赖胜圣；彭胜华；余晓锷
背景:利用计算机技术和有限元法分析法研究中医传统的脊柱推拿手法,来解释手法的作用机制、适应证和禁忌证,可为临床上常用的腰椎斜扳手法提供了客观的、科学的理论依据.目的:应用有限元法了解进行斜扳手法时腰椎间盘的内在应力及位移分布的特点.方法:使用正常腰椎CT片,以Mimics软件系统逐层重建,建立L4～5三维有限元模型.根据手法原理,将腰椎斜扳手法进行分解,把各项力学参数代入三维有限元模型进行计算分析.即时显示手法作用时腰椎间盘的位移和内在应力的变化.结果与结论:椎间盘的应力远小于后部结构;从椎间盘中心到右侧有一个向后的扭转矢量,使椎间盘产生变形.结果证明腰椎斜扳手法对椎间盘是安全的,并且在椎间盘突出的对侧进行手法操作更为合理;腰椎椎管狭窄的患者不宜使用腰椎斜扳手法.
作者：徐海涛；李松；刘澜；赖秋练；罗筱伟；徐达传；李义凯 刊期： 2011年第13期
背景:提高正畸支抗系统微螺钉种植体稳定性的关键在于种植前对局部骨质、骨量进行精确评估,但常规二维影像学检查,如根尖片、曲面断层摄影片、侧位头影测量片等均存在不同程度的局限性.目的:分析总结多层螺旋CT多种图像重建技术在辅助微螺钉种植支抗植入中的不同特点及优势,以便精确指导微螺钉的种植,提高其稳定性.方法:种植前以多层螺旋CT对猪颅骨进行定位扫描及多种图像重建,通过多种图像联合应用初步观测种植区骨质骨量及解剖情况,然后利用计算机在影像上精确设计三维种植角度,根据影像信息制作隧道式手术模板指导种植32枚微螺钉支抗,种植后多层螺旋CT再次扫描重建,将种植前后多层螺旋CT设计及测量角度与术后解剖组织块实物测量角度作对比分析.结果与结论:32枚微螺钉种植情况满意,无伤及邻近牙根及周围重要组织结构的情况.种植前设计与种植后多层螺旋CT测量角度比较,以及种植后多层螺旋CT测量与实物测量角度比较,在轴位面及侧断面上其差异均无显著性意义(P > 0.05),且一致性极好.说明多层螺旋CT能够提供精确而丰富的影像信息,恰当选择合理应用能充分实现微螺钉种植影像学检查目的,从而为提高种植的成功率提供可靠保障.
作者：陈京奕；吴晓伟；张洪刚；焦建军；张学强；姚传臣 刊期： 2011年第13期
背景:DICOM文件不仅包含了图像本身的信息,同时在文件头中还携带了大量的医疗相关信息,这使得DICOM标准图像的正确读写和显示工作变得尤为重要.目的:有效地综合利用工具包和开发平台的优点,借以达到一个实现DICOM标准图像的正确读写和显示.方法:首先将ITK工具包、VTK工具包与MFC深度集成,然后在该集成环境下利用这两个工具包所提供的类和函数读写和显示DICOM文件.结果与结论:在ITK、VTK与MFC深度集成环境下,通过其所提供给用户的一个灵活、友好、实用的交互界面,采用文中所述具体的方法实现了DICOM图像文件的正确读写及显示,为三者集成环境下的软件开发做了一个初步的尝试,为在此基础之上三者在医学图像处理方面更多功能的实现打下良好的基础.
