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3D打印技术完成牙根吸收牙列模型制作病例1例
1 病 例患者,女,23岁,主诉"牙列前突不齐影响美观,要求隐形矫治"于2016年3月就诊于中日友好医院口腔正畸科.患者既往身体健康,无口腔不良习惯及全身系统性疾病,有正畸治疗史,15岁于外院行拔牙矫治,矫治周期2年.
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3D打印技术在复杂肝胆管结石病中的应用价值
目的 将患者的CT影像转化为数字模型文件,应用成熟的3D打印技术,合成患者病变部位解剖、颜色等相同的模型,通过模拟合成来预防术中突发状况以及术后并发症的发生.方法 选择2015年6-12月在该院收治的复杂肝胆管结石病患者42例,根据患者是否自愿行3D打印技术,分为观察组和对照组,分别给予3D打印技术辅助外科手术治疗和常规的CT影像学资料辅助外科治疗,对比两组患者的临床相关指标、结石残留率以及并发症的发生情况.结果 观察组患者在手术时间、术中出血量、术中输出血量、住院天数以及肝脏血流阻断时间等方面和对照组相比较差别显著;观察组患者的即刻结石残留率、终残留率分别为8.33％、4.17％,对照组患者分别为44.44％、27.78％,差异有统计学意义(P＜0.05);观察患者并发症发生率为4.17％,对照组发生率为38.89％,差异有统计学意义(P＜0.05).结论 3D打印技术辅助复杂肝胆管结石术可以提高手术的完成时间、减少出血量,同时减少并发症的发生率加快患者的康复,值得在临床广泛应用.
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01专题
快速成型3D打印技术是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。《3D 打印技术的发展与在医疗器械中的应用》一文围绕着3D 打印技术概况、3D 打印在医疗器械中的发展应用等方面，介绍了3D打印技术已率先在医疗器械领域获得应用上的突破，可利用3D技术打印出人体的各个器官，这对于器官移植等医疗技术的发展会起到积极的推动作用。
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丹参水提液热物性参数测定及模型建立
目的 测定丹参水提液在不同温度、不同浓度下的导热系数以及不同浓度下的比热容,建立提取液的导热系数-温度、导热系数-浓度、导热系数-温度-浓度及比热容-浓度的数学模型.方法 采用瞬时双热线法导热系数仪、电热法比热容测定仪测定导热系数和比热容.运用Excel、1stOpt、MATLAB等数据处理软件对实验数据进行分析.结果 建立用白利度来方便、准确表征浓度的方法.初步确定丹参水提液的导热系数与温度、浓度的关系均呈线性负相关(λ=a-bT,λ=a-bC),且温度、浓度对导热系数的影响存在一定相互作用,λ=a-bC-cT-dCT可以作为温度、浓度对导热系数的综合作用模型.初步确定丹参水提液的比热容与浓度呈线性负相关(cp=a-bC).结论 丹参水提液在不同温度、浓度条件下的导热系数和比热容差异较大,建立相关模型能够很好地表征其热物性的变化规律,对中药制药过程的热特性分析和中成药生产设备的选型和设计、生产过程控制等具有指导意义.
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帕金森病的数字模型可能加速新药研发
患有帕金森病的患者遭受肌肉僵硬、震颤、身体行动缓慢的痛苦,更为严重丧失机体的行动能力.
