基于中国数字化人体的虚拟解剖学系统的建立

目的:研究数字化虚拟解剖系统有效地解决解剖学教学中面临的标本奇缺、标本破坏、教学环境限制等众多问题。方法:基于中国数字化人体数据集(CVH),联合山东数字人科技股份有限公司,通过数据分割、计算机三维重建、模型平滑贴图和软件系统构建开发,构建了中国首套基于真实人体数据的虚拟解剖系统。结果:该虚拟解剖系统包括断层解剖、系统解剖和局部解剖模块,提出了新的解剖学教学模式和教学理念,使医学生和低年资医生能随时随地进行系统解剖学、局部解剖学、断层解剖学甚至神经解剖学等多项课程的学习以及临床手术培训。结论:该软件系统操作环境舒适,无福尔马林等有害物质的吸入,能充分保障解剖学教学质量,提高学员学习效率,增强学习兴趣,提高学员三维空间想象能力,能带来新的一轮解剖学教学革命。

基于中国数字化人体的肩袖间隙薄层断面解剖与MRI对照研究

目的探讨基于中国数字化人体(CVH)和MRI对照,观察肩袖间隙(RI)薄层断面解剖特点,为临床应用提供影像解剖学依据。方法获取5个CVH肩关节解剖数据集,以斜冠状位、斜矢状位虚拟重建显示RI连续薄层断面解剖,并与20侧肩关节MR平扫T1WI,5侧肩关节MR造影(MRA)对照,用PhotoShop CS2软件观察RI。结果 3种显示方法中,CVH显示RI各边界最佳,优于MRI平扫T1WI和MRA。3个显示平面中,斜矢状位显示RI各边界结构及内容物最佳。在RI各边界显示中,其下界肩胛下肌腱、内界喙突在轴位、斜矢状位及斜冠状位3个平面中及CVH、平扫T1WI、MRA 3种显示方法中最易清楚显示。结论基于CVH的数据集研究RI边界及毗邻关系是较好的方法,以其斜矢状位显示肩袖间隙边界、内容物及毗邻关系为最佳,为肩袖间隙疾病影像诊断提供了重要的识别标志。

基于中国数字化人体的膝关节后外侧复合体的断层解剖与三维可视化

目的:拟基于薄层高精度的中国可视化人体数据(CVH)对膝关节后外侧复合体(PLC)进行断层解剖学与三维可视化研究。方法:选择CVH-1、CVH-2、CVH-5左右膝关节后外侧结构的CVH数据集,对PLC相关结构进行数据分割和三维数字化重建。结果:成功构建了CVH-1、CVH-2、CVH-5左右膝关节的三维模型,并对PLC的结构和毗邻关系进行多方位、多角度的三维可视化观察研究。结果:PLC主要由腓侧副韧带、腘腓韧带、弓状韧带、腘肌肌腱和股二头肌肌腱构成;髂胫束位于膝关节前外侧,位置相距PLC较远,功能与PLC结构存在差异,不属于PLC结构;3例CVH数据集均未见第3关节囊韧带和腓肠豆韧带。结论:推测膝关节手术中对腓侧副韧带、腘腓韧带、弓状韧带、腘肌肌腱进行解剖重建将有助于加强膝关节术后的稳定性。

基于中国数字化人体的膝关节及后外侧复合体有限元模型建立

本研究基于中国数字化人体(Chinese visible human,CVH)膝关节断层图像数据集,拟构建了一个合并后外侧复合体结构(posterolateral complex,PLC)的膝关节生物力学三维有限元模型,以期对膝关节后外侧复合体进行生物力学检测。选择CVH-5右膝关节断层图像数据集,在前期对PLC进行数字解剖学研究的基础上,对构建好的膝关节三维模型进行网格划分,并进行连接点设置和材料属性赋值,成功构建了合并PLC结构的膝关节三维生物力学有限元模型,并进行了有效性的验证。

中国数字化可视人体咽鼓管薄层断层解剖研究

目的为临床影像诊断学提供咽鼓管及周围结构的精细断层解剖学资料。方法在中国数字化可视人体(Chinese visible human,CVH)头部数据集的基础上,按照常规头部轴位、冠状位以及咽鼓管长轴的倾斜轴位平面进行连续数字化重采样,采用连续追踪观察的方法,观察获得的3组薄层断层图像,研究咽鼓管及周围微细解剖组织结构的形态和毗邻关系。结果 CVH数据集咽鼓管轴位、冠状位及倾斜轴位图像解剖结构显示清晰,各有侧重,在倾斜轴位断层上,双侧咽鼓管全长同时被显示清楚。结论咽鼓管及周围解剖结构精细复杂,在常规MRI和CT图像上难于精确辨认。CVH数据集咽鼓管轴位、冠状位及倾斜轴位断层解剖研究为临床进行咽鼓管相关疾病的影像学检查提供断层解剖学资料。

