学术投稿

骨科生物力学股骨颈三维模型特点及建模方法

王利峰;黄毓瑜;魏军;刘文勇;胡磊

关键词:股骨颈, 可视化工具包, 阈值分割, 成像, 三维
摘要:目的评价新的股骨颈生物力学分析中股骨颈三维模型的特点及建模的可行性.方法在分析建模过程和操作流程的基础上,分别利用塑料股骨模型和尸体股骨模型进行CT类型DICOM图像的VTK快速读入、边缘提取及三维重建,验证该过程所建的股骨颈生物力学分析中股骨颈模型的正确性和有效性.实现三维重建股骨颈在生物力学实验及股骨颈骨折手术操作中的临床应用价值.结果特征数据的提取过程简单,通常情况下,102张DICOM数据,只需3 min左右即可完成阈值图像处理、光顺处理以及特征数据提取.同时,只需以不大于2 mm的片层间距扫描CT图像,就可重建出生物力学分析可接受的股骨颈的三维形体.并在半分钟完成重建.结论在CT图像中,基于图像灰度阈值能够有效快速获取股骨颈生物力学模型的数据特征及三维重建形体,且开发出可交互的股骨颈三视图系统.
中国医学影像技术杂志相关文献
  • CT误诊组织细胞坏死性淋巴结炎1例

    患者女,26岁,主因反复间断性发热伴腹痛入院.患者于2005年6月无明显诱因出现畏寒发热,体温38℃.在当地医院行抗炎治疗后症状有所缓解.近来又反复发热,体温高达39℃,并伴有腹痛,抗炎治疗效果不佳,遂转入我院治疗.发病期间血常规、心电图及胸片检查均未见异常.

    作者:庄磊;王伟娟;黄光海 刊期: 2006年第04期

  • 实时三维超声心动图评价二尖瓣裂的初步研究

    目的探讨实时三维超声心动图观察二尖瓣裂的价值.方法应用实时三维超声成像新技术观察13例二尖瓣前叶裂患者,其中单纯二尖瓣裂3例,合并部分型房室间隔缺损10例,全面显示二尖瓣裂的整体形态,并应用彩色三维血流模式观察二尖瓣反流的空间走行及方向.结果实时三维超声心动图能从多方位全面观察显示二尖瓣裂部位、程度、瓣裂方向,10例并发于部分房室间隔缺损的二尖瓣裂均为前瓣中部完全性裂,瓣裂指向室间隔方向.3例单纯二尖瓣裂者中2例为前瓣近外侧连合处完全性裂,1例为前瓣中部完全性裂,3例瓣裂均指向主动脉瓣方向.结论单纯二尖瓣裂与部分型房室间隔缺损的二尖瓣裂从二尖瓣发育上存在根本性的不同,实时三维超声心动图能完整显示二尖瓣裂的整体形态,较二维超声心动图能提供更为全面、客观的诊断和治疗依据.

    作者:卢晓芳;吕清;谢明星;王新房;王静;杨亚利;袁莉;贺林;刘夏天 刊期: 2006年第04期

  • 肺动脉血栓CT值的测量对于诊断及鉴别急性肺栓塞的意义

    目的探讨多层螺旋CT扫描在诊断和鉴别急性肺栓塞时,肺动脉血栓CT值的测量是否具有临床意义.方法回顾性分析我院2004年1月-2005年10月期间临床诊断急、慢性肺栓塞患者56例(全部患者均有完整的临床、实验室及影像资料).其中女23例,男33例.平均年龄(62.9±15.3)岁.CT扫描机为GE 16层螺旋CT,1.25 mm探测器.由两位放射科医师采用盲法阅读CT图像,评价血栓形态,并对血栓的CT值进行测量.结果 56例肺栓塞中急性37例,慢性19例.急性血栓CT值为15.9~70 Hu,平均值(36.35±17.61) Hu;慢性肺栓塞肺动脉血栓CT值为33~169 Hu,平均值为(71.94±37.95) Hu.两者存在显著性差异(P=0.004).结论对肺动脉血栓CT值进行测量,可以帮助诊断急性肺栓塞.