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跟骨骨折Sanders分型数字化模型的初步建立
目的：在正常人CT薄层影像数据基础上建立跟骨骨折Sanders分型的数字化仿真模型。方法对1名既往无先天性足部病史及外伤史，常规体格检查和影像学检查排除足部异常病变，并同意参加研究项目的健康成年男性志愿者行足跟部64层螺旋CT扫描，采用Mimics 10.01软件进行断层影像(Dicom文件数据)分割处理，重建完整跟骨3D模型；基于Sanders分型原则，采用Mimics 10.01软件的“Simulation”模块对跟骨模型进行骨折造模并输出STL文件保存，将输出的模型通过Cult3D Designer软件的Web插件植入网页进行虚拟现实显示。结果跟骨骨折的Sanders分型数字化仿真模型具有直观、立体和逼真的展示效果，而植入网页后的模型可进行任意方位和不同角度的观察。结论数字化模型的建立有助于增强外科医生对跟骨骨折Sanders分型的准确理解，而基于Web的交互式虚拟现实技术可用于术前方案演练和远程会诊、教学。
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肝周下腔静脉流体力学分析
目的 建立肝周下腔静脉模型,分析其血流量以及血流类型.探讨保证肝后下腔静脉血流通畅的小管径.方法 首先收集120例患者临床及CT数据,并建立肝周下腔静脉数字模型.然后根据上述数据,建立肝后下腔静脉体外流体力学实验平台.以猪血作为研究流体,水流作为对照,在不同流体条件下测量肝后下腔静脉两端压强差并观察血流状态,同时根据上述数据,使用ANSYS 13.0软件模拟肝周下腔静脉血流类型.结果 肝周下腔静脉是一个中间略微突出的柱形立体结构.在大管径、低流量时,血流在肝后下腔静脉两端产生的压强差高于水流;而在小口径、高流量时血流所产生的压强差低于水流.若要将两端压强差控制在5 cmH2O(500 kPa),当肝后下腔静脉内流量为3 000 ml/min时,其小管径为10 mm;流量为5000 ml/min时,小管径需要达到12 mm.多数情况下肝后下腔静脉内血流为层流,少数为过渡流,未发生湍流.而水流多见湍流,部分为过渡流,少见层流.结论 为保证肝后下腔静脉血流通畅,应维持有效的心脏负荷,肝后下腔静脉小管径为10 mm.对于肝及肝后下腔静脉损伤患者,在全肝血流阻断的情况下,维持肝后下腔静脉血流,且管腔愈接近生理状态,对患者循环影响愈小.
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基于CT胶片的个体化腹膜后腔三维数字模型的建立及临床应用研究
目的 应用数字医学技术,利用患者已有的外院CT胶片构建腹膜后腔三维数字模型,探讨医疗资源共享与再利用的可行方法及应用价值. 方法 携外院CT胶片并拟在我院接受后腹腔镜手术治疗的患者85例,扫描CT胶片(含动脉、静脉及延迟期),经计算机图像处理,终生成含病灶的腹膜后腔三维数字模型,术时全程验证并参与个性化导引.同时对其中53例肾肿瘤病例根据层厚分为A组34例(层厚5 mm),B组19例(层厚＞5 mm),观察肾蒂动、静脉显示符合率,并进行比较. 结果 85例个体化腹膜后腔三维数字模型均成功建立,可自由地进行观察,病灶与周围重要解剖结构的大体形态及空间位置符合术中所见,较好地参与及实现了术中个性化导引.A、B组肾蒂血管符合率分别为82.4％ (28/34)、52.6％ (10/19),差异有统计学意义(x2=5.306,P=0.021).结论 基于5 mm层厚的常见CT胶片可重建出具有一定精细度与准确度的腹膜后腔三维数字模型.该方法不仅有效避免了不必要的重复检查,为医学影像资源共享和再利用的实现提供了新思路,更将CT所含信息呈现为三维形式以便参与术前规划与术中导引,具有一定的临床应用价值.
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胃食管反流病患者牙齿表面缺损的定量研究
目的 本研究测量胃食管反流病患者牙齿数字模型的轮廓变化,为胃食管反流病患者牙体硬组织的定量变化提供临床依据.方法 胃食管反流病和正常人群各15名,分别制取0和6个月数字模型,比较牙齿表面形态变化.结果 胃食管反流病患者和正常人群各15名,其中1名胃食管反流病患者失访,共580颗牙齿纳入研究.胃食管反流病患者平均牙齿表面硬组织缺损(12.07 ± 1.85)μm高于正常人群组(3.23 ± 0.48)μm,牙齿硬组织缺损量与胃食管反流病相关(t=3.193),在胃食管反流病患者中,牙齿的咬合面、腭/舌面硬组织缺损量大于颊面.结论 6个月临床观察发现胃食管反流病患者的牙齿表面硬组织缺损量大于正常人群.在胃食管反流病患者中,牙齿的咬合面、舌/腭面硬组织缺损量大于颊面.
