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Mimics在骨科术前应用研究(附81例报告)
目的:探索Mimics在骨科的临床应用,为骨科发展提供一种新的手段和方法.方法:用Mimics对81例骨关节CT数据进行处理、分析,评估骨科伤病细节,模拟骨折复位及固定、模拟截骨、用于术前讨论、术前医患沟通等.结果:Mimics能获得清晰三维图像,并可旋转、拆分、切割及测量,有利于准确诊断,作精细的术前计划,有效的术前交流.结论:Mimics在骨科可用于诊断,术前准备、手术演练,能提高手术安全性、成功率,有益于构建和谐医患关系.
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数字化技术在人工膝关节置换术中的应用新进展
人工膝关节置换成为治疗晚期骨性关节炎、类风湿性关节炎等疾病有效的方法,然而术后的下肢力线恢复不佳,假体匹配不良,术后并发症多,二次翻修率高一直成为骨科医生为关注的问题.由于传统研究方法的局限性,这些问题都没有得到很好的解决,随着数字化技术的快速发展,而且在骨科上的应用越来越多;近几年来,国内外一些学者把数字化技术应用到了膝关节置换的研究中,包括膝关节形态学、生物力学、假体开发、手术设计等各个方面的研究;为个体化的膝关节置换术提供了基础.本文对近年来国内外数字化技术在TKA中的应用做一综述,让更多的临床医生的认识数字化技术在膝关节置换中的作用.
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直丝弓滑动法关闭拔牙间隙的三维有限元模型的建立
目的 基于CT法结合Mimics医学图像处理系统快速建立三维有限元模型的思路,探索建立几何相似性良好、可灵活调整、模拟直丝弓技术滑动法关闭拔牙间隙的生物力学数值分析模型.方法 以牙列完整的成人上颌骨为标本,通过螺旋CT扫描后将图像传输至Mimics系统进行牙列及上颌骨的三维重建,并按东方人预成直丝弓矫治器的数据将牙齿调整至完全排齐、整平.再运用ABAQUS前处理程序生成矫治弓丝和托槽,通过布尔运算生成后的模型.结果 获得的"直丝弓-上牙列-上颌骨"模型具有良好几何相似性,可根据研究需要进行调整,并能有效反映直丝弓矫治器滑动法关闭间隙的生物力学状况.在模型上以2N的力加载后,上前牙出现舌向初始位移,舌侧牙周膜出现压应力区.结论 建立了符合预定目标的三维有限元数值模型,为进一步研究直丝弓技术滑动法关闭拔牙间隙的生物力学问题提供了一个有益的工具.
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基于CT图像的颌面三维重建及其应用
目的 应用CT断层扫描图像,使用Mimics逆向工程软件建立颌面部三维模型.方法 对颌面部进行64层螺旋CT扫描,获得颌面部二维图像,通过Mimics软件直接导入DICOM格式CT数据,利用逆向工程软件Mimics对数据进行分割、处理,并完成三维重建.结果 对颌面部进行三维重建,得到颌面部的三维模型.结论 利用逆向工程软件Mimics对使用螺旋CT扫描获得的二维图像进行分割,获得颌面部骨骼部分,并建立颌面部三维模型.Mimics软件提高了建模效率,为临床医生进行诊断和治疗提供了精确的模型.
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基于MRI图像的主动脉分割与三维建模
目的 基于MRI图像序列建立主动脉的三维几何模型并进行计算网格的划分,以用于主动脉血流动力学特性的模拟.方法 采用心电R波触发和呼吸控制的方式在体扫描得到心动周期20个时相760幅MRI图像,利用Mimics软件对所获取的图像序列进行图像预处理、分割和三维重建,然后将所建立的三维模型导入到ADINA软件中进行计算网格的划分.结果 建立了20个主动脉三维模型,分别代表主动脉在心动周期不同时相的状态,同时,还实现了计算网格的划分.结论 该方法可得到进行主动脉血流动力学仿真所需的三维几何模型和计算网格;同时,该方法也可用于人体其他组织的三维建模和网格划分.
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术前MIMICS三维CT重建在股骨髁部粉碎性骨折治疗中的应用
目的 探讨应用MIMICS三维CT重建技术进行术前计划对股骨髁部骨折术中出血量和手术时间的影响.方法 对44例股骨髁部骨折随机分成两组,一组使用MIMICS三维CT重建技术进行术前计划(MIMICS组),另一组不用,采用锁定钢板进行内固定(对照组),记录出血量和手术时间,术后随访关节功能.结果 MIMICS组和对照组术中出血量和手术时间有统计学差异,术后关节功能无统计学差异.结论 术前用MIMICS三维CT重建技术行术前计划能缩短手术时间,减少出血量,对术后关节功能无明显影响.
