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数字人体下肢筋膜重建经线与经络线形态学相似性的计算机化研究
目的 利用计算机自动标识与三维重建技术,探索人体下肢筋膜类间隙结缔组织与经络经线形态位置相似性的证据及规律.方法 获取虚拟中国人男1号(VCH-MI)数据集,截取左腿区域,利用计算机软件,首先提取肌肉信号,完成去噪处理;然后通过边缘检测,求出肌肉轮廓点的凸包;后完成对间隙结缔组织的标记,并对标记的间隙结缔组织利用3D-Doctor软件进行三维重建. 结果通过对虚拟人体下肢间隙结缔组织计算机自动识别标记,并对标记的间隙结缔组织进行三维重建,得到了与传统中医经络图谱描述相似的重建虚拟经线. 结论本实验结果说明,南方医科大学人体解剖学教研室和中山大学科学计算与计算机应用研究所合作开发的将虚拟人体数据集应用于经络研究的计算机工具,可对虚拟人体下肢间隙结缔组织进行自动识别标记,并三维重建出虚拟筋膜经线,在一定程度上避免了筋膜重建手工识别过程中产生的人为因素误差,对于研究人体筋膜类间隙结缔组织与经络是否存在形态位置相关性有重要意义.
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针灸经穴的数字解剖学研究
目的探索人体经穴的解剖学构成和针灸疗法的机制. 方法在男、女图像数据集的基础上,通过图像分割和三维重建,构建了人体全身筋膜结缔组织的网状结构支架,与传统中医针灸疗法的刺激部位进行对比分析. 结果根据筋膜所处的解剖学部位可分为5类:1.真皮的网状层和乳头层致密结缔组织;2.皮下疏松结缔组织;3.肌间隔疏松结缔组织;4.神经血管束疏松结缔组织;5.内脏器官门及被膜疏松结缔组织.将构建的筋膜与中医针灸的刺激部位进行比较,数字人研究结果显示,中医针灸治疗的解剖学基础可能是分布于全身的筋膜结缔组织. 结论人体可能存在由结缔组织筋膜构成的维持机体内环境稳定的功能系统--自体监控系统.该系统可能是针灸疗法的解剖学基础.
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基于体素的健康中国成人概率性弥散张量成像脑图谱的建立
目的 使用计算机医学图像处理技术在标准人脑空间建立基于体素的健康中国成人概率性弥散张量成像(DTI)脑图谱,以期为脑白质的功能研究和相关疾病的诊治提供基础信息. 方法 选择50例健康成年志愿者进行常规MRI扫描,确认未发现异常后,再行DTI扫描,获取相应图像数据.首先使用MRIcron软件包中的相关程序,将原始的DICOM数据格式转换为图像处理所需要的格式,然后运用DtiStudio和DiffeoMap软件,结合自动图像配准算法对DTI数据进行数据预处理、张量计算和图像归一化,后在MATLAB中对图像进行平均计算,构建图谱. 结果 成功构建出基于50例健康中国成人的概率性DTI脑图谱,图谱清晰.各向异性(FA)图和彩色编码图上均可见脑白质结构和纤维束走向,在彩色编码图上以特定颜色代表了不同纤维束的走行方向. 结论 运用图像处理技术可以构建国入概率性DTI脑图谱.该图谱以通用数据格式保存,可被大部分医学图像处理软件及分析软件识别读取,能为研究脑白质正常结构功能及相关疾病服务.
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人脑伏隔核的数字解剖
目的：探讨数字人脑中伏隔核的定位、参数测量及三维显示。方法运用数控铣床完成1例45岁男性标本头部原始数据的采集，断面间距0.5mm。选取包含脑组织的连续横断面图像300幅，利用Photoshop CS软件完成尾状核、壳、伏隔核的图像分割，在重建的连续冠状断面图像上按照哈佛大学医学院的颅脑图像分割方法区分伏隔核，计算伏隔核体积及相关位置信息。利用Amira 3.1.1软件实现尾状核、壳、伏隔核的三维可视化。结果伏隔核及其毗邻结构、常用伏隔核损毁靶点清晰显示。伏隔核体积左侧为972.5mm3，右侧为830.6mm3，左侧大于右侧。伏隔核质心三维坐标，左侧（-11.0，24.4，1.3），右侧（9.3，23.9，1.7）。结论伏隔核的数字解剖能够清晰显示伏隔核的形态，明确伏隔核的体积、位置及毗邻关系。
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数字技术在骨科中的应用
数字技术是指利用现代计算机技术,把各种信息资源的传统形式转换成计算机能够识别的二进制编码数字的技术.目前数字技术之所以重要,就是0和1不仅能够表征各种信息,而且是计算机能够直接识别和处理的唯一数码,也是网络通信传递的数码.随着计算机和网络系统的发展与普及,数字技术已渗入人们生活工作的各个领域.在医学领域中,随着数字技术的广泛应用,促成了诸如数字解剖、数字骨科、数字医学制造、数字影像、数字化诊断与治疗等新理念.