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间接粘结中托槽转移精确度的比较
目的 比较间接粘结技术中使用两种不同转移托盘及不同牙列拥挤度时的托槽转移精确度.方法 收集30名患者的上颌或下颌硬石膏模型,各取2付,在之后的托槽转移步骤中根据用单层膜片和双层膜片制作间接粘结的转移托盘,分为A、B两组;根据其牙列拥挤度、1为轻度及以下拥挤,2为中度拥挤,再分为A1、A2、B1、B2组,每组中各有15付模型.模型上粘结托槽后经CBCT扫描并重建数字化三维模型,分别用单层膜片(A1、A2组)和双层膜片(B1、B2组)制作间接粘结的转移托盘,将转移托盘重新放回初始模型完成托槽粘结,再次经过CBCT扫描并重建数字化三维模型,通过Geomagic软件比对前后的数字模型,比较托槽位置在转移过程中的变化程度.结果 托槽转移前后的大距离及平均距离各组之间无统计学差异(P＞0.05),B组平均距离的标准差大于A组,且差异有统计学意义(P＜0.05).B2组平均距离的标准差大于A1、A2、B1组,差异有统计学意义(P＜0.05).结论 使用单层膜片和双层膜片的间接粘结技术托槽转移精确度无显著差异,单层膜片的稳定性更佳;牙列拥挤度增大会使托槽转移的稳定性下降.
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三维数字模型测量在ABO客观评分系统的应用评价
目的 通过比较三维数字模型测量和传统石膏模型测量的差异,探讨三维数字模型测量在美国正畸专家认证委员会(ABO)客观评分系统(OGS)应用的可重复性和准确性.方法 选择常规正畸治疗后的石膏模型30副,采用3Shape D810激光扫描仪扫描生成数字化模型,用计算机软件进行三维数字模型测量;原石膏模型经修整制作成标准石膏模型,用于传统石膏模型测量.测量项目包括ABO客观评分系统中的7项标准,即牙齿排列、边缘嵴、颊舌向倾斜、咬合接触、咬合关系、覆盖和邻接关系.根据测量结果计算每项标准的得分及总得分.所有测量均由第一作者本人完成,先进行数字模型测量,2周后重复测量1次,数字测量结束2周后进行石膏模型测量,同样于2周后重复测量1次.用Wilcoxon法检验和比较两种方法的可重复性,并比较两种方法的测量结果.结果 对于两种方法的可重复性检测结果显示,ABO-OGS总得分及各项标准的得分在两次测量结果中差异均无统计学意义(P＞0.05);对两种方法可重复性的比较发现,三维数字模型测量在牙齿排列(Z=-3.158,P=0.002)、颊舌向倾斜(Z=-2.555,P=0.011)和咬合接触(Z=-3.150,P=0.002)三项标准的得分及总得分(Z=-2.217,P=0.027)的差值小于传统石膏模型测量;比较两种方法的测量结果发现,三维数字模型测量在牙齿排列(Z=-3.105,P=0.002)、咬合接触(Z=-2.415,P=0.016)、覆盖(Z=-2.818,P=0.005)三项标准的得分和总得分(Z=-4.149,P＜0.001)高于传统石膏模型测量.结论 在ABO客观评分系统应用中,三维数字模型测量比传统石膏模型测量具有更好的可重复性和准确性.
