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计算机辅助设计在耳模制作中的应用
目的 建立一种更为高效安全的三维耳模制作方法.方法 耳背式助听器使用时,需配上按患者耳朵外形制作的耳膜.利用MIMICS医学影像三维重建软件和Solidworks三维建模软件对患者耳部CT图像进行处理,建立耳模实体模型.结果 与传统方法制作的耳模相比,计算机辅助设计制作的耳模更加符合人体结构.结论 计算机辅助设计制作方法可更加安全、方便、快捷地制作耳模.
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牙颌组织三维数字化建模技术研究
研究目的 寻求基于CT图像重建牙颌组织数字化三维模型及可视化方法.方法 基于牙颌组织的螺旋CT图像,利用Mimics,Gomagic Studio软件分别对牙齿及牙周组织进行重建,并导入有限元分析软件进行模型验证.结果 建立了牙颌组织三维数字模型,包括牙齿、牙周模和牙槽骨.数字模型可输出用作CAD(计算机辅助设计)、RP(快速成型)及FEA(有限元分析)研究.结论 利用该方法建立的三维模型具有很好的视觉效果和数学求解能力;螺旋CT、Dicom标准的应用使数字模型的建立更为精确;Mimics软件、Geomagic Studio软件使牙齿及牙周组织三维模型的建立更为方便,并可以输出多种格式的数字化模型用于进一步研究.
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Mimics软件在Ⅲ型Pilon骨折治疗中的临床应用
目的 分析Mimics软件在Ⅲ型Pilon骨折治疗中的临床应用疗效.方法 选取2015年5月至2016年4月本院收治90例Ⅲ型Pilon骨折患者作为研究对象,按照随机数字表将其分为对照组(n=45)及试验组(n=45),对照组采用常规内固定方法进行治疗,试验组Mimics 10.0软件进行三维实体重建后在进行内固定的治疗,对比两组手术时间以及患者踝关节恢复情况.结果 接受治疗后,试验组的手术时间为(185.6±64.5)min,对照组的手术时间为(145.6±42.5)min,试验组手术时间明显短于对照组(P<0.05);接受治疗12个月之后,试验组的有效率为93.33%,对照组的有效率为77.78%,试验组的功能疗效评价明显好于对照组(P<0.05).结论 在Ⅲ型Pilon骨折治疗过程中应用Mimics软件,可以有效、全面地对患者的骨折情况进行评估,不断优化、完善术前计划,降低手术风险,提高内固定的治疗效果,手术时间大大缩短,值得推广.
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术前通过Mimics软件测量辅助Ⅱ型齿状突骨折徒手置入空心拉力螺钉的应用
齿状突骨折通常是因头颈部受暴力屈曲作用下所致的一种特殊类型上颈椎骨折,Gerstenko等[1]报道约占成人颈椎骨折10%~15%.齿状突骨折后主要靠寰椎的横韧带、翼状韧带及寰椎前弓后壁维持稳定[2],如处理不当,可导致寰枢关节不稳或脱位,损伤颈脊髓造成瘫痪,甚至危及患者生命.2008年6月至2010年8月,我科对9例Ⅱ型齿状突骨折患者进行螺旋CT扫描,在术前采用Mimics软件重建颈椎模型,设计并测量相关参数,为行颈前路空心拉力螺钉内固定术提供技术支持.
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Mimics软件三维建模确定椎弓根钉佳置入点的临床应用
目的 探讨Mimics软件三维建模确定椎弓根钉佳置入点的临床应用,以提高一次性置入胸腰椎椎弓根钉的成功率.方法 回顾性分析自2007-01-2014-05采用后路椎弓根钉内固定术治疗的各类胸腰椎骨折与疾病503例,将患者胸腰椎CT薄层扫描的Dicom数据导入Mimics软件进行三维重建,确定椎弓根钉置入的佳通道平面,再确定椎弓根钉置入的佳安全通道,后确定椎弓根钉置入的佳入点.结果 503例中共置入2 267枚椎弓根钉,一次性置入1 983枚,2次及2次以上置入284枚,一次性置入成功率达87.5％.采用Rao等的标准评估置钉的准确性:0级2 255枚,1级11枚,2级1枚,椎弓根置入的穿破发生率为0.5％,准确率达99.5％.结论 术前利用Mimics软件三维建模寻找椎弓根钉佳置入点,再指导术中置入椎弓根钉,一次性置入成功率、准确率较传统徒手置钉技术高.