作者：吕晓琪；任晓颖；贾东征 刊期： 2011年第13期
背景:髋关节表面置换过程中二维图谱只能观察到三维解剖结构的某一个侧面,不能全面地把握整体的三维结构.目的:利用个人计算机结合图像处理软件Amira 4.1对髋关节表面置换进行三维重建,建立髋关节表面置换的可视化数字模型.方法:对1例髋关节表面置换后患者骨盆进行多排螺旋CT扫描,观测内置物的位置形态,将原始数据以.dicom格式输入个人PC,利用Amira软件,经剪切、分割、表面重建及体绘制等步骤,根据解剖结构特点,对骨盆及髋关节进行三维重建,获得立体形态的髋关节及内置物位置结构.结果与结论:重建了骨盆、髋关节及内置物的形态构成,重建的三维结构可以多彩色、透明或任意组合显示,经不同角度观察,整体显示清晰、实体感强.在三维表面重建的图像中可清楚观察表面假体的位置形态,特别是可以立体直观显示全髋关节表面置换假体的大小、倾角、稳定性以及磋磨股骨头形态,并可精确测量.提示髋关节表面置换三维重建对基础研究、临床试验及手术规划具有重要价值,应用Amira软件可为三维建模提供基础.
作者：徐凯；陈春；黄山东；章莹；尹庆水 刊期： 2011年第13期
背景:目前有关髌骨骨折内固定的生物力学研究大多集中在尸体标本上,应用现代有限元法进行分析的报道较少.目的:建立髌骨骨折AO张力带内固定的三维有限元模型,并对所建模型进行有限元力学分析.方法:选择1名成年女性志愿者,行下肢薄层CT扫描,将图像数据导入Mimics 10.01 软件通过Region growing提取右侧髌骨polylines,导入Geomagic studio 10.0建立髌骨几何模型.将髌骨几何模型导入PRO/E 2.0软件中,利用软件中的分割功能模拟髌骨骨折,利用软件中的扫描功能,生成两根折弯的克氏针和环形钢丝,建立三维髌骨骨折AO张力带内固定模型,导入ANSYS中建立三维有限元模型,模拟屈膝90°髌股关节作用力600 N进行有限元分析,分析其位移及变形特点.结果与结论:AO张力带有多向加压作用,及明显对抗股四头肌向上拉应力的作用.提示有限元分析结果与生物力学结果相符,建立的髌骨骨折AO张力带内固定有限元模型有效,有助于更全面了解张力带内固定髌骨骨折的生物力学原理,为临床治疗提供借鉴.
作者：徐洪璋；余斌 刊期： 2011年第13期
背景:由于全口假牙没有牙齿作为牙托的支撑,压力全部到牙龈上面,假牙活动咀嚼食物时不可避免对作为牙托支撑的牙龈进行磨损,患者也经常出现牙龈发炎和假牙托的金属过敏症状,因此为患者安装假牙前,医生必须先测试其对假牙材料的适应性.目的:对经历磨合期后的假牙进行三维模型重建.方法:使用激光扫描仪等数字采集设备采集了经过磨合期的全口假牙三维数据,利用逆向软件进行减少噪声点、数据滤波、数据精简及对缺失的数据进行修补等预处理并封装为三角曲面,通过Pro/E等三维设计软件实现模型的重建.结果与结论:通过激光扫描仪、CT等数字采集设备采集经过磨合期的全口假牙三维数据,利用逆向软件对采集到的数据进行预处理包括减少噪声点、数据精简、数据滤波及对缺失的数据进行修补等并提取曲线模型,后在Pro/E等三维设计软件中实现了模型重建.重建的模型可为假牙的制作提供数字信息,也可以通过快速成型得到假牙的复制品.逆向重建的经过磨合期的全口假牙,不仅节约了时间,减少医生的劳动强度,还降低患者对材料过敏的风险,缩短患者与假牙的磨合期,减少患者的痛苦.