    作者:秦乃姗;唐光健;孙红霞;蒋学祥 刊期: 2006年第04期

  • 实时三维彩色血流成像技术定量评价室间隔缺损分流量的初步探讨

    目的探讨实时三维彩色血流成像技术 (RT-3D CDFI) 评价室间隔缺损分流量的价值.方法应用RT-3D CDFI成像技术采集46例单纯性室间隔缺损(VSD)患者的三维彩色分流信号数据,导入TomTec三维图像工作站,于收缩期采用八平面法勾画并计算分流束的彩色血流信号容积 (SJV),并与二维频谱多普勒法QP-QS所测得分流量结果行相关性分析.结果①缺损直径小于或等于主动脉根部直径2/3的小、中VSD的SJV值与QP-QS值相关良好(r=0.87;r=0.79),且两者的均值无显著性差异 (P>0.05);②缺损径线大于主动脉根部直径2/3的大VSD,RT-3D CDFI所测SJV值明显低估分流量(r=0.55).结论 RT-3D CDFI技术可从三维空间对VSD分流进行评估,为临床定量评估中小型VSD的分流提供了一种新方法.

    作者:谢明星;蒲朝霞;王新房;方凌云;卢晓芳;杨亚利;贺林 刊期: 2006年第04期

  • 兔乳腺VX2移植癌的高频超声表现

    目的应用高频彩超探讨兔乳腺VX2移植癌的组织形态学和血流动力学改变.方法建立兔乳腺VX2移植癌模型15只.彩超每周观测肿瘤生长情况共6周,于1、2、3、4周测量血流动力学参数PSV、PI和RI并进行自身对照.结果二维声像图示1周肿瘤体积小,呈均质低回声;2~3周肿瘤生长率463.09%,见强回声斑点钙化灶;3~4周见坏死液化,4周腋下可探及肿大淋巴结;5~6周见坏死囊腔形成.1~4周PDI探及星点状、短棒状和条状血流信号;血供分级呈0~Ⅲ级;测得动脉频谱,PSV值6.07~39.8 cm/s, RI值0.168~0.622;2~3周PSV增高(P<0.05),各时期PI和RI值差异无显著性.结论高频彩超显示,兔乳腺VX2移植癌在2~3周时增长快、血供为丰富,较适宜进行肿瘤传代、模型制作及肿瘤血管研究.

    作者:王玲;张炽敏;李嘉;苏俊;王咏梅 刊期: 2006年第04期

  • 成人股骨头无菌型坏死塌陷的MRI测量

    目的通过对股骨头坏死范围指数的MRI测量,旨在探讨MRI预测股骨头坏死塌陷的价值.方法我们选择43例股骨头坏死病例(57个股骨头),初诊均为ARCO分期的Ⅰ、Ⅱ期.所有病例做冠状定位,SE序列横断位、冠状位、矢状位T1加权,FSE序列横断位及冠状位T2加权,IR序列矢状位扫描.在MRI的中部冠状位和矢状位图像上分别测量坏死角度,根据公式计算坏死范围指数.坏死范围指数分级:A级(指数小于33);B级(33~66);C级(大于66).随访时间3~46个月.结果经过随访,57个股骨头坏死中有41个发生了塌陷.原Ⅰ期的25个股骨头坏死,有16个股骨头发生了塌陷,5个进展为Ⅱ期,仅有4个停留在Ⅰ期.原Ⅱ期32个股骨头坏死,有25个发生了塌陷,其他7个停留在Ⅱ期.随访后,原Ⅰ期的股骨头坏死进展率为84%.原Ⅱ期的股骨头坏死进展率为78%.坏死范围指数的分组:低危险组(指数小于30)塌陷的危险率为0,无1例塌陷;中等危险组(指数30~42)塌陷的危险率为50%;高危险组(指数大于42)塌陷的危险率为100%.结论 MRI测量的坏死范围指数是预测股骨头坏死塌陷的简易可靠的方法.