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游离膝降动脉股内侧穿支皮瓣修复四肢软组织缺损
目的 探讨游离膝降动脉股内侧穿支皮瓣修复四肢远端软组织缺损的可行性.方法 对10具尸体行一次性全身动脉造影、螺旋CT扫描及三维重建,观测膝降动脉行程及穿支分布特点.临床应用游离膝降动脉股内侧穿支皮瓣修复四肢软组织缺损11例,皮瓣切取面积5 cm×8 cm～6 cm×15 cm,6例以膝降动脉主干为血管蒂,5例以膝降动脉股内侧穿支为血管蒂,血管全部采用端端吻合.结果 11例皮瓣全部存活,术后随访6～18个月,皮瓣外观及弹性良好,感觉恢复S3级.结论 膝降动脉股内侧皮穿支血管解剖恒定,皮瓣厚薄适中,操作简便,是修复四肢远端皮肤缺损的较好方法.
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数字化解剖方法定位小腿穿支研究
目的 以螺旋CT数据三维重建小腿穿支,对比常规X线片,观测小腿穿支分布特点,为临床提供精确化的立体解剖信息以及为设计穿支皮瓣提供形态学基础.方法 对15具尸体行一次性全身动脉明胶-氧化铅混合液造影,先行X线摄片,应用图像分析软件Photoshop及Scion Image对各穿支体进行分割显示及测量,再行螺旋CT扫描并进一步应用MIMICS 10.01软件行三维重建.结果 小腿共有外径大于0.5 mm的穿支(27±4)支,平均外径(0.8±0.2) mm,平均浅筋膜段蒂长(37.3±18.6) mm,单穿支平均供血面积(49.5±25.5) cm2.数字化小腿穿支模型能够准确地反映穿支之间、穿支与源动脉之间的形态学结构和空间关系.结论 数字化小腿穿支可清晰地反映穿支的几何特征及局部细节,显示穿支的来源与分布特点,不失为研究人体小腿穿支的形态特点及术前设计穿支皮瓣的较好途径.
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逆行螺钉置入固定骨盆耻骨上支骨折的数字解剖学参数
目的 对骨盆3D模型进行数字螺钉模拟及置入,以获取逆行螺钉在耻骨联合下角入钉时的佳通道参数,为临床安全置入螺钉固定骨盆耻骨上支骨折提供理论依据.方法 随机收集解放军总医院CT室于2016年7月-2017年9月归档的50例非骨盆骨折患者的CT图像,导入MIMICS软件重建骨盆3D模型.分别用数字螺钉进行模拟置入,从耻骨结合处开始测量逆行钉道的直径和钉道长度以及钉道与矢状面和冠状面的夹角.结果 男性狭窄区平均直径为(7.54±1.02) mm;女性狭窄区平均直径为(6.23±1.61) mm;以φ4.5 mm数字螺钉模拟置入时,样本中钉道与矢状面、冠状面和横截面的平均夹角:男性[(51.10±3.26°、(8.24±1.33)°、(39.47±2.58)°],女性[(53.44±3.78)°、(8.45±2.15)°、(35.26±4.76)°].结论 根据Nakatani骨折分型,当耻骨上支骨折发生在Ⅰ区时,以耻骨联合下角作为穿针点,参考上述夹角可以获得内侧骨折部分足够的螺钉通道长度.
