首页 > 文献资料
-
数字化骨科技术在高等医学教学改革中的应用研究
目的 初步探讨数字化医学技术在高等医学院校学生骨科教学实习的应用效果,为日后临床教学提供参考.方法 选取鄂尔多斯市中心医院骨科实习的临床本科学生120名为研究对象,随机分为教改组及对照组,每组学生60人.教改组应用数字化骨科技术进行教学,对照组应用传统教学方法,对比两组实习生的教学成绩.结果 经过一段时间的教学,对两组实习生的成绩进行统计分析,教改组学生理论知识考试分、教学满意度均高于对照组学生,差异均具有统计学意义(P＜0.05).结论 数字化医学技术在骨科临床教学中有着广阔的应用前景,有助于医学生学习复杂的专业知识,提高教师的教学效率.
-
强度-时间曲线与腰椎间盘突出症的诊断及预后评估
背景:强度时间曲线检查是应用一定参数的电流刺激神经、肌肉,测定神经、肌肉兴奋性并进行定性或定量分析,用于神经、肌肉疾病诊断和判定预后的方法,也是电诊断中比较精确、常用的监测技术,对腰椎间盘突出症的诊断具有一定的意义,但目前对腰椎间盘突出症疗效的评定研究较少.目的:观察分析强度一时间曲线测定对腰椎间盘突出症的诊断及预后评估效果,以便于更好地指导治疗.方法:采用日本欧技技研公司制造的CX-3型电诊断仪对113例腰椎间盘突出症患者进行强度时间曲线测定,并与自身健侧进行对比.以及进行物理治疗后分析.患者分别检测股二头肌107条、腓肠肌101条、胫前肌45条,共253条曲线.患者在通过强度-时间曲线诊断后,均选用牵引、中频、超短波、电针并红外线照射治疗,1次/d,10次为1个疗程,3个疗程后休息10 d,治疗3个疗程后复查强度一时间曲线,并根据临床症状、体征恢复情况进行疗效评估.结果与结论:首次测定强度-时间曲线正常神经支配占36.36%,部分失神经支配为62.85%,完全失神经支配为0.79%,总异常神经支配达63.64%.经物理治疗后,正常神经支配者痊愈显效率为92.86%,异常神经支配者痊愈显效率58.82%.结果提示,强度时间曲线测定对腰椎间盘突出症的诊断、判断神经损伤的程度和评估预后具有实用价值.正常神经支配者治疗效果好,异常神经支配者治疗效果较差.
-
直接数字X射线摄影组织均衡技术在颈胸段摄影中的应用
背景:由于颈胸段侧位摄影时,成像区域的组织厚薄相差大,且重叠多,即使数字X射线摄影具有曝光动态范围大,图像能进行多种后处理的功能,但数字X射线摄影的常规摄影也难以显示颈胸段的解剖结构来了解病情,颈胸段正侧位数字X射线摄影影像质量需要进一步提高.目的:比较应用直接数字X射线摄影组织均衡技术产生的颈胸段图像和直接数字X射线摄影产生的标准数字X射线摄影图像的差别,在颈胸段摄影中探究佳图像质量.方法:从解放军总医院放射科2005-04/2009-08所摄的数字X射线摄影颈胸段影像中按随机数字表法抽取200例作为分析资料,应用直接数字X射线摄影组织均衡技术对标准数字X射线摄影图像进行处理,比较组织均衡图像与标准数字X射线摄影图像的差别.结果与结论:应用直接数字X射线摄影组织均衡技术产生的新的图像,在同一幅图像上下颈上胸段的细节均可清晰显示;标准数字X射线摄影图像需要反复调节不同的窗宽、窗位才能清晰显示下颈上胸段的细节.提示在直接数字X射线摄影中,应用组织均衡技术能明显改善被检体受厚度影响而不容易观察的细节,同时,又不影响其他部位的细节显示.操作简便,可提高诊断率,减少误诊率,减少成本.
