量影響的相關(guān)分析[J]. 齊鵬,宋凱,張永剛,王巖,崔賡. 中國(guó)骨與關(guān)節(jié)雜志. 2015(08)
[10]脊柱關(guān)節(jié)炎動(dòng)物模型的研究現(xiàn)狀[J]. 趙金柱,袁偉,徐衛(wèi)東. 中華骨與關(guān)節(jié)外科雜志. 2015(02)
博士論文
[1]強(qiáng)直性脊柱炎診療現(xiàn)狀的臨床研究[D]. 管明強(qiáng).南方醫(yī)科大學(xué) 2014
[2]Lenke 2型特發(fā)性脊柱側(cè)凸有限元建模及三維矯形手術(shù)的有限元模擬研究[D]. 劉祥勝.第二軍醫(yī)大學(xué) 2012
[3]Lenke1BN型特發(fā)性脊柱側(cè)凸有限元模型的建立及后路三維矯形生物力學(xué)研究[D]. 郭超峰.中南大學(xué) 2009
碩士論文
[1]基于逆向工程的空間曲面重構(gòu)及數(shù)控仿真[D]. 林歡.陜西科技大學(xué) 2013
[2]探討強(qiáng)直性脊柱炎早期臨床特點(diǎn)、早期診斷、治療及預(yù)后[D]. 王景豐.天津醫(yī)科大學(xué) 2012
[3]人體頜面部軟硬組織三維建模及其有限元分析[D]. 尹璐璐.第四軍醫(yī)大學(xué) 2010
[4]脊柱后路單側(cè)融合固定對(duì)不同月齡幼兔脊柱生長(zhǎng)發(fā)育影響的實(shí)驗(yàn)研究[D]. 楊永焱.河北醫(yī)科大學(xué) 2007
本文編號(hào):3092444
【文章來源】:新疆醫(yī)科大學(xué)新疆維吾爾自治區(qū)
【文章頁(yè)數(shù)】:40 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
側(cè)位脊柱后凸X線片
它是由美國(guó) Ansys 公司研發(fā)的,早期在航空、工程建造、以及大型的機(jī)械造應(yīng)用廣泛,目前是使用最多的有限元分析軟件,首先接入前期手術(shù)后的模型,模型設(shè)置材料參數(shù),加載載荷,網(wǎng)格劃分,最后分析計(jì)算數(shù)據(jù)。2.3 強(qiáng)直性脊柱炎后凸三維模型的建立2.3.1 CT 數(shù)據(jù)的獲取使用西門子雙源 CT 對(duì)脊柱進(jìn)行薄層掃描,掃面層厚 1mm,重建厚度 0.5mm共獲得分辨率為 512×512,每像素 0.873 mm 的 CT 斷面二維平面圖像 2434 張,DICOM 的文件形式存儲(chǔ)在硬盤中。2.3.2 CT 二維平面圖像轉(zhuǎn)換為三維空間立體模型打開 Mimics17 軟件中的導(dǎo)入圖像按鍵,選擇保存好的 DICOM 文件,完成轉(zhuǎn)后,軟件會(huì)自動(dòng)設(shè)置冠狀面及矢狀面,設(shè)置二維平面的坐標(biāo)軸,由于不同組織的度是不相同的,選擇骨組織的灰度閾值,具體閾值為最。1250,最大:8525(圖 提取閾值,點(diǎn)擊區(qū)域增長(zhǎng),對(duì)圖像進(jìn)行分割,構(gòu)建每個(gè)椎體的 Mask 層,利用編輯能的去除與模型無(wú)關(guān)的數(shù)據(jù),從而獲得所需的各個(gè)椎體圖像,使用 3D 計(jì)算功能初建立脊柱三維模型(圖 4)。以 stl 文件形式儲(chǔ)存在電腦中。
選擇最佳閾值
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]分析現(xiàn)代機(jī)械工程中有限元法的應(yīng)用[J]. 謝仁杰. 科技與創(chuàng)新. 2016(22)