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基于中国数字人CT数据重建膝关节有限元模型
目的建立精确的数字力学人膝关节模型.方法采用中国数字人男1号数据,使用经Materialise公司授权的MIMICS8.1医学图像重建软件进行三维有限元建模,其结果导入有限元系统进行处理.结果建立起形态学高度拟真的膝关节模型.结论数字力学人模型可进行有限元计算,其精度能更好地满足数字化医学对计算机模拟论证的要求.
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Mimics结合3D打印技术在骨科手术前演练体会
目的:每一台手术的成功都是团队合作的成果,如何让术者、助手在术中完美配合,除了长期工作中培养的默契感外,重要的是针对每次手术制定严密的术前计划并严格进行.方法:2017年6月～2018年1月,我院使用Mimics软件系统结合3D打印模型,对人工关节置换、肱骨髁间粉碎性骨折手术进行术前模型演练,对演练结果进行总结分析,制定严密的手术操作计划,同时培养了团队配合效率.结果:各类手术平均用时减少,术中出血量减少(P<0.05),而各类手术疗效评价与常规手术比较无显著统计学差异(p>0.05).结论:Mimics结合3D打印技术在骨科术前演练应用,没有对手术疗效产生负面影响,反而提高了手术效率,减少了手术用时,降低手术出血量,值得推广.
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齿状突螺钉钢板内固定系统的研制及解剖学可行性分析
目的:自行设计与制作齿状突螺钉钢板内固定系统,并验证其解剖学可行性.方法:收集40例健康志愿者(其中男20例,女20例,年龄22～32岁,平均26岁)的颈椎CT数据,导入到Mimics 15.01中,通过Mimics软件测量枢椎(C2)、第3颈椎(C3)及C2/3椎间盘的相关解剖参数,包括:齿状突高度、齿状突前后径、齿状突横径、枢椎椎体前缘高度、枢椎椎体后缘高度、枢椎椎体前后径、枢椎椎体横径、枢椎前下唇的高度、枢椎前下唇的宽度、枢椎前唇与枢椎椎体后缘高点连线与C2椎体下终板面的夹角、齿状突轴径与冠状面的夹角、在枢椎椎体横径测量平面测量该切面枢椎椎体前突部分的夹角、枢椎椎体矢状面前缘与C2～C3椎体前缘矢状面切线的夹角、C3椎体前后径、C3椎体横径、C3椎体前缘高度、C3椎体后缘高度、C3前下唇的高度、C2/3前部椎间盘厚度、C2/3中部椎间盘厚度、C2/3后部椎间盘厚度、C3椎体正中矢状位前缘高点与后缘低点连线与C3椎体上终板面的夹角、C3上终板面与C2～C3椎体前缘矢状面切线的夹角、齿状突理想钉道与C2～C3椎体前缘矢状面切线的夹角.并进行统计学分析,为齿状突螺钉钢板内固定系统的设计提供相关解剖参数范围,在此基础上设计与制作齿状突螺钉钢板内固定系统,并将其在Mimics软件上和尸体标本上进行模拟手术.在Mimics软件上模拟齿状突螺钉钢板内固定系统置入后,通过Mimics软件上的透明功能观察螺钉通道在C2和C3中的位置是否合理,尸体模拟手术后通过对标本行CT扫描和三维重建,观察钉道是否准确.结果:根据上述C2、C3及C2/3椎间盘的相关解剖参数测量结果设计、采用医用钛合金材质(Ti-6A 1-4V)制作的齿状突螺钉钢板内固定系统,主要由螺钉固定板、C2/3椎间融合器和相关配件组成,其中配件包括齿状突固定部件、椎体锚定部件和锁定部件.齿状突螺钉钢板内固定系统在Mimics软件上和尸体标本上模拟手术置入后,通过透明功能和CT检查显示钉道位置合理.结论:自行研制的齿状突螺钉钢板内固定系统的置入在解剖学上具有可行性.
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颞下颌关节三维动态数据测量的初步研究
目的:采用320排CT和Mimics软件对开闭口运动中的颞下颌关节进行三维动态数据的定量测量,初步建立健康成人颞下颌关节三维动态数据库.方法:健康成年志愿者40名,自制的台阶式开口器,通过张、闭口时每前进、后退1个台阶(0.5cm),运用320排CT对颞下颌关节开闭口位逐次动态容积扫描,后在MedCAD及3-matic功能辅助下进行图像三维处理及三维动态数据测量.结果:1.健康成人处于牙尖交错位时,颞下颌关节间隙左右对称.2.从矢状面测量,颞下颌关节前间隙与后间隙有显著性差异,髁突基本位于关节窝的中性偏后位.3.髁突转动角度在不同开口度下有显著性差异.结论:初步建立了健康成人颞下颌关节三维动态数据库,进一步探讨了颞下颌关节正常解剖结构及其运动规律,为颞下颌关节疾病的诊疗以及颞下颌关节相关的手术模拟、手术导航和预后评估提供重要的参考依据.