-
基于逆向工程技术的人体股骨近端形态参数误差分析
背景:准确描述股骨近端形态特征对髋关节假体设计和假体置入十分关键.目的:基于逆向工程技术,对股骨近端形态参数描述股骨近端形态时产生的误差(简称股骨近端形态参数误差)进行有效分析.方法:基于Mimics软件、Imageware软件,对1例25岁女性健侧髋关节的股骨近端形态参数进行测量、逆向建模,并利用Imageware中差异分析命令进行相关的曲线-点云及曲面-点云差异的计算与分析.结果与结论:该例股骨基于股骨近端形态参数逆向建模后模型与人体股骨点云的整体差异为(1.29±0.99) mm,其中外壁的匹配误差占70.43%,髓腔占21.46%,股骨头占8.11%.股骨近端形态参数误差存在于以下方面:股骨头并不是标准球形;股骨干5个平面皮质骨内、外壁交线简单地认为是圆,或者认为是长短轴方向不变的椭圆;忽视小转子的几何特征的测量.提出以下改进意见:应在测量长短轴长度的同时,补充测量长短轴与正位片平面的夹角;增加小转子几何特征的测量.
-
基于三维重建技术及有限元分析的骨密度测量
背景:为减少有限元分析的运算量,使之更具有临床实用性,前期试验对赋予材料属性进行了探讨,论证了赋予骨骼10种材料属性可以达到有限元分析的要求,同时发现通过有限元分析的方式,可以实现骨密度值的求解.目的:探讨基于三维重建技术及有限元分析测量骨密度的方法,对骨骼有限元分析的一般过程进行一定规范.方法:选用11侧股骨上段标本,对照组直接测量标本的质量;试验组将11侧标本进行高速CT薄层扫描,在Mimics 10.0中进行三维重建,在Ansys中进行体网格划分,在Mimics中赋予10,100,400种材料属性,输出至Ansys计算骨骼中每一种材料属性的体单元体积,根据CT扫描灰度值与骨密度的经验公式,计算标本质量及密度,进行统计学处理.结果与结论:骨密度单因素方差分析结果显示,对照组与赋予10,100,400种材料属性各试验组差异均无显著性意义(P均＞0.28),试验组各组别之间差异均无显著性意义(P均＞0.8).结果提示,该试验方法可定量测量骨骼质量、密度及骨密质和骨松质的比例,赋予骨骼10种材料属性即可达到测量要求,试验结果可为骨质疏松症的骨密度与有限元分析的统一作初步准备.
-
三维有限元腰椎节段模型上模拟拨伸按压手法的生物力学分析
背景:应用计算机技术和有限元法对传统中医推拿手法进行研究,给传统的中医推拿手法研究注入了活力.目的:分析手法治疗腰椎间盘突出症的机制,探求符合生物力学的治疗手法,明确手法治疗腰椎疾患的安全范围.方法:选择成年无腰椎疾患的男性志愿者,年龄28岁,身高170 cm,体质量60 kg.采用CT对L3～S1进行扫描,利用ADINA5.0构件软件,并赋予不同组织不同的材料属性,建立腰椎有限元模型,设定腰椎水平位、后伸10°位、前屈30°位状态,加载拔伸按压载荷,观察腰椎间盘、髓核和纤维环的受力改变情况.结果与结论:在拔伸按压状态下,腰椎前屈30°椎间盘组织的位移应变和应力变化明显,提示在设定的条件下手法治疗腰椎疾患是安全的.
-
计算机辅助设计-快速成型在股骨转子间骨折修复中的应用:与常规手术修复效果比较
背景:计算机辅助设计-快速成型技术的发展,实现了从二维图像到三维实物的飞跃,为临床医生对疾病的诊断、病变点的定位、手术方案的确定提供了重要的依据,使得手术的安全性和手术的质量有了明显的提高.目的:评估计算机辅助设计-快速成型技术应用于股骨转子间骨折手术治疗的临床疗效.方法:选择2008年解放军广州军区广州总医院骨科收治的股骨转子间骨折患者30例,年龄18-55岁,随机分成常规手术组及计算机辅助组,常规手术组仅行术前胫骨结节牵引,计算机辅助组行胫骨结节牵引后提取二维CT数据,计算机辅助设计股骨转子间骨折模型,并模拟骨折复位手术,逆向设计与股骨大转子相吻合的组件,计算机精确设计手术钉道.两组均采用动力髋螺钉内固定,均记录手术时间,术中出血量,术后随访1年并采用Harris评分标准对手术效果进行评估.结果与结论:快速成型建立股骨转子间骨折的1:1实体模型及置钉导向模版,精确地指导手术快速精确实施.快速成型技术做好的模型应用于手术,提高了手术的安全性,与常规手术组比较缩短了手术时间,减少了手术出血量,术后复查X射线见骨折端复位良好,内固定位置良好,应用Harris髋关节评分患者恢复良好,无髋内翻畸形及患肢短缩畸形,显著提高了手术的有效性,均达到了术前的预期效果.相比传统手术存在精确性不足、创伤较大、术中医生和患者需要反复受到射线照射等缺点,计算机辅助骨科-快速成型技术应用于手术具有安全,准确等优点,术前采集图像可术中反复使用,并减少术中医患的放射性损伤.