作者：朱昱；吴修娟；吕婧婧；倪红军；黄明宇 刊期： 2011年第13期
背景:对于复杂性胫骨平台骨折,单块接骨板只提供胫骨平台一侧的稳定,容易形成偏心支撑,存在成角畸形倾向;另一方面,仅使用外侧支持钢板而忽视后内侧骨皮质的完整性,置入后易出现膝关节内翻畸形.采取双侧钢板置入内固定可有效增加固定强度,防范胫骨平台内外髁塌陷,避免置入后膝关节内外翻畸形.目的:观察双切口双侧钢板置入内固定治疗复杂胫骨平台骨折的临床疗效.方法:选择2004-02/2010-05武汉市中心医院骨科收治的复杂胫骨平台骨折患者17例,男11例,女6例;年龄19～54岁,平均33.6岁;左膝9例,右膝8例.按照AO分型:B型5例,C型12例;按照Schatzker分型:Ⅳ型3例,Ⅴ型9例,Ⅵ型5例.在受伤后6～10 d水肿及软组织反应消退后采用双切口双侧钢板置入内固定治疗,同一患者使用同一家公司的双钢板,置入后第1天起即开始行CPM机功能锻炼并扶拐非负重行走.结果与结论:17例患者均获得随访,随访时间8～72个月.1例陈旧性胫骨平台骨折钢板置入后膝关节僵硬,1例开放性骨折钢板置入后出现伤口感染经治疗后愈合,其余患膝胫骨关节面均终生长平整,下肢力线恢复正常.根据Merchant评分标准进行综合评定,优9例,良6例,中1例,差1例,优良率为88.2%.所有病例中未见与材料有关的不良反应,显示双钢板与宿主之间具有良好的生物相容性.
作者：李舰；蒋林；周忠；邓必权 刊期： 2011年第13期
背景:全髋关节置换后假体的使用寿命与假体周围有效的骨生成密切相关,这包括骨髓间充质干细胞的募集.碱性磷酸酶、Runx2、MSX2、骨形态发生蛋白2及骨形态发生蛋白受体1a,b的基因表达可反映出骨髓间充质干细胞的成骨潜能.目的:分析全髋关节置换患者骨髓间充质干细胞相关成骨基因的表达水平与性别、年龄及体质量指数的关系.方法:选取12例接受全髋关节置换的患者,术中取患者股骨近端的骨髓组织于体外在α-MEM与体积分数20%胎牛血清培养基中扩增至子一代(Passage 1),取出细胞进行流式细胞学或RNA检测,应用反转录-聚合酶链反应用检测成骨相关信号因子SOST、碱性磷酸酶、Runx2,MSX2、骨形态发生蛋白2及骨形态发生蛋白受体1a,b的RNA表达水平.骨形态发生蛋白2与骨形态发生蛋白1a,b的关系应用线性回归分析;成骨相关因子与SOST的关联性应用Pearson分析.结果与结论:骨髓间充质干细胞成骨相关信号因子与患者的性别、年龄及体质量指数无明显相关性.线性回归分析表明,骨形态发生蛋白2与骨形态发生蛋白受体1a存在显著相关性(P < 0.01),但与骨形态发生蛋白受体1b无相关性.SOST与碱性磷酸酶、MSX2及骨形态发生蛋白受体1a有相关性(P < 0.05).提示全髋关节置换后假体的稳定性可能与患者的成骨能力相关.尽管性别、年龄及体质量指数等与成骨潜能无明显联系,但这些因素仍然可能影响假体的稳定性.
作者：沈奕；王伟力；李晓淼；张炜；傅晓东 刊期： 2011年第13期
背景:在胎儿心电信号的采集过程中,会受到母体和其他噪声的强干扰,如何快捷与有效地提取出胎儿心电将成为重要的研究课题.目的:采用结合独立成分分析和小波分析的方法对来自于同一母体的观测信号进行独立分量分离,得到有效的胎儿心电.方法:结合独立成分分析和小波分析的算法进行胎儿心电的特征提取,首先对含噪信号进行小波变换,去除奇异信号和非平稳随机信号,然后对小波重构后的信号运用快速独立成分分析算法进行成分分析.结果与结论:在胎儿心电信号的采集过程中,会受到母体和其他噪声的强干扰,但这些信号都是随机的,不相关的,可以认为它们间是相互独立的.采用结合独立成分和小波分析的方法对来自于同一母体的观测信号进行独立分量分离,得到有效的胎儿心电.实验证明该方法是一种有效的方法.