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基于Mimics软件计算椎体强化术后椎体内骨水泥体积及骨水泥/椎体体积比的新方法
目的:建立基于Mimics软件计算椎体强化术后椎体内骨水泥量与骨水泥/椎体体积比的新方法,并验证其准确性与可靠性.方法:2012年1月～3月共有12例骨质疏松性椎体压缩骨折患者在我院接受椎体强化术(14个椎体),均使用标准化定量推注管道注入骨水泥,由2名脊柱外科医师准确记录骨水泥量,将他们记录的平均值定义为椎体内实际骨水泥量.术后对患者手术节段进行CT薄层扫描,再将CT数据输入Mimics软件,利用Mimics软件计算测量注入椎体的骨水泥量及椎体体积,并计算出椎体内骨水泥/椎体的体积比,将2名检测者计算出的骨水泥量平均值定义为椎体内骨水泥估计量,将计算出的椎体内骨水泥估计量与椎体内实际骨水泥量进行对比分析,判断这一新方法的准确性.并对2名不同检测者按照同样操作流程测量出的骨水泥体积及椎体体积进行比较,以判断这一新方法的可靠性.结果:12例患者(14个椎体)手术均顺利完成,术中未见明显骨水泥渗漏,2名医师记录的椎体内实际骨水泥量为4.99±0.60ml,检测者A测量出的骨水泥体积和椎体体积分别为5.01±0.61ml、26.66±2.93ml,检测者B测量出的骨水泥体积和椎体体积分别为5.02±0.59ml、26.64±2.92ml,检测者A及B测量出骨水泥体积的平均值(椎体内骨水泥估计量)为5.02±0.60ml,椎体内骨水泥/椎体体积比为0.19±0.03(0.13～0.23).椎体内骨水泥估计量与椎体内实际骨水泥量相比无显著性差异(P＞0.05),骨水泥估计量及椎体体积计算量在2名不同检测者之间也无显著性差异(P＞0.05).结论:Mimics软件可精确计算椎体内骨水泥量,并测量出骨水泥/椎体体积比,这一方法具有较好的准确性及可靠性,有利于进一步开展椎体强化术骨水泥量的相关研究.
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不同内倾角置入寰椎后路侧块螺钉的安全性比较
目的:将寰椎后路侧块螺钉上倾角固定在15°的情况下,比较不同内倾角度置钉相对应的寰椎侧块有效宽度和进钉深度,以确定寰椎后路侧块螺钉在横断面上的佳内倾角度.方法:募集颈椎结构正常的健康成年国人64名,男32名,女32名;年龄32.7±7.8岁(18～60岁),进行颈椎CT平扫,通过Mimics软件对志愿者的颈椎CT数据进行测量,在寰椎后路侧块螺钉上倾角为15°的情况下,分别测量内倾角度为0°、5°、10°、15°、20°、25°、30°和理想内倾角(β角)时的寰椎侧块有效宽度和寰椎后路侧块螺钉的进钉深度;测量正中矢状面与寰椎后弓后缘的交点与进钉点之间的距离和进钉点处的后弓下缘侧块高度;并进行统计学数据分析.结果:寰椎后路侧块螺钉的β角男性为20.01°±2.97°,女性为21.89°±3.14°.寰椎后路侧块螺钉内倾角度为0°、5°、10°、15°、20°、25°、30°和β角时的寰椎侧块有效宽度男性分别为8.95±1.18、9.51±1.14、10.00±1.17、10.42±1.20、10.39±1.29、9.41±1.25、8.04±1.21、11.02±0.96mm,女性分别为7.64±1.01、8.31±1.11、8.88±1.10、9.32±1.11、9.51±1.09、8.90±1.02、7.62±1.07、9.97±0.98mm;进钉深度男性分别为19.03±1.34、19.60±1.39、20.28±1.47、21.20±1.48、22.11±1.54、23.06±1.63、24.19±1.97、22.37±1.52mm,女性分别为17.47±1.68、17.90±1.64、18.50±1.79、19.31±1.93、20.47±2.03、21.67±2.18、22.89±2.38、21.26±1.99mm.相较于其他内倾角,β角对应的寰椎侧块有效宽度大且差异有统计学意义(P＜0.01).寰椎后路侧块螺钉内倾角为β时,寰椎后路侧块螺钉进钉点距离正中矢状面与寰椎后弓后缘的交点距离男性为28.35±1.75mm,女性为26.70±1.60mm;进钉点处的后弓下缘侧块高度男性为4.38±0.85mm,女性为4.13±0.80mm.结论:寰椎后路侧块螺钉上倾15°时,以所对应的寰椎侧块有效宽度大的内倾角β角进钉,理论上损伤椎动脉、脊髓等结构的几率低.