[2]強(qiáng)直性脊柱炎胸腰段后凸矯形手術(shù)近端固定椎的選擇[J]. 趙志明,姚子明,鄭國(guó)權(quán),王征,王巖. 中國(guó)脊柱脊髓雜志. 2016(10)
[3]腰椎棘突間撐開裝置生物力學(xué)及有限元分析的研究與進(jìn)展[J]. 熊洋,俞興. 中國(guó)組織工程研究. 2016(39)
[4]脊柱后路去松質(zhì)骨截骨術(shù)用于脊柱畸形翻修手術(shù)的安全性和有效性[J]. 楊全中,張雪松,楊曉清,張智發(fā),胡帆琦,張少甫. 中國(guó)脊柱脊髓雜志. 2016(08)
[5]激素誘導(dǎo)去勢(shì)后綿羊骨質(zhì)疏松動(dòng)物模型的椎體微觀結(jié)構(gòu)觀察及力學(xué)性能研究[J]. 崔軼,李軍,陸聲,王毅,何曉清,徐永清. 中國(guó)骨質(zhì)疏松雜志. 2016(07)
[6]強(qiáng)直性脊柱炎后凸畸形手術(shù)相關(guān)研究進(jìn)展[J]. 姚子明,鄭國(guó)權(quán),王征,王巖. 中國(guó)脊柱脊髓雜志. 2016(02)
[7]后路脊柱去松質(zhì)骨截骨治療Pott′s角狀后凸畸形的安全性及有效性[J]. 鄭國(guó)權(quán),王巖,王景明,王征,張雪松,陸寧,毛克亞,崔賡. 中國(guó)脊柱脊髓雜志. 2016(01)
[8]單節(jié)段脊柱去松質(zhì)骨截骨與雙節(jié)段經(jīng)椎弓根截骨矯正強(qiáng)直性脊柱炎后凸畸形的臨床效果比較[J]. 齊鵬,宋凱,張永剛,王巖,崔賡. 中國(guó)脊柱脊髓雜志. 2015(09)
[9]強(qiáng)直性脊柱炎后凸畸形個(gè)性化矯形對(duì)術(shù)后生活質(zhì)量影響的相關(guān)分析[J]. 齊鵬,宋凱,張永剛,王巖,崔賡. 中國(guó)骨與關(guān)節(jié)雜志. 2015(08)
[10]脊柱關(guān)節(jié)炎動(dòng)物模型的研究現(xiàn)狀[J]. 趙金柱,袁偉,徐衛(wèi)東. 中華骨與關(guān)節(jié)外科雜志. 2015(02)
博士論文
[1]強(qiáng)直性脊柱炎診療現(xiàn)狀的臨床研究[D]. 管明強(qiáng).南方醫(yī)科大學(xué) 2014
[2]Lenke 2型特發(fā)性脊柱側(cè)凸有限元建模及三維矯形手術(shù)的有限元模擬研究[D]. 劉祥勝.第二軍醫(yī)大學(xué) 2012
[3]Lenke1BN型特發(fā)性脊柱側(cè)凸有限元模型的建立及后路三維矯形生物力學(xué)研究[D]. 郭超峰.中南大學(xué) 2009
碩士論文
[1]基于逆向工程的空間曲面重構(gòu)及數(shù)控仿真[D]. 林歡.陜西科技大學(xué) 2013
[2]探討強(qiáng)直性脊柱炎早期臨床特點(diǎn)、早期診斷、治療及預(yù)后[D]. 王景豐.天津醫(yī)科大學(xué) 2012
[3]人體頜面部軟硬組織三維建模及其有限元分析[D]. 尹璐璐.第四軍醫(yī)大學(xué) 2010
[4]脊柱后路單側(cè)融合固定對(duì)不同月齡幼兔脊柱生長(zhǎng)發(fā)育影響的實(shí)驗(yàn)研究[D]. 楊永焱.河北醫(yī)科大學(xué) 2007
本文編號(hào):3092444
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