張遠華++黃潮桐

[摘要] 目的 基于CT圖像應用Mimics軟件構建腕舟骨及其血供的三維有限元模型。 方法 采用新鮮成人手標本經灌注處理后，通過CT掃描獲得數(shù)據(jù)集，利用Mimics軟件重建腕舟骨及其血供等。 結果 建立了基于解剖結構的腕舟骨及其血供的三維有限元模型，各結構可單獨、聯(lián)合顯示，可任意旋轉，模型透視及多剖面顯示。 結論 腕舟骨及其血供三維有限元模型的構建，可以為腕舟骨的基礎研究提供三維形態(tài)學資料，為臨床診治提供客觀的依據(jù)。

[關鍵詞] 腕舟骨；血供；有限元模型；Mimics

[中圖分類號] R68 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-4721（2014）01（b）-0033-02

腕舟骨骨折是臨床常見骨折之一，尤其多見于青壯年，占全身骨折的2%～7%，占腕骨骨折的51%～90%[1]。多由交通事故和運動損傷所致。傷后平均6個月不能參加勞動[2]。腕舟骨骨折不愈合是骨科和手外科仍未完全解決的課題。腕舟骨骨折不愈合或缺血性壞死的發(fā)生均與其形態(tài)和血供的特殊性有密切的關系。因此，熟悉腕舟骨的形態(tài)結構及血供特點，是治療腕舟骨相關疾病的基礎。

1 材料與方法

1.1 建模環(huán)境

電腦配置：AMDAthlon64 3200+中央處理器、2G內存、24寸液體顯示器、64M顯存、ATI8550顯卡、Windows XP/Professional操作系統(tǒng)。

軟件：醫(yī)學3-D圖像生成、編輯處理軟件Mimics 13.01（Materialise公司，比利時）、大型有限元分析軟件Ansys 13.0（Ansys公司，美國）。

1.2 采集原始數(shù)據(jù)

選取新鮮健康成年人手標本1具，標本X線檢查排除骨骼異常情況，在常溫下將自凝牙托材料[3]等配成的造影劑注入標本動脈中，灌注后對標本進行防腐固定處理，標本灌注后24 h進行CT掃描。采用64排螺旋CT（Philips/Brilliance 64，飛利浦公司，荷蘭）連續(xù)掃描，掃描參數(shù)：電壓120 kV，電流250 mAs，層厚0.4 mm，共獲取150層數(shù)據(jù)，將其以Dicom格式保存，存入光盤備用。

1.3 建立幾何模型

以Mimics軟件直接從所刻光盤內讀取Dicom格式的CT斷層圖像，經定位圖像，界定相應閾值，調整灰度進行圖像標識，通過Marks窗口進行潤色，每層圖像經邊緣分割、選擇性編輯等處理，通過3D窗口進行構建重建腕舟骨及其骨骼內外血供的三維有限元模型。

2 結果

本實驗快捷地建立了形象逼真的腕舟骨及其骨骼內外血液供應的三維有限元模型，骨骼、骨骼外血管及骨骼內血管可單獨顯示亦可聯(lián)合顯示，可360°任意旋轉，模型透視及多剖面顯示見圖1、圖2。

3 討論

臨床上腕舟骨骨折經外科處理后，仍有不少愈合不良和壞死的情況。尤其在舟骨腰部或近極發(fā)生骨折時，極易發(fā)生壞死[4]、延遲愈合、不愈合，影響功能。Sakuma M等[5]隨訪104例有癥狀的不愈合患者，發(fā)現(xiàn)病史>10年的患者，100%發(fā)生骨關節(jié)炎。從原因上分析，血供的優(yōu)劣是影響預后的關鍵問題。目前這方面的解剖學研究尚較匱乏，遠跟不上臨床骨科及手外科發(fā)展的需要，提不出具體實用的形態(tài)結構依據(jù)。因此，為更好地研究腕舟骨骨折的發(fā)生、治療原理，減少患者的并發(fā)癥，對腕舟骨及其血供的研究顯得尤為重要。