作者：杜艳琴；黄华 刊期： 2011年第13期
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.
作者：王瑞春；关振群；刘峰；黄迪炎 刊期： 2011年第13期
背景:利用何种模型何种算法对不同器官组织进行变形仿真,既可保证逼真性又可兼顾实时性,目前的设计都是在单机系统上实现.目的:为了实现基于网络的人体器官的变形仿真及交互,设计以人体器官肾脏为例,利用CT图像,在VRML平台上实现器官模型的三维重建.方法:利用质点弹簧模型建立肾脏的物理模型,实现变形计算.后通过VRML外部编程接口EAI和Java-Applet进行通信,实现器官模型在任意位置、任意外力作用下的变形模拟.结果与结论:在CT图像的基础上实现了人体器官肾脏的三维重建,并利用质点弹簧模型实现了人体器官肾脏的变形模拟.借助于JAVA和VRML的结合,实现了网络环境下肾脏的变形仿真,用户只需在网页界面中输入作用力的大小和作用位置点的序列,即可得到肾脏变形情况的场景.研究虽仅以简单的拉伸和挤压变形为例,其他变形亦可通过类似的方法实现.实验为人体器官的变形和虚拟手术系统的网络交互功能的实现提供了一种思路.
作者：张小萍；张小勇；王君泽 刊期： 2011年第13期
背景:现有解剖型接骨板在个性化方面存在缺点及不足.目的:用CT原始数据建立股骨远端骨折模拟复位后的三维实体模型,并设计个性化解剖型接骨板的三维实体模型.方法:选取1例左股骨远端骨折患者的CT扫描原始数据.导入Mimics软件,得到股骨远端骨折模拟复位的三维实体模型;用Geomagic软件转换为符合要求的NURBS封闭曲面模型;接着用UG软件设计出接骨板的内外表面,得到模型数据,确定螺钉孔的位置并设计螺钉孔,并对设计好的接骨板进行数控编程.将生成的NC代码输入数控机床,加工出股骨远端个性化解剖型接骨板.结果与结论:①建立了股骨远端复杂骨折模拟复位后的三维实体模型.②建立了股骨远端个性化解剖型接骨板的三维实体模型及股骨远端个性化解剖型接骨板螺钉系统装配的三维实体模型.③加工出了股骨远端个性化解剖型接骨板模型及股骨远端骨骼模型.模型外形逼真,接近真实情况,具有良好的骨面贴合性和特殊的螺钉孔设计.
作者：任龙韬；张云鹏；郭志坚；卜祥坤；林树忠 刊期： 2011年第13期
背景:肌电图对腰椎间盘突出症患者的诊断、治疗方法选择及治疗效果有客观的评价作用,并且在神经病变恢复的评定中具有客观、准确、定量等的作用.目的:总结近年来肌电图在腰椎间盘突出患者诊断、治疗方法效果评定中所起的作用.方法:以LDH,Lumbar disc herniation,sEMG,EMG为检索词,检索Pubmed数据库(1990-01/2010-10),以腰椎间盘突出症,肌电图为检索词,检索中国期刊全文数据库(1998-01/2010-10),文献检索语种限制为英文和中文.纳入肌电图及腰椎间盘突出症相关的内容.排除重复性研究.结果与结论:通过34篇文献对肌电图在腰椎间盘突出症患者诊断以及疗效评估上的作用进行分析.不仅常规肌电图在腰椎间盘突出患者的诊断、疗效评价、治疗方法的选择具有客观的作用,表面肌电图也具有同样的作用,但是表面肌电图的干扰因素较多,所以把表面肌电图大规模应用在临床上还有很长的路要走,需进行进一步的研究.