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感冒退热颗粒提取液热物性参数的测定及模型的建立
目的：测定感冒退热颗粒提取液在不同温度、不同浓度下的导热系数以及不同浓度下的比热容，建立提取液的导热系数－温度、导热系数－浓度、导热系数－温度－浓度及比热容－浓度的数学模型。方法采用瞬时双热线法导热系数仪、电热法比热容测定仪测定导热系数λ和比热容cp。运用 Excel、1stOpt、MATLAB 等数据处理软件对实验数据进行分析。结果初步确定中药提取液导热系数与温度、浓度的关系均为线性负相关（λ＝a －bT，λ＝a －bC），且温度、浓度对导热系数的影响存在一定作用，λ＝a －bC －cT －dCT 可以作为温度、浓度对导热系数的综合作用模型。初步确定中药提取液的比热容与浓度呈线性负相关，可表示为 cp ＝a －bC。结论本文以感冒退热颗粒提取液为考察对象，表明中药提取液在不同温度、浓度条件下的导热系数和比热容差异较大。感冒退热颗粒提取液热特性的考察及相关模型的建立，为中药及天然药物提取液在热物性参数方面研究提供了数据支持及理论指导，对中成药生产设备的选型和设计、生产过程控制等具有指导意义，对中药生产关键技术的研究提供数据支持。
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基于CT的腹膜后腔个体化三维数字模型建立初探
目的 探讨基于CT数据建立腹膜后腔个体化三维数字模型的方法及意义.方法 获取46例泌尿外科肾上腺及上尿路疾病患者的腹部增强CT断层扫描图像原始数据(含动脉期、静脉期、延迟期),利用Mimics 10.01软件对病灶及其周围重要组织、器官进行图像分割、配准及三维重建,并与术中图像比较.结果 成功建立腹膜后腔个体化三维数字模型,通过旋转、缩放、点距及角度测量等操作,可清晰、直观地单独或联合显示病灶与周围重要组织器官的空间位置及相互关系,与术中所见相符.结论基于增强CT数据,可逆向重建出以非骨性结构为主,兼具疾病分类特点及个体特征的腹膜后腔三维数字模型,将为肾区个体化手术方案的制定及生物力学研究提供形态学参考和模型基础.
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个体化三维数字模型在内镜经鼻颞骨岩部解剖中的应用研究
目的 分析3 D-DM用于内镜经鼻颞骨岩部解剖中的价值.方法 随机选取23例成人头部标本,对其头部46侧进行灌注,行CT扫描,利用3 Dview计算机软件对这些图像进行3 D-DM个体化重建.结果 通过对个体化3 D-DM测量结果 进行比较,3 D-DM测量到的圆孔距离眶下裂长度,圆孔距离翼管开口、卵圆的长度及颧弓根距离耳蜗的长度相比,P＞0.05,差异不具有统计学意义.结论 3 D-DM具体展示其优势,体现应用于内镜经鼻颞骨岩部解剖中的临床使用价值,对临床以及科研具有重要意义.
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股骨头坏死钽棒支撑植入术模拟及有限元模型的建立
目的：模拟股骨头坏死钽棒支撑植入术的手术操作流程，建立股骨头坏死钽棒支撑植入术的三维有限元模型，并模拟股骨轴向受力状态的应力分布。方法：成年女性ARCO II股骨头坏死1例，做骨盆的CT扫描，运用MIMICS 15.0对骨盆进行三维重建，按手术需求采用Pro/Engineer 5.0设计克氏针和钽棒三维模型，然后模拟钽棒支撑植入术的操作过程，接着利用ANSYS 12.0对建立股骨头坏死钽棒支撑术的有限元模型。结果：重建了坏死区域的部位、形状和大小，模拟了钽棒支撑植入术的操作流程，建立了股骨头坏死钽棒支撑植入术有限元模型节点共129968个，单元共92426个。结论：为进行目的明确的定向研究和临床带教提供了高仿真性的数字模型；也为术前的手术模拟和生物力学分析提供了精度高的有限元模型。
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三维CT定量分析在口腔医学中的应用
口腔医学中所涉及的疾病众多,而对疾病的检查方法中就影像学检查就有超声、数字血管减影、X线、全景片、CT和磁共振成像(MRI).口腔颌面部解剖结构精密,功能复杂,由于窦腔较多,无论是X线还是全景片显示的结构前后重叠,常影响诊断和治疗甚至是功能修复.而普通CT显示的是某一层面,组织的结构情况图像清晰,但提供的仍是二维图像,缺乏立体感.三维CT是将连续断层CT扫描的信息,经计算机处理创建出立体图像,伪影明显减小,可以立体直观地显示复杂的解剖结构及病变情况,通过三维CT作定量分析,利用不同轴面的旋切,可以制作出立体动画,通过综合分析对疾病作出正确的诊断和治疗,因为定量分析是依据统计数据建立数字模型,并用数字模型计算出分析对象的各项指标、及其数值的一种方法.现结合临床工作分析报告如下.