    作者:谢道海;董天华;郭亮 刊期: 2006年第04期

  • 声学造影在肝移植术后门静脉血栓、癌栓和狭窄中的应用

    目的探讨声学造影在肝移植术后门静脉血栓、癌栓和狭窄中的应用价值.方法对11例肝移植术后门静脉超声检查异常的患者进行声学造影.造影剂声诺维(SonoVue),用量2.0~2.4 ml,对比脉冲序列(CPS)成像模式,采用肘静脉快速团注法.结果移植肝门静脉癌栓3例,表现为注射造影剂后在肝动脉显影后大约10~15 s门静脉负显影区内出现点状、细线样造影剂充填,持续约58~78 s;移植肝门静脉血栓4例,表现为注射造影剂后门静脉附壁或低回声区内始终为造影剂充盈缺损;移植肝门静脉狭窄1例,表现为注射造影剂后门静脉吻合口造影剂充填内径为2.4 mm;移植肝门静脉正常3例,表现为注射造影剂后门静脉充填完整.结论声学造影可明确诊断肝移植术后门静脉血栓、癌栓和狭窄.

    作者:杜联芳;魏建平;李凡;邢晋放;杨亚汝;陈国庆 刊期: 2006年第04期

  • 多体素1H-MRS和DWI对脑肿瘤强化周边区的评价

    目的探讨多体素1H-MRS及DWI在脑肿瘤强化周边区中的价值.方法脑肿瘤患者35例, DWI测量肿瘤不同部位信号值,计算ADC值;多体素1H-MRS采集NAA、Cho、Cr等波峰,计算脑肿瘤不同区域、不同脑肿瘤近侧瘤周区及高、低级星形细胞瘤的多种代谢物比值平均值.结果 DWI示肿瘤强化区,脑膜瘤与星形细胞瘤、转移瘤间及高、低级星形细胞瘤间有显著性差异(P<0.05);近侧瘤周区,星形细胞瘤与另两者间有统计学差异(P<0.05);远侧瘤周区,三者比较无统计学意义(P>0.05).多体素1H-MRS示肿瘤强化区NAA/Cho、NAA/Cr和Cho/Cr平均值与参照区比较有显著性差异(P<0.05);近侧瘤周区,不同肿瘤间及高、低级星形细胞瘤间,多组代谢物比值具统计学差异(P<0.05).结论多体素1H-MRS、DWI与MRI增强检查相结合有助于脑肿瘤的鉴别诊断、确定病灶浸润范围、星形细胞瘤的分级诊断等.

    作者:麦筱莉;储成凤;秦伟;金琴娣;张俭;滕皋军 刊期: 2006年第04期

  • 经皮经腔内膜剥脱法主动脉夹层模型的制备及影像学评价

    目的探索经皮经腔内膜剥脱法制备主动脉夹层动物模型的可行性及主动脉造影、CT影像的评价.方法 15条健康杂种犬,分别采用自制金属倒钩或带针尖导管等器械行经皮经主动脉腔内膜损伤、剥脱法制备主动脉夹层模型,随后进行主动脉造影及CT增强扫描,观察动物模型制备的成功率、预后,获取标本,分析图像.结果 15条犬中,形成主动脉夹层模型4例,技术成功率26.7%(4/15),其余11条犬均发生主动脉破裂、穿孔、死亡.主动脉造影发现2例主动脉夹层,CT扫描发现3例主动脉夹层.结论经皮经腔内膜剥脱法制备主动脉夹层的难度大,成功率偏低,需进一步积累经验.