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Mimics V10.0软件STL模块与FEA模块在医学三维重建中的关系
目的 就STL模块与FEA模块在膝关节三维重建中的关系进行探讨,以便用Mimics V10.0软件获得更好的有限元分析预处理文件.方法 利用GE Lightspeed 16排螺旋CT的薄层扫描技术,基于1.25 mm 层厚,85 层人体膝关节的连续断层图像,Mimics 直接读入Dicom 格式原始图像,运用阈值选取技术、三维区域增长技术、空洞填充技术,去除冗余数据,三维重建后获得左膝关节STL三维实体模型,再经面网格优化后的模型可保存为后缀名是.lis 的Ansys有限元分析预处理文件,能直接导入Ansys 有限元分析软件生成三维有限元模型.结果 获得了图像质量更好的左膝关节FEA预处理模型,经面网格优化后的FEA预处理文件可直接导入Ansys有限元软件,进一步行运动生物力学分析.结论 Mimics 软件中FEA模块的面网格优化作用使STL三维模型的图像质量进一步提高,为后续的人体骨骼系统运动生物力学有限元分析的开展提供了可能.
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对Mimics V10.0软件的三维实体重建方法的研究
目的 对Mimics V10.0软件的三维实体重建方法及重建原理加以研究.方法 利用GELightspeed 16排螺旋CT对一个正常头颅,一个正常左膝关节以及一个有严重骨质增生的左膝关节分别以层厚5或10mm,间隔5或10 mm的方式进行扫描,随后在GE后处理工作站进一步获得1.25 mm层厚的薄层后重建图像.Mimics直接读入Dicom格式后重建图像,运用阈值选取技术、三维区域增长技术,获得新蒙罩,以此新蒙罩为基础经三维重建后获得头颅及左膝关节三维实体模型.结果 在Mimics中得到的三维实体模型能旋转、剖割及拆分,图像轮廓清晰,方便测量,其梯状伪影较小.对多种原因引起左膝关节间隙两侧骨端的骨质相接触时,其三维模型显示左股骨下端及胫骨上端连接在一起.结论 Mimics软件中三维区域增长技术的原理是基于空间连接性演算,其三维实体重建采用表面遮盖重建技术.多个专业的临床医生利用Mimics软件可以得到人体组织、器官逼真的立体显示,且该软件还可用于考古学、体质学等研究.
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利用Mimics软件辅助制定术前计划在治疗AllmanIc型锁骨骨折中的应用
目的 为了分析利用Mimics软件辅助制定术前计划在治疗Allman Ic型锁骨骨折中的应用价值.方法 设计单中心随机对照单盲试验,自2016年1月至2016年12月在南昌大学第二附属医院骨科就诊的Allman Ic型锁骨骨折患者,实验组利用Mimics软件辅助制定术前计划再进行手术;对照组采用传统方法制定术前计划再进行手术.结果 对患者进行随访并采集两组患者手术时间比较差异有统计学意义(P<0.05)、术中并发症发生率、骨折愈合时间、术后并发症发生率比较差异无统计学意义、术后3个月及6个月Constant-Murly评分比较差异有统计学意义(P<0.05).结论 利用Mimics软件辅助制定术前计划治疗Allman Ic型锁骨骨折在缩短手术时间及提高术后肩关节功能方面较传统术前计划制定有优势,Mimics是一种数字化的术前计划制定实用工具,值得临床推广使用.
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应用Mimics软件构建腕舟骨及其血供三维有限元模型的研究
目的 基于CT图像应用Mimics软件构建腕舟骨及其血供的三维有限元模型.方法 采用新鲜成人手标本经灌注处理后,通过CT扫描获得数据集,利用Mimics软件重建腕舟骨及其血供等.结果 建立了基于解剖结构的腕舟骨及其血供的三维有限元模型,各结构可单独、联合显示,可任意旋转,模型透视及多剖面显示.结论 腕舟骨及其血供三维有限元模型的构建,可以为腕舟骨的基础研究提供三维形态学资料,为临床诊治提供客观的依据.
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基于中国数字人CT数据重建上颈椎运动节段有有限元模型
为建立精确的数字力学人上颈椎运动节段模型,采用中国数字人男1号数据,使用经Materialise公司授权试用的MIMICS13.1医学图像重建软件进行三维有限元建模,并将其结果导入有限元系统进行处理,建立起形态学高度拟真的上颈椎运动节段模型.实践证明,数字力学人模型可以进行有限元计算,其精度能更好地满足数字化医学对计算机模拟论证的要求.