Mimics是Materialise公司生產的交互式醫(yī)學影像控制系統(tǒng)，即為Materialise′s Interactive Medical Image Control System。Mimics軟件是一個基于臨床醫(yī)學影像學的逆向工程軟件和計算機輔助設計軟件，也是介于醫(yī)學與機械領域之間的一套逆向軟件[6]。它是模塊化結構的軟件，可以根據(jù)用戶的不用需求有不同的搭配。Mimics擁有強大的基于斷層掃描圖像的建模功能，能很好地解決復雜解剖結構的有限元三維模型建模問題。它能將CT圖像以Dicom格式直接導入進行三維重建，并能對CT斷層圖像進行后續(xù)分析和仿真設計[7-8]，與現(xiàn)有三維CT重建結果不同的是，采用Mimics軟件重建出的三維骨骼及血管模型可以從多角度、多平面觀察骨骼及血管，測量血管直徑的大小及重建出的骨骼及血管可以任意旋轉、任意組合、任意角度顯示，從而更為清楚地顯示骨骼及血管的相互位置關系，對于判定骨折的移位方向、損傷程度及其血運情況具有重要意義。本研究為Mimics在腕舟骨及其血供的初步臨床應用提供了參考，但仍需要更多病例資料和更進一步的研究來證實其臨床應用的價值。

本研究首次成功構建腕舟骨及其骨骼內外血供的三維模型，真實模擬人體腕舟骨及其血供的解剖形態(tài)、毗鄰關系，尤其是骨骼內血供分布的有限元分析，在國內外鮮見相關報道。這將為了解和研究腕舟骨骨折、壞死及開展新術式或創(chuàng)建新術式提供精確的舟骨形態(tài)、表面定位和血供情況等信息，為臨床醫(yī)師選擇合適的手術入路、模擬復位和內固定提供客觀依據(jù)，當然，這是全面認識腕舟骨及其血供的第一步，相信經過不斷的努力和完善，基于CT圖像應用Mimics軟件快速構建腕舟骨及其血供三維有限元模型有廣闊的應用前景。

[參考文獻]

[1] Tiel-vuul MM，Roolker W，Broekhuizen AH，et al.The diag nostic management of suspected scophoid fracture[J].Injury，1997，28（1）：1-8.

[2] van der Molen AB，Groothoff JW，Wisser GJ，et al.Time of work due to scaphoid fractures and other carpal injuries in the period 1990 to 1993[J].J Hand Surg Br，1999，24（2）：193-198.

[3] 李忠華，黃潮桐，劉陽，等.用自凝牙托材料制作軟體解剖標本[J].中國臨床解剖學雜志，2007，25（5）：105-106.

[4] 顧玉東，王澍寰，侍德，手外科學[M].上海：上海科學技術出版社，2002：382-389

[5] Sakuma M，Nakamura R，Imaeda T.Analysis of proximal fragment sclerosis and suigical outcome of scaphoid non-union by magnetic resonance imaging[J].J Hand Surg Br，1995，20（2）：201-205.

[6] 張美超，劉陽，劉則玉，等.利用Mimics和Freeform建立中國數(shù)字人上頜第一磨牙三維有限元模型[J].醫(yī)用生物力學，2006，24（3）：208-211.

[7] 劉登均，賀小兵，王明貴，等.Mimics軟件在腰椎轉移性腫瘤術前評估中的應用[J].中國數(shù)字醫(yī)學，2011，6（1）：102-105.

[8] 劉登均，賀小兵，王明貴，等.基于CT斷層圖像重建股骨頭缺血性壞死髖關節(jié)的三維結構[J].局解手術學雜志，2011，20（2）：154-156.

（收稿日期：2013-09-17 本文編輯：林利利）

[摘要] 目的 基于CT圖像應用Mimics軟件構建腕舟骨及其血供的三維有限元模型。 方法 采用新鮮成人手標本經灌注處理后，通過CT掃描獲得數(shù)據(jù)集，利用Mimics軟件重建腕舟骨及其血供等。 結果 建立了基于解剖結構的腕舟骨及其血供的三維有限元模型，各結構可單獨、聯(lián)合顯示，可任意旋轉，模型透視及多剖面顯示。 結論 腕舟骨及其血供三維有限元模型的構建，可以為腕舟骨的基礎研究提供三維形態(tài)學資料，為臨床診治提供客觀的依據(jù)。

[關鍵詞] 腕舟骨；血供；有限元模型；Mimics

[中圖分類號] R68 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-4721（2014）01（b）-0033-02

腕舟骨骨折是臨床常見骨折之一，尤其多見于青壯年，占全身骨折的2%～7%，占腕骨骨折的51%～90%[1]。多由交通事故和運動損傷所致。傷后平均6個月不能參加勞動[2]。腕舟骨骨折不愈合是骨科和手外科仍未完全解決的課題。腕舟骨骨折不愈合或缺血性壞死的發(fā)生均與其形態(tài)和血供的特殊性有密切的關系。因此，熟悉腕舟骨的形態(tài)結構及血供特點，是治療腕舟骨相關疾病的基礎。

1 材料與方法

1.1 建模環(huán)境

電腦配置：AMDAthlon64 3200+中央處理器、2G內存、24寸液體顯示器、64M顯存、ATI8550顯卡、Windows XP/Professional操作系統(tǒng)。