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精密附着体义齿修复倾斜基牙三维有限元模型的建立
目的 基于Mimics医学图像处理系统的CT法快速建模新思路,建立几何相似性好、可灵活组装的修复倾斜磨牙的精密附着体义齿三维有限元模型.方法 以牙列完整的成人下颌骨为标本,进行螺旋CT扫描后将图像传输至Mimics系统进行三维重建,在运用FreeForm对三维模型进行修改后,运用ANSYS 10.0对三维模型进行网格划分,建立有限元模型.结果 探索基于Mimics、FreeForm软件的快速建模新方法;获得几何相似性好、可拆卸的精密附着体义齿修复倾斜磨牙的三维有限元模型.结论 应用高精度螺旋CT成像、Mimics、FreeForm和ANSYS相结合的方法建立精密附着体义齿修复倾斜磨牙三维有限元模型是切实有效和可行的.
关键词： 三维有限元 倾斜基牙 精密附着体义齿 MIMICS软件 FreeForm软件 -
髋关节骨内植入体模型的创建
目的 利用CT/MRI医学影像数据,在建立人体髋关节三维模型的基础上,运用Mimics软件中MedCAD模块创建个性化的人体髋关节植入体模型.方法 应用Mimics软件,对髋关节组织扫描图像进行处理,根据病体使用MedCAD模块创建植入体CAD模型,然后选择合适的植入体将其放入病体髋关节骨的合理位置上.结果 首先创建病体髋关节模型,在此基础上运用Mimics的MedCAD模块在髋骨三维模型上进行植入体的操作,可根据患者的个性化对植入体的大小、形状进行选择或设计,对植入体所放的位置进行定位.结论 该研究强调针对不同患者进行个性化的产品研发与设计.依据关节解剖结构的特异性,来创建人体植入体,以符合患者术后关节功能性解剖的需要.
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鞍区动脉三维可视模型的建立及其解剖结构分析
背景 正确掌握鞍区动脉的解剖结构是脑血管疾病诊断和手术的关键,鞍区动脉可视模型对医生详细了解鞍区动脉的复杂结构非常重要.目的 建立鞍区动脉三维可视模型观察鞍区动脉的相关解剖结构.方法 依据1 例患者头颅CT 扫描数据,利用Mimics 软件构建三维数字模型,观察鞍区动脉相关解剖结构.结果与结论 成功构建鞍区动脉三维可视模型.该模型可以从不同角度和层面观察到鞍区的动脉分布和分支,还可显示和了解个性化解剖结构特征.医生可与模型进行相互作用并任意操作模型,可观察特定视野内解剖结构及了解个性化解剖结构.结果 表明,Mimics 软件构建三维数字模型方法简单可行.