作者：高庆；方诗元 刊期： 2011年第13期
背景:青少年特发性脊柱侧凸常需要根据患者脊柱畸形的特点和棒模板的长度对棒长进行估计,但这种方法并不精确.目的:计算机辅助术前预测青少年特发性脊柱侧凸矫形棒的长度,并评价该法的可重复性及准确性.方法:将青少年特发性脊柱侧凸患者术前脊柱的CT资料通过MIMICS软件进行三维重建并模拟手术矫形效果,然后利用系统自带的测量工具以连续的短直线测量矫形棒长.选择7例青少年特发性脊柱侧凸患者,测量术前用计算机辅助预测的棒长、术中传统方法估计的棒长、术后通过前后位X射线平片测量的理想棒长,评价本方法的准确性.结果与结论:重复测量操作,同一操作者连续相邻两次测量结果的变化值为(2.492±2.089) mm,不同操作者测量结果之间t检验,P=0.719;信度分析:r=0.986,P=0.000.计算机辅助预测棒长值较理想值长(4.23±3.84) mm,传统估计棒长较理想值长(9.32±5.23) mm,P=0.021.提示,计算机辅助术前预测青少年特发性脊柱侧凸矫形手术矫形棒长度具有较好的操作者自身的可靠性和不同操作者之间的可重复性.计算机辅助预测矫形棒长度,具有较好的准确性,能够准确预测矫形棒的长度,为指导手术操作提供依据.
作者：周忠杰；刘立岷；宋跃明 刊期： 2011年第13期
背景:人工关节置换后感染是人工关节置换严重的并发症之一,但有关感染发生相关危险因素的研究报道较少.目的:分析影响全膝关节置换后感染的危险因素.方法:对122例全膝关节置换后感染发生情况进行分析.其中男25例,女97例,平均年龄63.1岁(27～82岁),平均随访3.6年.采用Logistic多因素回归分析方法对性别、年龄、肥胖程度、关节原发病(是否为免疫相关性疾病)、糖尿病/高血压、肿瘤、关节内注射类固醇类消炎药史、假体类型、术中失血量、手术持续时间、术后伤口引流量、术后发热(> 38 ℃)持续时间、术后1 d血色素13项临床因素与全膝关节置换后感染的相关性进行分析.结果与结论:置换后发生感染9例,发生率为7.4%.Logistic多因素回归分析表明,与感染相关的因素中手术持续时间长、术后伤口引流量多及术后发热持续状态长者,置换后发生感染的风险分别增加到5.823,10.561,7.757倍(P < 0.05).提示手术持续时间、术后伤口引流量及术后发热持续状态是预测全膝关节置换后感染发生的危险因素.
作者：许杰；马若凡；丁悦；Prakash-Raj Bhandari；李卫平；杨睿 刊期： 2011年第13期
背景:目前国内所建的足部模型大部分是采用自动划分网格的四面体有限元模型,虽然四面体网格自动剖分技术给三维实体的有限元网格自动剖分带来了极大的方便,但力学性能较差.目的:基于CT图片构建六面体网格足部有限元模型.方法:选取中国正常男性人体足部的CT数据,利用Mimics软件对足部几何模型进行重构,运用NURBS 曲面的节点插入算法,对足部几何模型进行了细化,构建了具有较高生物仿真度的人体足部有限元模型,利用Pam-crash软件对模型进行了碰撞仿真分析.结果与结论:仿真结果与尸体实验结果基本一致,证明模型可信.实验基于CT图片构建的六面体网格足部有限元模型,添加了足底肌肉、肌腱、皮肤等结构,更真实的反映了足部解剖学结构特征,进而提高了有限元模型的质量,更能有效地研究足部损伤机制,从而为提高汽车安全性设计提供参考依据.