-
基于Matlab距骨快速图像分割与动画生成的算法
背景:骨科手术导航是利用计算机和机器视觉技术,使医师在计算机屏幕的指导下完成接骨手术.为了后续定位工作的开展,首先必须基于CT图像序列在计算机上对下肢骨进行图像分割、三维重建和动画显示,并对其位姿进行测量.目的:在计算机上快速自动地实现距骨图像的分割、三维可视化及动画显示,为建立新型的足部手术导航系统搭建计算机显示平台. 方法:基于足部CT图像序列,提出下列算法并采用Matlab编程实现:①基于大熵原则对足部图像进行阈值分割以提取其中所有足部骨骼.②将形态学算法与Live-wire算法相结合快速自动地从该足部骨骼图像中分割出距骨.③利用移动立方体法对距骨表面进行三维重建.④采用图形学函数生成与显示距骨旋转的动画场景.结果与结论:实验结果表明,上述算法准确度高且以较少的时间在普通 PC机上实现了距骨的三维可视化工作,可应用于足部手术导航的计算机显示平台中.
-
基于逆向工程/正向设计的三维重建金属对金属全髋表面置换假体
背景:全髋关节表面置换在进行假体装配中,需要与实体绝对匹配的3D模型.目的:通过逆向工程/逆向设计技术三维重建金属对金属全髋表面置换假体.方法:基于三维激光扫描仪所得假体的点云文件,Geomagic软件和3ds max软件再分别进行点云拼接、3D还原、特征提取从而得到全髋表面置换假体的三维可视化结构.结果与结论:逆向工程/正向设计技术能还原假体的三维形态,可真实再现髋臼假体和股骨假体的结构.提示根据逆向工程/正向设计软件系统能准确重建金属对金属全髋表面置换假体.
-
应用Mimics软件建立下颌骨双侧矢装劈开内固定后的有限元模型
背景:双侧升支矢状劈开截骨术是正颌外科常见的治疗方法之一,有限元法成为研究双侧升支矢状劈开内固定后生物力学的重要方法.目的:快速建立下颌骨双侧矢装劈开内固定后有限元模型,寻求一种更为快捷、精确的矢装劈开内固定的三维有限元模型,为研究下颌骨矢装劈开内固定后生物力学打下基础.方法:应用薄层CT,Dicom 标准和Mimics 软件,结合MSC.Patran 三维有限元专用软件对CT 断层影像进行分析处理.结果与结论:建立了精确的下颌骨双侧矢装劈开内固定后三维有限元模型.使用Dicom 标准和Mimics 软件获取三维模型,直接写入MSC.Patran 三维有限元软件,提高了建模效率.提示薄层CT、Dicom 标准的应用使得有限元模型的建立更为精确,同时Mimics 软件直接建立矢装劈开内固定三维模型,极大程度提高了建模效率,为生物力学分析打下基础.
-
人工股骨头置换治疗骨质疏松股骨转子间不稳定骨折的有限元应力分析
背景:通常的力学实验手法基本上无法直接应用于人体且模型间可比性低,对人体的力学行为进行有限元数值模拟就成为深化对人体认识的一种有效手段.目的:运用计算机模拟骨质疏松股骨转子间不稳定型骨折人工股骨头置换,并做置换后股骨及假体的应力分析,评估置换后假体的初始稳定性.方法:对志愿者双下肢进行薄层CT扫描获得股骨数据,图像处理软件Mimics11.1进行图像处理后数据导入建模软件UG4.0建立股骨三维模型;假体柄与股骨间行布尔运算,分为正常关节置换组和转子间骨折人工关节置换组,观察两组材料赋值、定义接触、受力加载、应力分析等情况.结果与结论:人工关节置换改变了股骨的受力方式,股骨转子间骨折关节置换后的假体稳定性较好,在正常载荷下人工关节稳定.