    作者:肖亮;徐克;于世平;王少雷;邵海波;卢涛;王强;郭敏 刊期: 2006年第04期

  • 肌萎缩侧索硬化症的DTI及MRS研究:3T所见

    目的应用扩散张量成像(DTI)和磁共振波谱成像(MRS)研究肌萎缩侧索硬化(ALS)上运动神经元受累情况.方法 36例ALS患者和36名无神经系统异常的年龄性别匹配的正常人行头颅常规MRI、DTI和1H MRS.分别测量双侧大脑脚及内囊后肢3/4处各向异性分数(FA)值、NAA/Cr值和Cho/Cr值.结果 ALS患者组较正常对照组FA值、NAA/Cr值明显降低,Cho/Cr值明显升高,有显著统计学差异.分别分析36例患者的DTI和MRS,其中FA值异常26例(占72.2%),MRS异常有32例(占88.9%),二者结合显示异常有34例(占94.4%).结论 DTI和MRS结合可以明显提高ALS上运动神经元受累的诊断敏感性.

    作者:李小圳;冯逢;有慧;剪凡;孟春玲;金征宇 刊期: 2006年第04期

  • 实时三维超声心动图评价先天性主动脉瓣下隔膜的价值

    目的为了评价实时三维超声心动图(RT-3DE)诊断先天性主动脉瓣下隔膜的价值.方法经手术或CT/MRI证实的28例先天性主动脉瓣下隔膜患者接受了二维、彩色多普勒和RT-3DE成像.结果二维超声显示先天性主动脉瓣下隔膜,67.9%(19/28)可清晰显示,17.8%(5/28)可疑,14.3%(4/28)显示不清晰;在RT-3DE上,85.7%(24/28)可清晰显示,14.3%(4/28)显示不清晰.显示清晰者不仅可在左室流出道显示片状回声附着,其大小、形态、分布范围及其与主动脉瓣、二尖瓣和室间隔左室面的关系也更直观.结论在先天性主动脉瓣下隔膜的诊断中,RT-3DE可比二维超声提供更多的形态学信息.

    作者:黄云洲;任书堂;李冬蓓;龙进;王勇;王翠华;周建华;刘晓程;孔祥荣 刊期: 2006年第04期

  • 乳腺癌超声诊断进展

    乳腺癌是常见的女性恶性肿瘤,早期诊断对其治疗和预后十分重要.超声检查是诊断乳腺病变尤其是乳腺癌的主要影像学方法之一.超声检测乳腺癌的方法有灰阶超声、多普勒超声、超声微泡造影、超声弹性成像和三维超声.本文就这些技术应用于乳腺癌的诊断作一概述.

    作者:吴松松;陈亚青 刊期: 2006年第04期

  • 骨科生物力学股骨颈三维模型特点及建模方法

    目的评价新的股骨颈生物力学分析中股骨颈三维模型的特点及建模的可行性.方法在分析建模过程和操作流程的基础上,分别利用塑料股骨模型和尸体股骨模型进行CT类型DICOM图像的VTK快速读入、边缘提取及三维重建,验证该过程所建的股骨颈生物力学分析中股骨颈模型的正确性和有效性.实现三维重建股骨颈在生物力学实验及股骨颈骨折手术操作中的临床应用价值.结果特征数据的提取过程简单,通常情况下,102张DICOM数据,只需3 min左右即可完成阈值图像处理、光顺处理以及特征数据提取.同时,只需以不大于2 mm的片层间距扫描CT图像,就可重建出生物力学分析可接受的股骨颈的三维形体.并在半分钟完成重建.结论在CT图像中,基于图像灰度阈值能够有效快速获取股骨颈生物力学模型的数据特征及三维重建形体,且开发出可交互的股骨颈三视图系统.