作者：李海岩；丁成；阮世捷；贺丽娟 刊期： 2011年第13期
背景:目前国外已经对医学虚拟现实,尤其是在虚拟医学手术仿真训练等方面都进行了一定的研究和实践,但并不能完全适应骨科手术的临床需要.而髋臼骨折因其复杂性治疗困难,临床医师选择适当治疗方案和手术入路的主要依据来源于影像学检查,常难以准确判断空间立体关系.目的:综合分析虚拟现实技术在髋臼手术中的应用情况.方法:作者于2010-10通过互联网计算机检索了中国期刊全文数据库(CNKI)、PubMed数据库、万方数据库及维普数据库1980-01/2010-10以中文或英文公开发表的有关髋臼虚拟手术系统研究方面的论文,以有限元模型(Finite element model)、髋臼骨折(Acetabular fracture)、虚拟手术(Virtual Surgery)为检索词,排除方法重复、相关参数未做详细介绍的论文.结果与结论:初检得到115篇文献,保留其中32篇文献进一步分析.结果显示,髋臼虚拟手术系统可对髋臼的复杂特性进行分析,并提供在三维虚拟空间进行交互操作,以方便医生对患者的病患部位进行观察和虚拟的手术模拟,从而做出及时、准确的诊断并确定手术方案.建立可供骨科手术和手术前规划使用的虚拟平台,在医学骨科手术教学和仿真训练等方面都有良好的应用前景.
作者：王玫；张月东；张兰华 刊期： 2011年第13期
背景:随着人工心脏研究和应用的不断发展,在装置的性能上,人们希望它能符合自然心脏的生理机制,满足受者的生理需求.目的:针对主动脉血泵的控制,提出了基于心率的血泵流量控制算法.方法:通过分析心率与流量之间的关系,建立了心率与流量的关系模型,并根据人体心率流量关系验证血泵流量模型的准确性.运用PID控制算法对血泵流量进行控制.结果与结论:仿真结果表明血泵可以实现快速稳定的输出.当心率为75次/min时,流量能达到5.01 L/min;在50～120次/min心率范围内,流量会随着心率的提高而增大;当心率大小于50次/min或于120次/min时,血泵工作在恒流量状态下.通过PID控制,可使流量在0.1 s内跟踪上参考流量.基于心率的血泵流量模型能反映人体血流量需求,通过控制血泵可实现满足人体需求的流量输出.
作者：谷凯云；高斌；常宇 刊期： 2011年第13期
背景:脊柱术前三维影像有助于诊断和治疗,术中患者体位变化将引起脊柱形态改变,致使术前影像不能反映术中实际情况,无法确保手术的顺利实施.目的:利用脊髓手术中影像校正术前脊柱模型形态.方法:实验提出了一种基于2D/3D配准的脊柱术中校正方法,借助数字影像重建技术完成术前X射线图像与CT体数据的2D/3D配准,进一步完成术中、术前X射线图像中独立椎段的特征匹配,利用上述配准结果实现术前脊柱CT模型的术中快速校正.结果与结论:采用附有标记的颈椎标本进行实验,校正后可基本消除术前脊柱模型与术中形态的偏差,其误差可控制在1mm以内,能够满足医学临床要求.
作者：曾玲；余伟巍；席平 刊期： 2011年第13期
背景:环形伪影严重影响了CT图像质量,对图像后处理造成困难以及容易造成误诊断.目前去除环形伪影必不可少.目的:去除CT重建图像中的环形伪影,提高CT图像质量以及后续处理和量化分析的精度,便于诊断.方法:首先把含环形伪影的CT图像进行线性变换,将灰度图像转换成浮点类型的图像.接着由直角坐标变换到极坐标,这样原来的环形伪影就被变换成线形伪影.设计多维滤波器,计算每个象素滤波后均值以及方差,通过与阈值比较确定伪影范围.后通过对伪影范围进行修正以及对图像进行坐标变换,变为灰度图像.结果与结论:通过Matlab 7.0软件设计程序,处理含环形伪影的CT图像.实验表明,此方法能有效快速地校正CT环形伪影,是一种属于图像后处理的校正方法.
作者：赖胜圣；彭胜华；余晓锷 刊期： 2011年第13期
中国组织工程研究杂志
主管:中华人民共和国卫生部
主办：中国康复医学会,《中国组织工程研究与临床康复》杂志社