-
骶髂关节脱位钉板内固定与关节拉力螺钉内固定两种置入方法的三维有限元分析
背景:有限元法能对复杂的结构、形态、载荷和材料力学性能进行应力分析比较,模拟的条件更接近正常,结果更加可信,已经是骨科生物力学研究中的重要手段.目的:以有限元分析方法建立骨盆骶髂关节(单侧)脱位模型,比较前路钉板内固定及骶髂关节拉力内固定治疗后的生物力学稳定性.方法:在正常骨盆三维有限元模型的基础上,截断骶髂关节问的骶髂前后韧带(包含骶髂骨间韧带)以及骶结节韧带和骶棘韧带等盆底韧带,造成骶髂关节脱位.分别在前路钉板内固定系统(共2块重建钢板6枚螺钉)及骶髂关节拉力螺钉内固定(2枚拉力螺钉)两种固定方法的模型上,加载后进行非线性有限元分析.计算该加载方式下的骨盆应力、应变及位移的分布情况.结果与结论:建立了高精度骨盆骶髂关节脱位两种内固定的三维有限元模型.通过应力应变云图分析与比较后发现,采用骶髂关节拉力螺钉内固定相对于前路钢板内固定移位的总位移小,应力分布均匀,无明显高度集中现象,固定强度更大,固定后的骨盆更稳定.利用有限元方法分析骨盆骶髂关节脱位两种内固定生物力学稳定性,具有较高真实性、精确度和可重复性,结果与其他生物力学实验结果相一致,能满足临床骨盆损伤研究的需要.
-
正常下尺桡关节三维有限元模型的建立及验证
背景:国内外学者已应用有限元分析在前臂的桡骨骨折及其固定、尺骨骨折及其固定等方面进行了生物力学评价,但还未见应用该方法对下尺桡关节进行生物力学评价相关的文献报道.目的:建立并验证下尺桡关节三维有限元模型,用于临床的生物力学研究.方法:将1名健康男性志愿者右肱骨远端到腕关节中段的CT和MRI图像,导入Mimics10.01和ANSYS10.0中,建立下尺桡关节三维有限元模型,模拟体外生物力学试验,在横向拉伸、轴向压缩、旋前和旋后扭转4种工况下观测下尺桡关节各结构的应力分布,所得结果与文献报道的生物力学实测数据比较验证.结果与结论:所构建的下尺桡关节有限元模型共有333 805个单元,508 384个节点,客观反映下尺桡关节真实解剖形态.所建模型在横向拉伸、轴向压缩、旋前和旋后扭转4种工况下,理论分析结果与生物力学实测数据一致.证实所建的下尺桡关节有限元模型真实性较高,可用于生物力学分析实验.
-
LOGISTIC曲线模型在颈椎病物理治疗过程中的特征表达及与疗效的关系
背景:在先导研究中验证了LOGISTIC模型能够充分地解释颈椎病物理治疗中疼痛症状缓解过程的变化信息,是理想的数学表达模型.目的:分析颈椎病物理治理过程LOGISTIC曲线模型中各数学特征与治疗效果之间的关系,进一步探讨LOGISTIC模型对颈椎病物理治疗过程的表达能力.方法:对一组连续接受10次物理治疗的90例颈椎病根性疼痛患者在治疗过程中连续进行目测类比法疼痛评定,采用前期建立的LOGISTIC曲线模型,分别求得各病例回归曲线的数学特征值,包括拐点和曲率极值点.探讨各数学特征值与治疗有效性和缓解幅度之间的关联.结果与结论:治疗过程中疼痛的缓解程度与拐点位置和第二曲率极值点位置呈负相关(r=-0.460,P<0.001;r=-0.598,P<0.001);与第一曲率极值点位置相关性无统计学意义(r=0.075,P=0.481).说明拐点、第二曲率极值点出现的越早,治疗全过程所能达到的缓解幅度越大;第一曲率极值点出现的位置与治疗中的疼痛缓解幅度无明显关联性.有效病例与无效病例组问拐点与第二曲率极值点位置不同,差异有显著性意义,第一曲率极值点两组间差异无显著性意义.ROC分析可见以第二曲率极值点和拐点作为有效与否的判断指标都能获得较高的曲线下面积,约登指数可以达到0.54-0.64,具备一定的判断能力.说明LOGISTIC曲线模型的数学特征值与物理治疗效果存在明显的关联,LOGISTIC曲线模型对颈椎病物理治疗的过程特征表达充分.