    作者:王利峰;黄毓瑜;魏军;刘文勇;胡磊 刊期: 2006年第04期

  • 主动脉瓣反流的定量评估: 实时三维彩色多普勒血流成像与MRI对照研究

    目的探讨实时三维彩色多普勒血流成像(RT-3D CDFI)定量评估主动脉瓣反流的价值.方法选取17例单纯性主动脉瓣反流.实时三维超声心动图采集全容积数据库和三维彩色血流信号数据库,导入TomTec三维图像工作站脱机测量左室舒张末期容积(LVEDV)、左室收缩末期容积(LVESV) 和主动脉瓣彩色反流束容积(RJV), 并计算左室每搏量(LVSV)和RJV/LVSV (%). MRI测量LVEDV、LVESV 和RJV, 并计算LVSV和RJV/LVSV (%).RT-3D CDFI和MRI的测值行相关性分析.结果 RT-3D CDFI和MRI评价主动脉瓣反流的测值相关性良好,其中RJV测值相关性为r=0.92, Y=0.88X+3.32, P<0.0001,二者间的均数差为-2.0 ml,标准差为9.5 ml;RJV/LVSV(%)测值的相关性为r=0.88, Y=1.16X-10.74, P<0.0001,二者间的均数差为-2.8%,标准差为7.9%.结论 RT-3D CDFI可对主动脉瓣反流进行准确定量评估,为临床评价主动脉瓣反流提供了一种简便、可靠的新方法.

    作者:刘夏天;谢明星;王新房;吕清;刘定西;王莉霞;方凌云;袁莉;郑智超 刊期: 2006年第04期

  • 肝硬化扩散加权成像与病理对照研究

    目的研究肝硬化扩散加权成像ADC值的变化、机制及其病理基础.方法对11例经病理证实的肝硬化病人和12例正常肝脏行扩散加权成像并测量ADC值,DWI序列所选用b值分别为0、50、1000 s/mm2.在b=50 s/mm2及b=1000 s/mm2计算得到ADC1及ADC2;测量结果与病理表现对照.结果肝硬化平均ADC1、ADC2均显著低于正常肝脏.病理表现为广泛纤维组织增生、小叶结构紊乱和假小叶形成.结论肝硬化组织ADC值降低原因可能为:①肝内纤维组织限制了水分子的活动,②肝实质内血流灌注减少.

    作者:谭军;袁曙光;闫东;李迎春;普成荣 刊期: 2006年第04期

  • 双胎动脉反向灌注综合征合并无肢无心畸形1例

    孕妇25岁,孕38周,G2P0.早孕期无病毒感染、药物、毒物及放射线接确史.产前彩色多普勒超声检查:①宫内可见有二个胎体回声,胎盘为共用,位于子宫前壁,成熟度Ⅱ级;②正常胎儿双顶径为95 mm,股骨径为71 mm,相当于孕38周,胎儿体表、内脏和骨骼发育均正常,胎儿心率145次/分,律均齐,羊水大深度为95 mm,脐静脉血流峰值速度为13 cm/s,脐动脉血流峰值速度为69.2 cm/s,RI=0.62,S/D=2.63(图1);③宫内另一胎儿为无心、无肢畸形,可见脊柱回声,虽无颅骨光环,但随脊柱向上探查可见发育不良的脑组织,中间为液性暗区,该胎儿表现为单脐动脉,并有囊性暗区二枚环绕于脐带周围(图2、3),CDFI显示脐动脉血流为向心性,峰值速度为34.2 cm/s,RI=0.41,脐静脉血流为离心性,峰值速度为9.55 cm/s.

    作者:钱孝纲;杨明霞;叶萍;金艳 刊期: 2006年第04期

  • 多层螺旋CT多平面重建对周围型小肺癌的诊断价值

    目的探讨多层螺旋CT多平面重建(MPR)对周围型小肺癌的诊断价值.方法收集了52例经病理证实的周围型小肺癌,对其多层螺旋CT的MPR和横断高分辨薄层图像作对比分析.结果 MPR在肿瘤分叶征、细支气管气相、血管集束征、胸膜凹陷征、叶间胸膜破坏征的显示率明显高于横断位薄层.棘突征、短毛刺征的显示率与横断位薄层大致相同;空泡征的显示率反而较横断位薄层低.结论多层螺旋CT的MPR可以弥补横断位图像显示肿瘤征象不全面的缺点,对周围型小肺癌有重要的诊断价值.