軟件：醫(yī)學3-D圖像生成、編輯處理軟件Mimics 13.01（Materialise公司，比利時）、大型有限元分析軟件Ansys 13.0（Ansys公司，美國）。

1.2 采集原始數(shù)據(jù)

選取新鮮健康成年人手標本1具，標本X線檢查排除骨骼異常情況，在常溫下將自凝牙托材料[3]等配成的造影劑注入標本動脈中，灌注后對標本進行防腐固定處理，標本灌注后24 h進行CT掃描。采用64排螺旋CT（Philips/Brilliance 64，飛利浦公司，荷蘭）連續(xù)掃描，掃描參數(shù)：電壓120 kV，電流250 mAs，層厚0.4 mm，共獲取150層數(shù)據(jù)，將其以Dicom格式保存，存入光盤備用。

1.3 建立幾何模型

以Mimics軟件直接從所刻光盤內讀取Dicom格式的CT斷層圖像，經定位圖像，界定相應閾值，調整灰度進行圖像標識，通過Marks窗口進行潤色，每層圖像經邊緣分割、選擇性編輯等處理，通過3D窗口進行構建重建腕舟骨及其骨骼內外血供的三維有限元模型。

2 結果

本實驗快捷地建立了形象逼真的腕舟骨及其骨骼內外血液供應的三維有限元模型，骨骼、骨骼外血管及骨骼內血管可單獨顯示亦可聯(lián)合顯示，可360°任意旋轉，模型透視及多剖面顯示見圖1、圖2。

3 討論

臨床上腕舟骨骨折經外科處理后，仍有不少愈合不良和壞死的情況。尤其在舟骨腰部或近極發(fā)生骨折時，極易發(fā)生壞死[4]、延遲愈合、不愈合，影響功能。Sakuma M等[5]隨訪104例有癥狀的不愈合患者，發(fā)現(xiàn)病史>10年的患者，100%發(fā)生骨關節(jié)炎。從原因上分析，血供的優(yōu)劣是影響預后的關鍵問題。目前這方面的解剖學研究尚較匱乏，遠跟不上臨床骨科及手外科發(fā)展的需要，提不出具體實用的形態(tài)結構依據(jù)。因此，為更好地研究腕舟骨骨折的發(fā)生、治療原理，減少患者的并發(fā)癥，對腕舟骨及其血供的研究顯得尤為重要。

Mimics是Materialise公司生產的交互式醫(yī)學影像控制系統(tǒng)，即為Materialise′s Interactive Medical Image Control System。Mimics軟件是一個基于臨床醫(yī)學影像學的逆向工程軟件和計算機輔助設計軟件，也是介于醫(yī)學與機械領域之間的一套逆向軟件[6]。它是模塊化結構的軟件，可以根據(jù)用戶的不用需求有不同的搭配。Mimics擁有強大的基于斷層掃描圖像的建模功能，能很好地解決復雜解剖結構的有限元三維模型建模問題。它能將CT圖像以Dicom格式直接導入進行三維重建，并能對CT斷層圖像進行后續(xù)分析和仿真設計[7-8]，與現(xiàn)有三維CT重建結果不同的是，采用Mimics軟件重建出的三維骨骼及血管模型可以從多角度、多平面觀察骨骼及血管，測量血管直徑的大小及重建出的骨骼及血管可以任意旋轉、任意組合、任意角度顯示，從而更為清楚地顯示骨骼及血管的相互位置關系，對于判定骨折的移位方向、損傷程度及其血運情況具有重要意義。本研究為Mimics在腕舟骨及其血供的初步臨床應用提供了參考，但仍需要更多病例資料和更進一步的研究來證實其臨床應用的價值。

本研究首次成功構建腕舟骨及其骨骼內外血供的三維模型，真實模擬人體腕舟骨及其血供的解剖形態(tài)、毗鄰關系，尤其是骨骼內血供分布的有限元分析，在國內外鮮見相關報道。這將為了解和研究腕舟骨骨折、壞死及開展新術式或創(chuàng)建新術式提供精確的舟骨形態(tài)、表面定位和血供情況等信息，為臨床醫(yī)師選擇合適的手術入路、模擬復位和內固定提供客觀依據(jù)，當然，這是全面認識腕舟骨及其血供的第一步，相信經過不斷的努力和完善，基于CT圖像應用Mimics軟件快速構建腕舟骨及其血供三維有限元模型有廣闊的應用前景。

[參考文獻]

[1] Tiel-vuul MM，Roolker W，Broekhuizen AH，et al.The diag nostic management of suspected scophoid fracture[J].Injury，1997，28（1）：1-8.