-
骨质疏松股骨三维有限元模型的建立
背景:通常的力学实验手法基本上无法直接应用于人体且模型间可比性低,对人体的力学行为进行有限元数值模拟就成为深化对人体认识的一种有效手段.目的:建立骨质疏松股骨三维有限元模型.方法:根据国人股骨平均参数,选择重度骨质疏松老年男性患者1例,年龄86岁,排除髋关节疾患.通过螺旋CT扫描获得骨质疏松股骨图像数据,将图像数据导入图像处理软件Mimics 11.1进行图像处理,生成股骨骨皮质内、外表面的轮廓曲线;再将轮廓曲线数据导入建模软件Unigraphic NX4.0进行实体建模,得到具有骨皮质、骨松质、骨髓腔的股骨三维模型;将三维模型数据导入有限元分析软件Ansys11.0进行赋值、网格划分、定义接触等操作建立骨质疏松股骨三维有限元模型.结果与结论:建立了骨质疏松股骨三维有限元模型,为骨质疏松股骨限元模型的建立提供了切实可靠的方法,为研究骨质疏松股骨骨折的固定方法、关节置换等创造了条件.
-
髋臼缺损翻修中所用移植材料的有限元分析
背景:髋臼翻修中所用的移植物材料是影响假体稳定的重要因素之一,目前异体冻干骨是较常选用的移植材料.但使用固体颗粒材料修补骨缺损时宿主骨与移植骨之间的缝隙是不可避免的,而这些缝隙可削弱移植骨与宿主骨间的整合过程.使用骨水泥材料可以填补这些缝隙,并且达到快速、完全的固定.但是使用骨水泥代替异体冻干骨颗粒填补假体置入后的空隙对于假体和材料自身应力的影响尚无文献报道.目的:采用有限元法比较分析骨水泥和冻干异体骨颗粒联合三翼翻修假体修复髋臼后的应力分布情况,进而了解选用不同移植材料对三翼髋臼假体稳定性的潜在影响.方法:建立三翼翻修假体及缺损髋臼的有限元模型,翻修假体置入后,缺损部的空隙分别使用骨水泥和冻干异体颗粒骨两种材料填充.于2 158 N和426 N髋关节力作用下,观察移植物自身应力及其对翻修假体应力的影响.结果与结论:在不同髋关节力下三翼髋臼假体金属壳两侧界面的应力变化规律相同,假体所受的大应力取决于髋关节力的大小和方向.翼部应力的分布规律均是由翼的边缘向翼根部逐渐增大,至翼根与球壳连接处为大.使用不同移植材料对假体的应力分布无明显影响,但骨水泥所受的各种应力大于冻干骨颗粒的应力.故从材料的稳定及其对假体长期稳定性的影响方面来看,采用冻干骨颗粒移植修补髋臼缺损要优于骨水泥.
-
全颈椎有限元模型的建立与验证
背景:有限元分析作为数值计算中的一种离散化方法,具有实验时间短、费用少、对身体无任何破坏、力学性能测试全面及可重复实验等突出优点.以往研究多将其集中应用于腰椎模型,由于颈椎解剖结构及损伤机制复杂,稳定性差等原因,颈椎有限元模型研究不多,并且研究只局限于单椎体和运动节段.目的:建立更为真实、有效的全颈椎三维有限元模型,用于临床生物力学研究.方法:对1名既往无颈椎病史健康男性志愿者的颈椎进行CT扫描成像,应用CAD造型软件Solid-Works2003、HyperMesh软件和ANSYS11.0软件,采用四面体网格划分方法,对颈椎周围组织赋予不同的材料特性,引入接触理论和非线性结构计算方法,建立全颈椎有限元模型.在所建模型上加载模拟脊柱的前屈、后伸、左右侧屈、左右旋转6种工况下的生理活动,并与生物力学实验数据进行对比.结果与结论:所建模型共有97 705个节点,372 896个单元.所建立模型在前屈/后伸、左右侧弯、左右旋转6种方向的运动范围,理论分析结果与生物力学实测数据高度一致.证实建立的全颈椎三维有限元模型细腻有效,具有良好的生物逼真度,可应用于临床生物力学分析.