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逆向工程软件Mimics复杂性Cotton骨折手术治疗中的应用研究
目的:评价逆向工程软件Mimics在Cotton骨折手术治疗中的应用价值.方法:2015年3月到2016年10月医院收治的5例Cotton骨折病人,术前通过螺旋CT扫描损伤踝关节所获得的DIC0M格式的数据,利用PACS导入到逆向工程软件Mimicsl8.0软件中完成阈值分割、区域增长等数字建模操作,期间进行颜色标记、测量、多角度观察的方式明确包括骨折分型、粉碎程度及所需内固定尺寸、数量和种类等详细情况,并进行术前的模拟复位,从而指导Cotton骨折手术方案的制定.结果:参与研究的5例病患术后2 4个月后均达到临床愈合标准要求,临床愈合的时间平均为(2.6±1.3)m,临床分型及内固定尺寸、数量和种类准确率为100％,Baird-Jackson踝关节功能评分平均为78.8±10.6,预后优良率为80.0％.结论:逆向工程软件Mimics辅助治疗Cotton骨折,通过计算、测量可全面且直观的了解各骨折断端的立体关系,为Cotton骨折手术方案的制定提供了重要的参考.
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儿童股骨三维立体模型的构建
目的:探讨利用CT和MRI数据,结合MIMICS和Geomagic软件构建儿童完整的股骨三维立体模型的方法.方法:采集一名儿童志愿者的股骨CT和MRI数据,通过MIMICS软件分别重建出CT数据的股骨和MRI数据的软骨模型,并通过逆向工程软件Geomagic进行配准,构建完整的股骨骨骼与软骨的模型.结果:通过MIMICS成功将MRI数据中的软骨分割建模,并在Geomagic中与CT生成的股骨骨骼模型进行配准,然后将复合模型返回CT中进行逐层图像修饰,并验证MRI软骨图像分割的效果,后生成骨-软骨的三维立体股骨模型.结论:MIMICS的图像分割以及Geomagic图像配准技术完美结合,使得重建的股骨复合模型更为真实,为股骨精确的形态学测量以及临床治疗方案的选择提供了参考.
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Mimics软件重建在桡骨远端骨折手术中的应用
目的 研究Mimics 软件重建在桡骨远端粉碎性骨折手术治疗中的可行性和优点.方法 根据术前有无Mimics 软件重建将2009 年1 月～ 2012 年6 月笔者所在科室诊治的50 例桡骨远端骨折患者分为观察组和对照组.观察组根据术前运用Mimics 重建测量选择手术入路及内固定方法,对照组术前未采用Mimics 重建,比较两组患者手术时间、出血量、满意率和腕关节功能评分的差异.结果 观察组桡骨远端骨折患者手术时间、术中出血量、住院时间均显著低于对照组患者(P ＜ 0.05),满意率和Dienst 腕关节功能评分优良率均显著高于对照组(P ＜ 0.05).结论 桡骨远端骨折术前Mimics 软件重建测量可以对骨折进行评估,有助于手术方式的选择,显著提高桡骨远端骨折的手术疗效.
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用于生物电磁场分析的脑部三层有限元模型构建
目的:研究一种适用于生物电磁场分析的脑部三层有限元模型的构建方法.方法:通过Mimics软件对脑部CT图像进行分割和三维表面重建,用SolidWorks实体转换后,利用COMSOL进行有限元剖分和计算仿真.结果:该方法可以构建出包含头皮层、颅骨层、脑实质层的脑部三层有限元模型,能够实现生物电磁场的有限元分析计算.结论:该方法是一种操作简单、速度快、准确性高的有限元建模方法,为生物电磁成像、电磁场生物效应等的进一步研究打下了基础.
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颅腔三维模型的建立及其变形的有限元方法分析
目的 建立真实的人体颅腔=三维模型,通过有限元方法 分析人体颅腔随颅内压(ICP)变化的应变规律.方法 以1例成年健康男性的颅腔CT扫描图像为基础.利用逆向工程软件Mimics 13.0建立人体颅腔三维模型,并通过ANSYS软件模拟临床ICP变化范围2.0～6.0kPa,分析三维颅腔表面的变形情况.结果 利用Mimics软件建立了与真实人体颅腔几何结构和材料属件均高度相似的三维颅腔有限元模型,该模型相较于其他简化模型和普通计算机辅助设计(CAD)建模软件建立的模型具有细节更逼真、材料属性更贴切的特点,更具有普遍应用的价值.而且通过ANSYS有限元模拟分析,随着ICP的增高,颅腔表面应变呈上升趋势,在2.0～6.0kPaICP变化范围内,颅腔表面应变范围为1.27-3.67με.随ICP变化,人体颅腔表面的应变规律和范围与前期研究的计箅结果 基本一致.结论 建立的真实人体颅腔三维模型和模拟颅腔随ICP变化的变形规律具有较高的可信度,为临床研究颅腔变形提供了可靠的数据依据.