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数字化测量正常成人男女性髋臼前柱解剖学参数的临床意义
背景:髋臼前柱外形复杂,周围有股动脉、股神经等重要结构,固定螺钉进入髋臼内亦时有发生,目前关于骨盆髋臼前柱骨折钢板内固定技术的定量解剖学资料较少.目的:通过数字化三维重建与测量分析正常成人髋臼前柱切面的数字解剖特点,比较男女骨盆的性别差异.方法:对30例(男女各半)正常成人骨盆行CT扫描,获取数据,利用Materialise Mimics Innovation Suite 16.0软件测量以骨盆界线为参考线切片,以闭孔沟、髂耻隆起、髂前下棘、髂前上棘为参考标志,将男、女各15例(30侧)髋臼前柱自闭孔沟到髂前上棘段对应界线以5 mm为层厚进行切片,切线与界线垂直,切面与前柱上面垂直,测量各切面距离界线5,10,15 mm点到髋臼的切线角度及长度,以及髋臼前后缘到髂前下棘、髂耻隆起和耻骨结节的垂直距离.结果与结论:①髋臼前柱从闭孔沟到髂前上棘切面,侧别间比较差异无显著性意义(P > 0.05);②不论男、女,第5层切面的切线角度小,第6层切面的切线长度长;男、女性别比较除第2层切面5 mm点长度和角度差异无显著性意义外,其余差异均有显著性意义(P < 0.05),女性大于男性;③结果提示:a.不同骨折范围,不同固定钢板位置,其置钉角度和螺钉长度都是动态变化的,因此只能按照以上的区间范围选定,而不能固定到一定数值,准确有效的设计置钉角度和长度应该针对每个患者设计个体化的置钉参数;b.运用 Mimics软件可对成人髋臼前柱骨折的 CT 数据进行三维重建,并可测出多项指标,为髋臼前柱骨折的临床诊治提供理论参考.
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髋臼前柱骨折钢板内固定术前个体化数字模拟及临床应用
背景:骨盆解剖结构复杂,固定难度大,置钉失误会导致严重并发症.因此探索出高效、简单、经济的个体化设计手术置钉参数,成为髋臼前柱骨折固定的关键问题.目的:运用 CT 扫描数据对髋臼前柱骨折重建钢板内固定进行术前设计,并与常规钢板内固定手术进行疗效对比.方法:纳入髋臼前柱骨折患者40例,随机分为2组,数字化设计组20例,常规手术组20例.数字化设计组行骨盆CT扫描,获取数据,利用Materialise Mimics Innovation Suite 16.0软件对髋臼前柱骨折钢板内固定术进行数字化模拟;常规手术组进行常规钢板内固定手术.对比2组患者手术时间、失血量及骨折愈合时间,术后16周对比2组解剖复位比例及髋关节功能评分.结果与结论:①数字化设计组手术时间、失血量、骨折愈合时间、解剖复位比例、髋关节功能评分均优于对照组(P=0.00);②结果表明,与常规内固定手术相比,髋臼前柱骨折数字化三维术前设计对于减少手术时间、减少失血、提高内固定效果具有较好的作用,可为髋臼前柱骨折的临床诊治提供参考数据.
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股骨颈前倾角数字解剖在发育性髋关节脱位手术中的应用
目的 探讨发育性髋关节脱位(DDH)股骨颈前倾角(FNA)的病理改变,并利用髋关节的三维(3D)CT影像指导手术.方法 DDH患儿90例.术前双侧髋关节薄层平扫加3D重建,并指导术中截骨,前倾角》45度作旋转截骨;术后双侧髋关节再行薄层平扫加3D重建,分别计算其FNA,正常侧髋分别与患侧术前及术后比较,90例90髋获得3个月~2 a随访(平均13个月).结果 18个月~6岁组正常侧FNA:(19.40±3.512)度,脱位侧FNA:(68.45±12.272)度,术后FNA:(20.45±2.940)度;》6岁组正常侧FNA:(19.44±3.561)度,脱位侧FNA:(73.49±12.678)度,术后FNA:(18.28±1.931)度.疗效评定采用Mckay髋关节功能评定标准,术后优良率达95.6%.结论 螺旋CT的3D重建方法简单、精确、可重复性强,可作动画、可视化重建,是测量FNA理想的方法,对DDH的治疗具有指导意义.
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基于Wistar与SHR、SHRsp大鼠脑血管数字化解剖数据库构建脑卒中血流动态模型
目的 以自发性高血压大鼠(SHR)和脑卒中易感型大鼠(SHRsp)为模型,以正常大鼠(Wistar)为对照,揭示3类大鼠脑血管的解剖形态.方法 利用Micro-CT获取3类大鼠的脑血管CT值模型,对比校正计算出标准值;采取超微脑血管灌注、亚毫米磨削、超高像素图像采集、三维重建等手段构建出三类大鼠模型的脑血管数字解剖数据库.结果 实现3类正常与异常脑血管解剖形态可视化.结论 可以为脑血管疾病的防治和研究提供了新的一种手段和方法.
