基于數字人的仿真腰椎模型及經皮脊柱微創(chuàng)定位器的研究.pdf

1、第一部分應用Mimics軟件行數字人腰椎的三維重建研究
　　目的：基于中國數字人數據,在Mimics軟件中進行腰4-5椎體及其周圍結構三維重建,并對三維模型進行手術模擬和直線及角度測量等操作,完成三維重建及其應用的方法學研究。
　　方法：由南方醫(yī)科大學解剖教研室提供虛擬中國人數據集。選取其腰4椎體上關節(jié)突上緣DSCF5375-p1至腰5椎體下緣DSCF5745-p1的連續(xù)斷層圖像,為適當減少后期圖像處理工作量,于每兩層選取一

2、張,總共185張斷層圖像。使用Photoshop軟件對斷層圖像進行配準、分割、格式轉換等處理,處理后的圖像分類以BMP格式保存。將不同結構的分割圖像分別導入Mimics10.01軟件中,完成三維重建后,各組織重建出的三維模型以STL格式分開保存。最后將不同結構的STL格式的三維模型導入到Mimics軟件中,建立了腰4-5椎體及周圍結構的三維模型。練習使用軟件中的手術模擬和直線及角度測量等功能模塊,熟悉在Mimics軟件中三維模型的醫(yī)學應

3、用功能。
　　結果：成功建立了中國數字人數據中的腰4-5椎體、脊髓、神經根、腹主動脈、豎脊肌、腰大肌、腰方肌、腹肌群及皮膚等解剖結構的三維模型,使用Mimics軟件中的三維模型顯示和隱藏、透明度設置、移動、縮放、分離合并、測量和模擬功能模塊,完成腰4-5椎體和周圍結構三維重建及其應用的方法學研究。
　　結論：Mimics軟件可以出色地完成醫(yī)學圖像的三維重建,軟件使用簡單方便,重建出的三維模型立體感及真實感強,其手術模擬和測量

4、功能模塊能廣泛應用于臨床和科研。基于中國數字人數據,進行腰椎及周圍軟組織的數字模型的重建,就我們所查國內、外文獻,未見相關報告,數字化腰椎模型以超強立體感并真實地顯示了腰椎及其周圍組織的重要結構,為腰椎部的解剖學、個性化診療規(guī)劃和虛擬腰椎手術提供了形態(tài)學依據。
　　第二部分經皮脊柱微創(chuàng)定位器的制作與實驗研究
　　目的：研制一種經皮脊柱微創(chuàng)定位器,以供經皮脊柱微創(chuàng)手術,尤其是經皮內窺鏡下腰椎間盤切除術中穿刺定位時使用。提高手術

5、穿刺成功率,減少穿刺引發(fā)的并發(fā)癥。并進行實驗研究,探討其在脊柱內窺鏡下腰椎間盤切除術中穿刺時準確性與可行性。
　　方法：自行研制出經皮脊柱微創(chuàng)定位器。6具由T12-S1后面結構完整的成人脊柱尸體標本,按隨機、對照、重復的原則分為定位器組(實驗組)和徒手組(對照組)。標本進行CT掃描,獲取CT圖像數據,導入Mimics三維重建軟件中,完成脊柱標本的三維重建。在標本三維重建模型中,模擬一根穿刺導針,按后外側選擇性內窺鏡下腰椎間盤切除術

6、(應用YESS的PELD)進行虛擬穿刺。測量并記錄入針點到棘突連線的正中線的垂直距離、水平面穿刺角度、矢狀面穿刺角度及穿刺導針的長度。將相關參數在定位器上精確設定,在標本上進行穿刺。分別記錄定位器組(實驗組)和徒手組(對照組)穿刺時間、X線曝光次數。對脊柱標本進行解剖,直視下觀察穿刺效果,記錄穿刺成功率及不良穿刺率,并對兩組記錄參數進行統(tǒng)計學比較。
　　結果：定位器組共進行了36次PELD手術椎間盤定位穿刺,34次正確穿到了安全工

7、作三角,1次穿刺導針抵至關節(jié)突外側,1次抵至椎體側緣,2次穿刺導針接觸到了神經根,但無損傷,不計為穿刺不良,未見硬脊膜損傷,其成功率為94.4％,不良穿刺率為5.6%,穿刺用時7.09-12.87min,平均9.42±1.33min,曝光次數2-6次,平均3.97±0.97次。徒手穿刺組,28次穿到了安全工作三角,3次穿刺導針抵至關節(jié)突外側,2次抵至椎體側緣,5次穿刺導針接觸到了神經根,3例有損傷,須計為穿刺不良,未見硬脊膜損傷。徒手組