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股骨头坏死有限元模型的建立
背景:股骨头坏死有限元分析法已经被许多研究者应用,但作为分析的数字模型还存在几何以及物理相似性不够等不足.目的:借助股骨头坏死患者的CT扫描图片建立更加逼真的股骨头坏死有限元模型.方法:将以各向同性扫描所得的层厚0.625 mm股骨头坏死髋关节连续断层142层Dicom格式CT图像,直接读入Mimics后界定骨组织阈值、提取各层面轮廓线、图像边缘分割、选择性编辑及补洞处理,去除冗余数据,三维化处理后获得股骨头坏死三维几何面网格模型,将其保存为后缀名.lis的Ansys文件,直接导入Ansys有限元分析软件进行体网格划分,再将体网格转入Mimics根据CT值给予赋值,再次导入Ansys 生成有限元模型.结果与结论:快捷建立了外形逼真、计算精确的股骨头坏死三维有限元模型.提示应用精细CT扫描技术,Mimics软件根据CT值直接赋值使股骨头坏死三维有限元模型的建立更加快捷、精确.
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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.
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测量胸腰椎骨折复位后椎体"空壳"的体积
背景:后路钉棒系统复位内固定术常运用于治疗胸腰椎骨折(T11-L2),但目前对于固定后"空壳"现象只着重于影像学的发现,缺乏相关深入的临床研究.目的:探索胸腰椎骨折复位后椎体"空壳"体积测量的新方法,评价不同"空壳"大小对临床治疗效果的影响.方法:纳入2013年1月至2015年12月在自贡市第四人民医院骨一科72例胸腰椎单节段骨折行后路内固定复位后存在椎体"空壳"的患者进行回顾性分析.收集临床及影像学资料(X射线片、CT及MRI),记录分析椎体前缘压缩程度、Cobb角、目测类比疼痛评分及复位相关并发症情况;采用Mimics软件测量椎体"空壳"和伤椎的体积,计算空壳/伤椎体积比,随访观察椎体"空壳"愈合情况.结果与结论:①72例患者中,空壳/伤椎体积比<5%的有16例(A组),5%-10%有30例(B组),>10%的有26例(C组);②"空壳"愈合情况比较:A、B组"空壳"不愈合率显著低于C组(P < 0.05),但A,B组相比,差异无显著性意义(P > 0.05);③伤椎前缘压缩程度比较:A、B、C组患者在复位前及复位后即刻差异无显著性意义(P > 0.05),但在末次随访时A、B组伤椎前缘压缩程度显著高于C组(P < 0.05);④Cobb角比较:3组患者在复位前、复位后即刻及末次随访时组间比较差异均无显著性意义(P > 0.05);⑤目测类比疼痛评分:A、B组在复位后即刻与C组比较,差异无显著性意义(P > 0.05),但在末次随访时要明显优于C组(P < 0.05);⑥并发症发生情况:A组发现1例切口渗液,B组发生1例切口感染和1例螺钉松动, C组发现2例螺钉松动和1例单侧连接棒断裂,3组间比较差异无显著性意义(P > 0.05);⑦结果提示,空壳/伤椎体积比>10%时,"空壳"不愈合发生率高,易出现后期椎体高度的丢失及慢性腰背痛;椎体"空壳"体积的测量对胸腰椎骨折治疗方案的选择及临床预后的判断具有重要意义.