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应用4D-CT进行肺通气功能三维分布的研究
目的 探讨利用4D-CT获取肺通气功能三维分布的可行性.方法 患者在自由呼吸状态下进行电影模式扫描,采集一个完整呼吸周期下的胸部CT图像,利用本研究开发的4D-CT重建软件系统获取4D-CT图像；再用三维变形图像配准算法,对4D-CT系列中相邻相位CT进行图像配准、获得从一个呼吸状态到另一个状态变化时肺部CT像素的三维位移矢量,量化分析此三维矢量,从而得到反映呼吸过程中肺部CT像素变化程度的灰度示意图,即通气功能强弱分布；后,将此灰度图伪彩化并与参考CT图像进行融合,再行冠状位、矢状重建.结果 利用三维变形图像配准算法,从4D-CT中获取了任意横断位、冠状位和矢状位的肺通气分布,即肺通气功能的三维分布.结论 用4D-CT获取肺通气功能三维分布完全可行.
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数字化原位子宫动脉血管3D可视化模型的构建及意义
目的 探讨构建女性原位子宫动脉血管3D可视化模型和研究子宫动脉血管的结构特征.方法 采用聚乙烯醇-氧化铈血管造影术进行2例女尸盆腔动脉血管灌注,X线平位摄影、64排螺旋CT扫描后采集数据,导入计算机Mimics10.01重建软件进行子宫动脉血管3D可视化模型构建,观察子宫动脉血管的形态及血供分布情况.结果 ①构建的子宫动脉血管三维模型图像清晰,管道饱满,立体空间感强,均能清晰地显示子宫动脉的4级以上血管,各级分支血管的形态、走行、分布及各血管间的吻合显影清晰,效果满意.2例子宫及附件无实质性病变,为正常子宫.②清晰显示子宫动脉血管网的构建特点:子宫动脉自主干依次发出膀胱支、输尿管支、上行支、下行支等分支动脉；上行支较粗呈弓状沿子宫体侧缘迂曲上行,至宫角处分为宫底支、输卵管支和卵巢支,主要向子宫体和子宫附件供血；下行支较细分布于宫颈及阴道上段,但分布于阴道的血管较少；子宫动脉通过其卵巢支与卵巢动脉相交通；同时子宫动脉的供血还存有着明显的同侧倾向,双侧子宫动脉在子宫的中轴线处有少量细小的交通支.结论 采用聚乙烯醇-氧化铈血管造影术盆腔动脉血管灌注可构建理想的子宫动脉血管网3D可视化模型,为系统研究人子宫动脉血管网的形态结构和血供分布提供了血管解剖学基础.
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骨科医学断层图像的三维重构应用及其纹理特征研究
目的 在已有的骨科多源信息综合管理及特征分析系统基础上,设计开发嵌入式的、可辅助临床的医学断层图像三维可视化模块,研究医学断层图像重构后任意剖切面纹理特征的应用意义.方法 在Visual Studio 6.0开发平台上开发图像三维重构模块；利用数字特征提取功能模块分别提取断层图像重构前和重构后的纹理信息,进行统计学分析.结果 三维重构模块扩展原有数字特征提取模块的应用范围,可有效辅助临床医生观察疾病病灶三维体位,可对三维重构图像的任意切面进行数字化特征提取和研究.结论 经实验研究验证重构图像新剖面的纹理特征有效保留断层图像纹理特征,可用于疾病辅助诊断的研究.