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中医方剂内在规律探究
方剂组成不是药物堆砌,也不是将药效相加,而是根据病情需要,在辨证立法基础上,按照一定组织原则,选择适当药物组合.构成方剂的药物组分包括君、臣、佐、使四个部分,它概括了方剂的结构和药物配伍的主从关系.方剂学是系统性知识体系,配伍规律是其灵魂,借助数学方法对内在规律和方剂配伍规律进行分析和研究,对中医发展和规范化及指导临床应用及中医现代化进程发展有重要意义.中医方剂各药物间存在量效关系、药效关系、证效关系、候效关系等;遵循阴阳五行学说,不同病症对应不同方剂,也可相同方剂,每个方剂都符合某一相同的内在规律.
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64层CT造影断层图像虚拟技术和CT仿真结肠镜的临床应用
背景:虚拟内窥镜能够充分显示结肠的解剖形态以及病变部位,并从狭窄、梗阻处两端观察肠腔的解剖和病变.结合三维图像还可了解肠壁以及腔外的情况,更有利于肿瘤的定性以及分期诊断.目的:探讨64层CT造影断层图像虚拟技术和64层螺旋CT三维成像与仿真内镜在结肠肿瘤诊断中的应用价值.方法:应用Philips/Brilliance 64 CT对10例术后病理标本证实的结肠癌(8例)和结肠息肉(2例)进行容积扫描.Mimics软件用Marching Cubes算法对肠管进行面绘制及用虚拟内镜法重建三维图像及基于CT造影二维图像对大肠及周围结构等各种组织进行三维重建,并与Brilliance workspace工作站三维成像和仿真内镜结果相比较.结果与结论:10例三维成像效果良好,虚拟内镜与CT仿真内镜显示基本一致.虚拟结肠镜结合多结构数字模型重建可以提供更多信息,有助于病变的准确定位,能准确反映其复杂的解剖结构及空间毗邻关系.说明64层CT造影断层图像虚拟技术能达到与CT仿真内镜结合三维成像同样的敏感性和特异性,加上各种组织三维重建技术可以提供较仿真内镜更丰富的信息.
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踝关节内翻的有限元力学分析
背景:近年来,骨科生物力学领域的研究不断成熟和发展,研究方法多采用有限元分析软件.作者检索文献发现国内外学者对于踝关节的研究也日益增多,但是所见研究均为静态状态,而且对于非中立位相踝关节损伤的研究鲜有报道.目的:对已建立的踝关节数字模型进行有限元力学分析,观察踝关节在不同内翻角度时,其组成骨在不同空间维度上的位移、剪切力变化及应力变化规律,探讨内翻时踝关节的损伤机制.方法:经Mimics、Geomagic和Ansys处理后,生成的踝关节三维数字模型导入软件Ansys中,经过约束条件、施加载荷、求解试算等阶段,对不同内翻角度时的踝关节各组成骨进行有限元分析.结果与结论:实验模拟了踝关节内翻角度在10°,15°,20°,25°,30°,45°,60°,70°,80°,85°的10种不同工况,分别对踝关节进行有限元力学分析,得到其各组成骨在不同空间维度上发生的位移、剪切力和应力分布情况.分析数据,发现其所发生位移、所受应力及剪切力均随着内翻角度的增加不断增加,大应力分布区即外踝、距骨滑车髁间线外侧部,为临床上常见发生骨折的部位.随着内翻角度的增加,距骨x轴上发生的位移增加,从而影响整个踝关节的应力分布.
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踝关节三维有限元数字模型的建立
背景:对于踝关节的生物力学的研究日益成为热点,也从以往传统的生物力学已发展到有限元力学分析.目的:建立踝关节的三维有限元数字模型,探讨踝关节各组成部分的应力分布规律.方法:对一名成年女子行踝关节螺旋CT扫描,将所得图像经Mimics、Geomagic处理,得到三维有限元数字模型.结果与结论:建成了包括胫腓骨下段、距骨的三维有限元数字模型.该模型外形逼真,几何相似性好,可以随意旋转,方便从多角度观察模型,采集三维信息,适合进行生物力学研究.