[2] van der Molen AB，Groothoff JW，Wisser GJ，et al.Time of work due to scaphoid fractures and other carpal injuries in the period 1990 to 1993[J].J Hand Surg Br，1999，24（2）：193-198.

[3] 李忠華，黃潮桐，劉陽，等.用自凝牙托材料制作軟體解剖標本[J].中國臨床解剖學雜志，2007，25（5）：105-106.

[4] 顧玉東，王澍寰，侍德，手外科學[M].上海：上?？茖W技術出版社，2002：382-389

[5] Sakuma M，Nakamura R，Imaeda T.Analysis of proximal fragment sclerosis and suigical outcome of scaphoid non-union by magnetic resonance imaging[J].J Hand Surg Br，1995，20（2）：201-205.

[6] 張美超，劉陽，劉則玉，等.利用Mimics和Freeform建立中國數(shù)字人上頜第一磨牙三維有限元模型[J].醫(yī)用生物力學，2006，24（3）：208-211.

[7] 劉登均，賀小兵，王明貴，等.Mimics軟件在腰椎轉移性腫瘤術前評估中的應用[J].中國數(shù)字醫(yī)學，2011，6（1）：102-105.

[8] 劉登均，賀小兵，王明貴，等.基于CT斷層圖像重建股骨頭缺血性壞死髖關節(jié)的三維結構[J].局解手術學雜志，2011，20（2）：154-156.

（收稿日期：2013-09-17 本文編輯：林利利）

[摘要] 目的 基于CT圖像應用Mimics軟件構建腕舟骨及其血供的三維有限元模型。 方法 采用新鮮成人手標本經灌注處理后，通過CT掃描獲得數(shù)據(jù)集，利用Mimics軟件重建腕舟骨及其血供等。 結果 建立了基于解剖結構的腕舟骨及其血供的三維有限元模型，各結構可單獨、聯(lián)合顯示，可任意旋轉，模型透視及多剖面顯示。 結論 腕舟骨及其血供三維有限元模型的構建，可以為腕舟骨的基礎研究提供三維形態(tài)學資料，為臨床診治提供客觀的依據(jù)。

[關鍵詞] 腕舟骨；血供；有限元模型；Mimics

[中圖分類號] R68 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-4721（2014）01（b）-0033-02

腕舟骨骨折是臨床常見骨折之一，尤其多見于青壯年，占全身骨折的2%～7%，占腕骨骨折的51%～90%[1]。多由交通事故和運動損傷所致。傷后平均6個月不能參加勞動[2]。腕舟骨骨折不愈合是骨科和手外科仍未完全解決的課題。腕舟骨骨折不愈合或缺血性壞死的發(fā)生均與其形態(tài)和血供的特殊性有密切的關系。因此，熟悉腕舟骨的形態(tài)結構及血供特點，是治療腕舟骨相關疾病的基礎。

1 材料與方法

1.1 建模環(huán)境

電腦配置：AMDAthlon64 3200+中央處理器、2G內存、24寸液體顯示器、64M顯存、ATI8550顯卡、Windows XP/Professional操作系統(tǒng)。

軟件：醫(yī)學3-D圖像生成、編輯處理軟件Mimics 13.01（Materialise公司，比利時）、大型有限元分析軟件Ansys 13.0（Ansys公司，美國）。

1.2 采集原始數(shù)據(jù)

選取新鮮健康成年人手標本1具，標本X線檢查排除骨骼異常情況，在常溫下將自凝牙托材料[3]等配成的造影劑注入標本動脈中，灌注后對標本進行防腐固定處理，標本灌注后24 h進行CT掃描。采用64排螺旋CT（Philips/Brilliance 64，飛利浦公司，荷蘭）連續(xù)掃描，掃描參數(shù)：電壓120 kV，電流250 mAs，層厚0.4 mm，共獲取150層數(shù)據(jù)，將其以Dicom格式保存，存入光盤備用。

1.3 建立幾何模型

以Mimics軟件直接從所刻光盤內讀取Dicom格式的CT斷層圖像，經定位圖像，界定相應閾值，調整灰度進行圖像標識，通過Marks窗口進行潤色，每層圖像經邊緣分割、選擇性編輯等處理，通過3D窗口進行構建重建腕舟骨及其骨骼內外血供的三維有限元模型。

2 結果

本實驗快捷地建立了形象逼真的腕舟骨及其骨骼內外血液供應的三維有限元模型，骨骼、骨骼外血管及骨骼內血管可單獨顯示亦可聯(lián)合顯示，可360°任意旋轉，模型透視及多剖面顯示見圖1、圖2。