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股神经阻滞的应用解剖学定位研究
目的：为股神经阻滞的定位提供解剖学基础。方法①新鲜成人尸体5具,行羧甲基纤维素/氧化铅水凝胶行一次性全身动脉造影，CT扫描与三维重建。②乳胶灌注标本5具，层次解剖股前内侧区，重点观测股三角内股动脉及其主要分支与股神经的位置关系。结果与股神经阻滞相关的结构位于腹股沟韧带与经股骨大转子的平行线之间，两直线间的距离为(5.8±1.6)cm。股深动脉恰于平行线水平与股神经相交(85%)。结论①股神经阻滞的安全区域位于腹股沟韧带与其平行线之间；②直接体绘制方法可用于对血管及其它器官定位的基础研究。
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尺动脉穿支皮瓣的应用解剖学研究
目的 为尺动脉穿支皮瓣的临床应用提供解剖学依据.方法 观察10具动脉铸型标本.取新鲜成人尸体25具(50侧),行一次性全身动脉造影.通过直接层次解剖,应用图像分析和测量系统Scion image,对前臂内侧区穿支进行定性、定量分析;螺旋CT扫描数据以Dicom格式输入Mimics图像工作站,对尺动脉穿支皮瓣进行三维重建.结果 该区共有外径≥0.5mm的穿支(7.0±2.0)支,外径(0.6±0.2) mm,蒂长(2.7±1.4)cm,单穿支的供血面积(26.0±7.0)cm2.尺动脉除在远端发出粗大的尺动脉腕上皮支,在肱骨内上髁以下8～10crm处也有较粗、恒定的穿支,尺动脉多个穿支相互吻合形成前臂内侧血管链.结论 可以尺动脉近端穿支为基础设计游离皮瓣,以内侧血管链为基础设计长而窄的增压穿支皮瓣也是切实可行的.
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股骨远端LISS钢板固定钉道及远端贴附三维数字化模拟
目的 利用三维数字化重建和逆向工程技术,将LISS钢板与国人股骨远端重建模型匹配,并测量螺钉钉道参数,并探索一种个性化钢板固定手术方法.方法 选自内蒙古医学院第二附属医院影像科非膝关节疾患成人CT连续扫描数据15例,共30侧(股骨大转子下缘至胫骨上1/3,年龄18～41岁,平均32岁),通过将重建钢板和螺钉导入Mimics10.01系统中与重建股骨远端进行配准,测量钢板钉孔位置上螺钉钉道长并检测钢板与股骨远端骨面贴附状况.结果 螺钉钉道长度逐渐增大；重建股骨与钢板贴附实验中,左侧5例不能贴附,右侧7例不能贴附.结论 LISS钢板固定股骨中远端,钉道由上到下逐渐增长,其长度有规律可循,现有产品规格与国人股骨远端解剖参数尚存在一定差异,需进一步改良.
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腰椎椎弓根通道不同外偏角方向变化规律的数字解剖学研究
目的:探讨腰椎椎弓根在0°头尾偏角和不同外偏角方向通道的变化规律.方法:1例健康成人腰椎CT连续扫描数据集,应用Mimics 8.11三维重建腰椎数字解剖模型,将腰椎数字模型导入Surface 10.0,确定椎骨正中矢状切面和经椎弓根中部水平面为0°正交平面,0°水平面为0°头尾偏角参考平面,正中矢状切面为0°内外偏角参考平面,确定左右椎弓根各个方向通道的正投影,获得椎弓根通道的正投影内边界及内边界内、外切圆,获得内切圆在正投影方向经椎板、椎弓根与椎体的通道长度及各内、外切圆圆心坐标值、半径大小,对获取相关数据进行定量分析与可视化显示.结果:L1～5左右椎弓根通道在0°头尾偏角和不同外偏角方向正投影区内边界的内切圆半径随外偏角的增大逐渐增大而后又逐渐减小,其中大半径值对应的角度方向为佳角度方向,外切圆半径没有明显变化;L1-5左右椎弓根通道正投影区内边界内切圆通道长度随外偏角的增大呈逐渐增大趋势.结论:腰椎椎弓根通道大小是随外偏角方向不同而不同的连续的动态变化过程,应用数字技术可以获得其通道大小连续的动态的变化规律,临床应用选择合适直径、长度大小的螺钉及确定佳进钉方向需要依循这一规律.
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肝门静脉左支分支分型的数字化研究及编码分析
目的 探究肝门静脉左支新的分型和研究方法,为肝数字解剖研究提供数据和参考.方法应用Hisense CAS对110例国人上腹部增强CT数据进行肝血管三维重建,准确显示肝门静脉左支的三维图像.分析肝门静脉左支分支的形态特点及分布规律,进行编码并统计分析. 结果 根据门静脉左支走行特点可分为6型:Ⅰ型61例(55.45％),Ⅱ型29例(26.36％),Ⅲ型13例(11.82％),Ⅳ型4例(3.64％),V型2例(1.82％),Ⅵ型1例(0.91％). 结论 Hisense CAS能够准确地显示肝门静脉三维影像,方便进行肝内管道观察,为肝门静脉分支分型的数字解剖学研究提供了很好的工具;针对较大数据的观测,用编码的方法非常方便统计分析.