    作者:刘国荣;程传虎;蓝博文;黄尧生 刊期: 2006年第04期

  • 实时三维超声用于颈动脉粥样斑块检测和体积定量的可行性研究

    目的探讨实时三维超声技术(RT-3DU)对于颈动脉粥样硬化(AS)斑块检测和体积定量的可行性.方法自29例患者中分别应用外周血管探头和实时三维超声探头扫查颈动脉, 共检测到35个AS斑块,分别在二维(2D)和RT-3DU图像中判定斑块的类型;并将获取的全容积数据转入TomTec图像工作站由两名超声医师双盲、随机的在8切面模式下测量体积,其中一位医师在1个月后再次进行体积定量.结果应用RT-3DU可获取满意的颈动脉AS斑块图像,RT-3DU和2D技术对斑块类型判定的一致率为89%,Kappa值=0.83;TomTec工作站可对斑块进行体积定量,35个斑块平均体积为(233±206) mm3,观察者间和观察者内部测量值的变异均无统计学意义.结论 RT-3DU可用于颈动脉AS斑块的检测,尤其是空间几何形状的显示;斑块体积定量在观察者间和观察者内部均有较高的可重复性.

    作者:张鹏飞;张梅;丁士芳;姚桂华;张运 刊期: 2006年第04期

  • 实时三维超声心动图诊断先天性双孔二尖瓣畸形的初步研究

    目的探讨实时三维超声心动图(RT-3DE)观察先天性双孔二尖瓣畸形(DOMV)的应用价值.方法 5例先天性DOMV患者,在常规二维超声心动图基础上,应用RT-3DE实时显像、全容积显像及彩色成像模式,观察畸形二尖瓣立体形态及血流动力学改变.结果 5例先天性DOMV中,3例合并部分型房室间隔缺损,2例为单纯性双孔二尖瓣;2例合并有瓣裂,无瓣裂者3例;5例患者均伴有不同程度的二尖瓣关闭不全(中-重度3例,轻度1例,功能正常1例).术前二维超声提示3例DOMV,漏诊2例(其中1例术后复查时提示).实时三维超声提示4例DOMV,1例术前未行实时三维超声检查,术后复查时提示.结论与二维超声心动图比较,实时三维超声心动图能更全面、立体地显示二尖瓣的空间结构,提高对DOMV诊断的准确性,可作为传统二维超声心动图的重要补充.

    作者:吕清;卢晓芳;谢明星;王新房;王静;杨亚利;袁莉;贺林;刘夏天 刊期: 2006年第04期

  • 利用磁共振相位对比法对非搏动流体模型的定量测量研究

    目的探讨流动液体模型的磁共振信号强度与速度矢量的关系,研究不同观察者之间、不同ROI(0.05 cm2、0.08 cm2)流速软件的客观性.方法采用西门子1.5T超导磁共振机梯度进行实验研究,实验水模包括,一塑胶管(模拟门静脉走行,直径3.3 mm),高压注射器一台,生理盐水2000 ml.流速设置1.25~12.50 cm/s.结果磁共振信号强度Y与流速X呈线性关系,Y=-24.542+123.104X,相关系数为r2=0.948;不同观察者采用流速软件测量的速度矢量三者间比较及与实际速度(真值)比较,均无显著性差异(P>0.05);观察者选择不同ROI范围0.05 cm2、0.08 cm2测量速度矢量与实际流速(真值)行相关性分析,r分别为0.935和0.998,ROI 0.08 cm2相关性更佳.结论流动液体模型证明磁共振相位对比技术是一种客观、准确的流体定量测量技术,可用于临床血流定量研究.

    作者:李彩英;田建明;刘辉;陆建平;黄勃源;刘怀军 刊期: 2006年第04期

中国医学影像技术杂志

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主管:中国科学院

主办:中国科学院声学研究所