3 討論

臨床上腕舟骨骨折經外科處理后，仍有不少愈合不良和壞死的情況。尤其在舟骨腰部或近極發(fā)生骨折時，極易發(fā)生壞死[4]、延遲愈合、不愈合，影響功能。Sakuma M等[5]隨訪104例有癥狀的不愈合患者，發(fā)現(xiàn)病史>10年的患者，100%發(fā)生骨關節(jié)炎。從原因上分析，血供的優(yōu)劣是影響預后的關鍵問題。目前這方面的解剖學研究尚較匱乏，遠跟不上臨床骨科及手外科發(fā)展的需要，提不出具體實用的形態(tài)結構依據(jù)。因此，為更好地研究腕舟骨骨折的發(fā)生、治療原理，減少患者的并發(fā)癥，對腕舟骨及其血供的研究顯得尤為重要。

Mimics是Materialise公司生產的交互式醫(yī)學影像控制系統(tǒng)，即為Materialise′s Interactive Medical Image Control System。Mimics軟件是一個基于臨床醫(yī)學影像學的逆向工程軟件和計算機輔助設計軟件，也是介于醫(yī)學與機械領域之間的一套逆向軟件[6]。它是模塊化結構的軟件，可以根據(jù)用戶的不用需求有不同的搭配。Mimics擁有強大的基于斷層掃描圖像的建模功能，能很好地解決復雜解剖結構的有限元三維模型建模問題。它能將CT圖像以Dicom格式直接導入進行三維重建，并能對CT斷層圖像進行后續(xù)分析和仿真設計[7-8]，與現(xiàn)有三維CT重建結果不同的是，采用Mimics軟件重建出的三維骨骼及血管模型可以從多角度、多平面觀察骨骼及血管，測量血管直徑的大小及重建出的骨骼及血管可以任意旋轉、任意組合、任意角度顯示，從而更為清楚地顯示骨骼及血管的相互位置關系，對于判定骨折的移位方向、損傷程度及其血運情況具有重要意義。本研究為Mimics在腕舟骨及其血供的初步臨床應用提供了參考，但仍需要更多病例資料和更進一步的研究來證實其臨床應用的價值。

本研究首次成功構建腕舟骨及其骨骼內外血供的三維模型，真實模擬人體腕舟骨及其血供的解剖形態(tài)、毗鄰關系，尤其是骨骼內血供分布的有限元分析，在國內外鮮見相關報道。這將為了解和研究腕舟骨骨折、壞死及開展新術式或創(chuàng)建新術式提供精確的舟骨形態(tài)、表面定位和血供情況等信息，為臨床醫(yī)師選擇合適的手術入路、模擬復位和內固定提供客觀依據(jù)，當然，這是全面認識腕舟骨及其血供的第一步，相信經過不斷的努力和完善，基于CT圖像應用Mimics軟件快速構建腕舟骨及其血供三維有限元模型有廣闊的應用前景。

[參考文獻]

[1] Tiel-vuul MM，Roolker W，Broekhuizen AH，et al.The diag nostic management of suspected scophoid fracture[J].Injury，1997，28（1）：1-8.

[2] van der Molen AB，Groothoff JW，Wisser GJ，et al.Time of work due to scaphoid fractures and other carpal injuries in the period 1990 to 1993[J].J Hand Surg Br，1999，24（2）：193-198.

[3] 李忠華，黃潮桐，劉陽，等.用自凝牙托材料制作軟體解剖標本[J].中國臨床解剖學雜志，2007，25（5）：105-106.

[4] 顧玉東，王澍寰，侍德，手外科學[M].上海：上?？茖W技術出版社，2002：382-389

[5] Sakuma M，Nakamura R，Imaeda T.Analysis of proximal fragment sclerosis and suigical outcome of scaphoid non-union by magnetic resonance imaging[J].J Hand Surg Br，1995，20（2）：201-205.

[6] 張美超，劉陽，劉則玉，等.利用Mimics和Freeform建立中國數(shù)字人上頜第一磨牙三維有限元模型[J].醫(yī)用生物力學，2006，24（3）：208-211.

[7] 劉登均，賀小兵，王明貴，等.Mimics軟件在腰椎轉移性腫瘤術前評估中的應用[J].中國數(shù)字醫(yī)學，2011，6（1）：102-105.

[8] 劉登均，賀小兵，王明貴，等.基于CT斷層圖像重建股骨頭缺血性壞死髖關節(jié)的三維結構[J].局解手術學雜志，2011，20（2）：154-156.

（收稿日期：2013-09-17 本文編輯：林利利）