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Mimics软件三维重建在Pilon骨折修复中的应用
背景：Mimics软件是一种基于CT扫描数据的三维图像处理和编辑工具，可以将CT、MRI以及超声人体扫描后得到的数据及图像经过专业化处理重建成三维图像，并在计算机屏幕上立体显示，从而帮助临床医师直观的了解骨折的类型及周围组织的三维结构关系，对骨科手术的开展提供了很大的帮助。目的：探讨Mimics软件三维重建在Pilon骨折围手术期的应用效果。方法：选取2008年9月至2013年9月中山市小榄人民医院拟行内固定治疗的Pilon骨折患者61例为研究对象，按入院时间先后排序随机分为三维组和对照组。两组患者入院后均行踝关节正侧位X射线片检查以及多排螺旋CT扫描，对照组结合检查结果开展内固定治疗，三维组患者在对照组患者基础上利用MimicsⅤ10.0软件进行三维实体重建后开展内固定治疗，对比两组患者的手术时间以及治疗后随访时的功能疗效情况。结果与结论：三维组手术时间明显短于对照组，差异有显著性意义(P<0.05)。三维组治疗后6个月功能疗效评价为优的患者明显多于对照组，功能疗效评价为差的患者明显少于对照组，三维组治疗后6个月的功能疗效总体优于对照组，差异有显著性意义(P<0.05)。提示在Pilon骨折围手术期应用 Mimics软件三维重建，可全面评估骨折情况，优化和完善术前计划，降低了风险，从而促进内固定治疗顺利完成。
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建立包含颞下颌关节下颌骨双侧下颌支矢状劈开内固定后的有限元模型
背景：双侧升支矢状劈开截骨已经成为矫正面部畸形的常规方法，运用有限元方法研究双侧下颌支矢状劈开内固定后颞下颌关节及下颌骨的生物力学是一种重要途径。目的：建立精确、高仿真的双侧下颌支矢状劈开内固定后包含颞下颌关节的下颌骨模型，为研究双侧下颌支矢状劈开内固定后下颌骨及颞下颌关节生物力学提供基础。方法：螺旋CT扫描后得到DICOM格式数据导入MIMICS软件建立下颌骨三维模型。将三维模型包裹成单一的封闭壳，在ANSYS中进行网格划分及转换，再将模型写入ANSYS软件进行颞下颌关节相应部分的重建并模拟双侧下颌支矢状劈开及术后固定。结果与结论：运用MIMICS及ANSYS软件建立双侧下颌支矢状劈开内固定后的带有颞下颌关节及下颌骨的三维有限元模型。此模型和人体组织相比，具有生物相似性及几何相似性。双侧下颌支矢状劈开内固定后的模型，可以通过前移、后移、旋转移动远心端，再行各种方式的内固定。所建立的三维有限元模型可以根据实验目的不同，对各个部位施加载荷，用来研究双侧下颌支矢状劈开内固定后不同组织应力及位移的改变，也可以研究不同固定材料对固定后稳定性的影响。
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Mimics软件模拟置钉在腰椎关节突重度退变椎弓根螺钉内固定中的应用
背景:目前腰椎椎弓根螺钉置入为脊柱外科非常成熟的一项技术,临床上有多种术中确定进钉点、进钉方向的方法.但腰椎关节突重度退变患者由于手术区域骨赘增生严重,顺利准确置钉有一定难度.目的:观察腰椎关节突关节重度退变患者修复术前应用Mimics软件模拟置钉对椎弓根螺钉置入内固定效果的影响.方法:将78例需要行腰椎椎弓根螺钉置入单节段内固定且治疗前CT、MR评估为腰椎关节突重度退变的患者纳入研究,随机分为两组,模拟置钉组39例,对照组39例,两组共置入312枚椎弓根螺钉.模拟置钉组术前对需要置钉的椎体使用Mimics软件行3D重建,并在拟置钉椎体模拟椎弓根螺钉,在3D影像上观察椎弓根螺钉进钉点与周围骨性标志的关系并测量进钉的角度和深度,术中参考观察和测量的结果进行椎弓根螺钉置入.对照组采用传统方式置入椎弓根螺钉.治疗后均行X射线、CT检查对椎弓根螺钉置入准确性进行评估.结果与结论:模拟置钉组置入椎弓根螺钉后均未发生相关并发症,置钉后复查156枚螺钉中153枚位于椎弓根内,置钉正确率显著高于对照组(98.1％,88.5％,χ2=11.49,P＜0.05).且模拟置钉组手术时间、出血量及患者放射线暴露时间少于对照组,差异均有显著性意义(P＜0.05).提示需要行腰椎椎弓根螺钉置入内固定的患者中,腰椎关节突关节退变占相当大的比例,而关节突的退变使进钉点解剖标志难以辨别,给螺钉置入带来很大的难度.Mimics软件模拟置钉可辅助腰椎关节突重度退变患者修复术中椎弓根螺钉的正确置入,降低相关并发症,减少手术时间及出血量,减少患者放射线暴露时间.
