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计算机处理MRI图像坏死体积测定与塌陷预测及全髋关节置换术的软组织平衡

史振才  
【摘要】:目的 依据T1加权相冠状位MRI图像数据,计算机上重构出三维股骨头坏死模型,直观化确定坏死的部位,得出坏死病灶的体积,与大体股骨头坏死病灶的体积比较,探讨其准确性及临床实际意义。 方法29例(38髋)晚期股骨头坏死患者,男23例,女6例,平均年龄45.5岁(26~68岁)。激素性坏死14例(18髋),酒精性坏死12例(17髋),特发性坏死3例(3髋)。ARCO分期:Ⅲ期9髋,Ⅳ期30髋。所有患者均行全髋人工关节置换术。每位患者术前进行双髋MRI检查,层厚(Thick)为2mm,间隔(Gap)为0,获得髋关节MRI图像冠状位T1加权相的DICOM格式数据。利用Mimics软件中的图像导入、导出功能,在Adobe Photoshop图像编辑软件中以匍行的带状低信号为边缘,提取出股骨头及其坏死区域的轮廓。用Magics实体造型软件获得相应的股骨头三维重构模型,并直接读取股骨头及其坏死组织区域的体积,计算两者之间的百分比。将取出的完整股骨头颈部锯开,保留股骨头部分。劈成5~6份,在每一层断面上用咬骨钳去除坏死组织至硬化骨。使用移水法测出大体股骨头及其坏死病灶的体积,与计算机所得结果相比较,进行统计学分析。以重构的正常三维模型为基础,建立股骨头有限元网状模型。模拟正常人体髋关节载荷特点,髋臼与股骨头为面接触,髋臼侧固定,载荷自股骨侧向上,与垂直方向呈15°角度,载荷大小值为3000N。用塌陷应力指数表示股骨头塌陷的几率,塌陷应力指数0.1为坏死骨组织的生理极限。有限元分析不同体积大小的坏死病灶发生股骨头塌陷的危险性。


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