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腕关节可视化研究及其在月骨假体设计中的应用初探

作　者: 冯飞
导　师: 张绍祥；李七渝
学　校: 第三军医大学
专　业: 人体解剖与组织胚胎学
关键词: 腕关节数字化可视人体 MRI 断面解剖三维重建月骨假体
分类号: R687.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

目的通过对腕关节在冠状位薄层断面解剖标本与MRI图像进行对比,研究该部位的骨、关节以及韧带连接解剖形态的细微结构、相互关系及MRI的影像特征,找出各解剖结构在冠状面上的最佳显示层面。增添腕关节在冠状位的断层解剖学资料数据,为腕关节病变的影像学诊断提供确切的形态学依据;建立腕关节三维可视化数字模型,观察腕关节骨、韧带的三维空间位置及相互毗邻关系,为计算机辅助关节外科手术提供立体形态学基础;应用腕关节的可视化模型,设计符合国人月骨解剖特性的假体,为制作月骨假体提供可靠的解剖学依据。材料和方法1.选用无关节病变的新鲜成人腕关节标本22例(中国数字化可视人体10例,单独腕关节标本12例),将各标本(12例横断位、10例冠状位)摆放成休息位,用5%蓝色明胶包埋,低温条件下对标本进行层厚为0.2mm的薄层铣切。2.选取腕关节冠状位连续薄层断面数据,将断面图像与相对应的冠状位MRI图像对照研究。3.运用图像分割软件,分别对腕关节桡、尺骨,远近两列腕骨(共8块),掌骨(5块)及桡尺韧带、腕关节盘(三角纤维软骨)、关节盘同系物、桡月韧带、桡三角韧带、舟头韧带、桡舟头韧带、舟月韧带、月三角韧带、尺三角韧带、尺月韧带、三角头韧带、钩头韧带共28个结构进行结构数据的分割和提取,并完成在休息位腕关节内主要解剖结构的三维重建。4.在已获得的腕关节断层解剖图片和三维模型上观察月骨解剖形态,与相毗邻关节腕骨的空间位置关系,探讨影响月骨假体稳定的因素;5.在22例腕关节三维可视化模型上测量月骨的解剖参数并进行计算、统计分析,设计月骨假体远、近两端的两个重要曲线(月骨凹面曲线和凸面曲线)方程。应用传统解剖学方法获取4例完整的新鲜月骨剖面水平图像,Photshop软件建立同一坐标系,曲线上任意取坐标点,取相同x值,将月骨三维可视化模型所得的凹面和凸面曲线方程计算的y值结果与月骨解剖标本实测y值结果统计学方法检验,对在三维可视化模型上进行月骨假体设计的科学性和可行性做出探讨。结果1.获取腕关节断面数据集22套(冠状位10套,横断位12套),数字化摄影分辨率分别为630万像素,所对应的每个24 bit断面图像文件大小为36 M,为TIFF文件格式。组织结构无变形、移位,可在原位对腕关节的内部结构进行观测。2.在腕关节的冠状断面,可清楚显示桡尺远侧关节、桡腕关节、腕中关节、腕骨间关节及各关节中韧带的形态特征,并找出腕骨间韧带、三角纤维软骨及桡尺远侧关节韧带等在MRI冠状位的最佳显示平面。3.完成了腕关节内主要解剖结构的三维重建。重建结构可多结构、多色彩模式显示,在三维空间绕任意轴旋转,对三维结构进行透明显示、任意缩放,并可对有关结构进行精细的测量。4.分析了月骨假体置换后容易引起假体脱位的主要因素,提出了在假体置换时应注意的问题。5.应用三维可视化模型和传统解剖学方法得出设计月骨假体所需的头月关节的凹面曲线方程和在桡月关节的凸面曲线方程。统计学分析相同x值时,月骨三维可视化模型所得的凹面和凸面曲线方程计算Y值结果与4例月骨解剖标本实测Y值结果均无明显差异,月骨可视化模型得出的曲线方程真实有效。结论1.冠状连续薄层断面可良好显示腕骨间相互关系、桡腕关节韧带、腕骨间韧带、三角纤维软骨及桡尺远侧关节等结构。深入了解腕关节内部细微结构的连续薄层断面形态特征及变化规律,结合相对应的冠状MRI图像对照研究,为腕关节疾患的MRI影像学诊断提供解剖学资料。2.三维可视化模型能直观再现腕关节内细微结构的空间形态、毗邻关系和变化规律,对分析腕关节的运动机制、腕关节病变的形态学改变原因等具有指导意义。同时对于功能和立体定向关节外科在腕关节区域的手术也具有重要的参考价值,并为计算机辅助虚拟手术提供操作平台。3.应用腕关节的三维可视化模型可以对各结构进行准确测量。通过观测月骨断面细微结构了解维持月骨稳定的重要因素,并取得影响月骨假体稳定最重要的两个曲线方程。用传统解剖学方法取得新鲜月骨标本,对月骨可视化模型得到的两个曲线方程进行验证,结果显示两个方程符合月骨的生理曲线,具有明显的代表性,因此,用三维可视化模型方法得出的月骨曲线方程为设计制作月骨假体提供了可靠、有效的解剖参数。

全文目录

英文摘要  4-7
中文摘要  7-9
论文正文腕关节可视化研究及其在月骨假体设计中的应用初探  9-46
  前言  9-11
  第一部分腕关节冠状位薄层断面解剖图像与MRI对照研究  11-19
    材料与方法  11-12
    结果  12-14
    讨论  14-16
    第一部分图片  16-19
  第二部分腕关节的三维重建及可视化  19-27
    材料与方法  19-21
    结果  21
    讨论  21-24
    第二部分图片  24-27
  第三部分腕关节可视化模型在月骨假体设计中的应用初探  27-41
    材料与方法  28-31
    结果  31-35
    讨论  35-37
    第三部分图片  37-41
  全文小结  41-42
  致谢  42-43
  参考文献  43-46
文献综述腕月骨无菌性坏死的解剖病因学与诊治进展  46-54
  参考文献  52-54
硕士在读期间发表的文章  54

腕关节可视化研究及其在月骨假体设计中的应用初探

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