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虚拟仿真技术构建三维模型在腰椎转移性肿瘤中的应用
背景:脊柱转移瘤往往破坏椎体和附件,患者会患有严重的疼痛,并发症发生率较高,例如截瘫和脊柱后凸畸形等.脊柱转移瘤治疗原则是早期诊断,手术完全切除,术后化疗.影像学技术如CT可判断脊柱转移瘤的转移情况,进行准确的术前定位.目前可视化仿真手术及虚拟现实技术已经逐渐应用于整形外科领域.目的:通过探索虚拟现实技术来寻找一种实行经前后路联合治疗腰椎转移性肿瘤的途径.方法:基于腰椎的64排螺旋CT连续薄层二维图像,Mimics软件分别重建正常腰椎、破坏病椎、腹主动脉及双侧肾脏的三维可视化结构,在三维模型拟行经前路病灶清除、钛网骨水泥支撑、后路椎弓根螺钉内固定.结果与结论:基于Dicom格式数据进行三维重建图像结构清晰,可真实再现腰椎病椎和邻近脏器的结构,整个虚拟仿真手术真实直观.虚拟仿真手术准确重建腰椎恶性肿瘤及邻近结构的三维立体结构,明确病椎清除范围,经后路重建脊柱序列,此方法可为个体化的治疗方案提供了客观的依据.
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基于CT图像应用Mimics软件快速构建人体胸腰段骨骼有限元模型
将以各向同性分辨0.625mm薄层扫描所得的层厚0.65mm人体胸腰段连续断层210层Dicom格式CT图像,直接读入Mimics后界定骨组织阈值、提取各层面轮廓线、图像边缘分割、选择性编辑及补洞处理,去除冗余数据,三维化处理后获得胸腰段三维几何面网格模型,将其保存为后缀名.lis的Ansys文件,直接导入Ansys有限元分析软件进行体网格划分,再将体网格转入Mimics根据CT值给予赋值,再次导入Ansys生成有限元模型.快捷建立了外形逼真、计算精确的人体胸腰段脊柱三维有限元模型.结果提示,应用精细CT扫描技术,图像Dicom标准,Mimics软件能直接与Ansys软件进行对接,并能根据CT值直接赋值使胸腰段脊柱三维有限元模型的建立更加快捷、精确.
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单侧完全性唇腭裂上颌骨三维有限元模型的建立
对单侧完全性唇腭裂患者颅颌面部进行多层螺旋CT扫描,利用Mimics软件直接将CT扫描样本得到的Dicom标准文件进行处理,并导入逆向工程软件Geomagic Studio构建模型的表面,在此基础上用Ansys软件建立完整的单侧唇腭裂上颌骨三维有限元模型.建立了由27 405个实体单元和26 876个节点组成的单侧完全性唇腭裂上颌骨有限元模型.应用螺旋CT技术和联合使用Mimics软件、Geomagic Studio软件对模型进行构建,并结合Ansys软件生成三维有限元计算模型,是一种快速有效的建立单侧完全性唇腭裂有限元模型的方法.
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基于精确三维测量股骨干骨折髓内钉内固定的数字化设计及临床应用
背景：传统的髓内钉手术的局限性在于依赖医生的个人经验，而且扩髓会导致髓腔内生物学环境的破坏，影响骨的愈合。目的：观察数字化技术辅助髓内钉内固定治疗股骨干骨折的疗效分析。方法：2010年1月至2014年1月莆田学院附属医院骨科收治股骨干骨折患者80例，均应用数字化技术辅助治疗，术前建立股骨干骨折的三维数字模型，对三维数字骨折端进行虚拟复位，测量髓腔的直径，按测量数据选取合适规格的髓内钉，然后按照数字化技术制定的手术方案进行闭合复位髓内钉内固定治疗。结果与结论：80例患者随访12-24个月，骨折全部获得骨愈合，随访12个月时按骨科临床疗效标准评价，优62例，良15例，可3例，优良率为96%。无感染、内固定物断裂或松动等并发症发生。提示，数字化技术辅助髓内钉内固定治疗股骨干骨折疗效确切，能明显缩短手术时间，减少手术创伤，减少患者和医护人员术中透视的放射量。