-
以CT三维重建技术测量颈椎椎弓根螺钉的置入参数
背景:因颈椎椎弓根细小,走行方向复杂,个体变异大,椎弓根钉置入时易误伤脊髓、椎动脉及神经根,颈椎节段椎弓根螺钉固定技术的应用和推广受到限制,术前测量椎弓根螺钉置入参数的准确度有待提高.目的:应用CT三维重建技术模拟颈椎椎弓根螺钉置入,获取预植螺钉的椎弓根三维定量解剖数据及置钉参数的方法.方法:将颈椎16排CT扫描的Dicom数据导入Mimics软件和GE后处理工作站,进行颈椎三维重建和图像处理,测量在置入椎弓根螺钉情况下的置钉参数.结果与结论:应用CT三维重建技术可以获得清晰颈椎三维图像,使用软件测量功能可精确地获取预置螺钉的椎弓根管宽度、轴线长度、α及β角;在颈椎椎弓螺钉置入情况下,可测量置钉的水平角度安全范围.通过本方法可模拟手术过程,进行常规方法难以完成的三维测量,获取椎弓根螺钉置入个体化数据,为研究颈椎椎弓根螺钉置入的安全性提供了一种可靠的研究方法.
-
过伸复位治疗胸腰椎单纯压缩性骨折的有限元分析
背景:过伸复位被中医骨伤科临床广泛用于治疗胸腰椎单纯压缩性骨折,其生物力学机制研究尚显不足.目的:应用有限元分析方法探讨了复位过程中各结构的力学特性以及整体的应力特点.方法:依据1例T12椎体单纯压缩性骨折患者的210层Dicom3.0标准的CT图片建立T12椎体单纯压缩性骨折的有限元模型,在对建立的模型的有效性进行验证后模拟过伸复位手法,约束L2下端所有面,给T11椎体上端一个纵向牵引力,分别于T11,T12,L1椎骨棘突顶点给予一个方向垂直朝向椎体、大小为3.0 cm的位移.程序运算后读取压缩椎骨外形改变和应力分布.结果与结论:建立了几何外型逼真、生物力学特性全面的胸腰段椎体压缩性骨折三维有限元模型,复位手法作用后压缩的椎骨表现出明显的过伸,在复位过程中表现的复位机制与传统的生物力学实验相同.利用有限元分析法研究传统手法的作用机制具有实验结果可靠、显示结果直观、节约资源以及手法模拟精确等优点,可广泛应用于骨折手法复位机制的研究.
-
Mimics软件在个体化全髋关节假体翻修中的应用
背景 人工髋关节翻修中髋臼骨质缺损常常是难以定位及定量的,因而利用计算机辅助设计与计算机辅助加工技术进行置换前准备可减少髋臼重建的难度及风险.目的 探讨Mimics 软件在个体化全髋关节假体翻修中的应用及意义.方法 将全髋关节翻修患者髋关节CT 扫描图像数据导入Mimics 软件,重建髋关节三维模型.测量髋关节假体前倾角、外翻角、颈干角、股骨头直径、髋臼壁厚度/直径以及假体松动破碎情况,对髋臼骨质缺损范围进行定位以及定量,同时通过模拟翻修,设计植骨范围,拟植入全髋关节假体规格.结果与结论 通过Mimics三维窗口,精确定位该破碎假体,碎片大纵径预测33.68 mm,距离股骨头假体距离48.93 mm,距离髋臼假体20.14 mm.髋臼选取130.47 mm2可视区域平均阈值339.98,骨质缺损区130.47 mm2可视区域平均阈值-481.25,缺损面积21.41 mm×21.38 mm,根据三维模型评估骨质缺损并分类:AAOS分类ⅠB 型,Gross分类ⅡA 型,Engh分类Ⅰ型.结果 证实,在髋关节翻修中借助Mimics软件可优化置换方案及方式,减少并发症,降低置换风险.