基于中国数字化人体的冠状动脉CTA多维可视化应用研究

目的探讨一种基于中国数字化人体(CVH)的冠状动脉CT血管造影(CTA)多维可视化方法在于CTA中观察冠状动脉结构和辅助诊断的可行性。方法获取CVH断层数据集和临床冠状动脉CTA影像,分别对冠状动脉进行分割、提取中心线和标定,获得右冠状动脉(RCA)、左主干(LM)、前降支(LAD)和回旋支(LCx)等节段,然后使用曲平面重建技术对冠状动脉横断面、冠状面、矢状面、拉伸曲平面和拉直曲平面等多平面进行重建,并在此基础上使用形态学方法计算两者的冠状动脉直径、长度、面积和曲率等影像特征进行比较。结果该方法实现了CVH和CTA在二维和三维层面的对照显示。结论CVH与CTA的冠状动脉多维可视化重建对于临床辅助诊断和影像学教学都具有重要意义。

男性全牙列牙周膜数字解剖学建模与测量

目的探索逆向工程软件结合薄层CT测量活体总牙周膜面积及剩余牙周膜面积的方法。方法采集第2代中国数字化人体(活体数字人)男性第23号头颅薄层CT图像,以DICOM格式导入Mimics软件进行三维重建,再通过Geomagic Stadio软件优化模型,将牙周膜建模后模型通过Geomagic Stadio软件自带测量功能测量牙周膜面积。结果测量所得的牙周膜面积符合解剖学规律,上颌牙牙周膜大于下颌牙周膜;上颌牙周膜面积:第一磨牙>第二磨牙>尖牙>第一前磨牙>第二前磨牙>中切牙>侧切牙,下颌牙周膜面积:第一磨牙>第二磨牙>尖牙>第二前磨牙>第一前磨牙>中切牙>侧切牙。结论利用逆向功能软件结合薄层CT能快速并准确地在活体上测出牙周膜面积、有利于进一步的诊断和治疗。

臂丛神经的断层解剖观察与可视化研究

目的建立臂丛的三维可视化模型,立体显示臂丛的组成和走行。方法选取首例中国数字化可视人体数据集中第4颈椎上缘至第4胸椎上缘的连续薄层断面图像。运用3D-DOCTOR软件,在P4微机上分割重建臂丛、脊髓、锁骨、锁骨下动静脉和腋动静脉等解剖结构并立体显示。结果在薄层断面上连续观察了组成臂丛的神经根、干、股、束的位置,成功重建并立体显示了臂丛的组成及其与锁骨、血管等解剖结构的位置关系,建立了臂丛神经的三维可视化模型。结论中国数字化人体数据集能够提供完整精确的臂丛神经薄层断面数据,在此基础上分割重建的臂丛三维可视化模型,真实的显示了臂丛神经的组成、走行及其与邻近结构的位置关系。

颈前入路相关结构三维可视化研究

目的:建立颈前入路相关结构的三维可视化模型。方法:选取首例中国数字化可视人体数据集中第3颈椎上缘至第7颈椎下缘的连续薄层断面图像。运用3D-DOCTOR软件,在计算机上分割重建该手术入路相关的解剖结构并立体显示。结果:成功重建并立体显示第3￣7颈椎、椎间盘、脊髓、颈神经、椎动脉、颈长肌、喉(气管)、咽(食管)、颈总动脉(颈内、外动脉)、颈内静脉、迷走神经和胸锁乳突肌等解剖结构的位置关系,建立了颈前入路相关结构的三维可视化模型。结论:在颈部三维可视化模型基础上,参照颈前入路手术步骤可逐层显示该手术相关的重要结构,为该手术的术前训练和模拟提供形态学依据。

基于CVH的肱二头肌长头腱滑轮系统薄层断面解剖与MRI对照研究

目的基于中国数字化人体(CVH)和MRI对照,观察肱二头肌长头腱(LBT)滑轮系统薄层断面解剖特点,为临床应用提供影像解剖学依据。方法 CVH肩关节解剖数据集5例斜冠状位、斜矢状位虚拟重建显示肱二头肌长头腱滑轮系统薄层断面解剖,并与20侧肩关节MRI平扫(T1WI),5侧肩关节MRI造影(MRA)对照,用Photoshop CS2软件观察LBT滑轮系统。结果LBT滑轮系统的主要结构喙肱韧带(CHL)、盂肱上韧带(SGHL)、肱二头肌长头腱(LBT)在MRI和CVH上显示清楚。CHL在T1WI斜矢状位显示最佳,SGHL在CVH横断面显示最佳,LBT在CVH上平行于LBT的斜冠状位显示最佳。LBT滑轮系统以斜矢状位CVH和MRA显示最佳,SGHL和CHL大致垂直,在LBT前方形成呈"T"分布的毗邻关系。结论 CVH和MRI显示LBT滑轮系统有很好互补性,以斜矢状位显示肱二头肌长头腱滑轮系统内部结构及毗邻关系为佳,为肩袖间隙疾病影像诊断提供了重要的识别标志。

基于有限元生物力学模型研究前交叉韧带重建术中最佳骨道定位

目的基于三维有限元生物力学模型,模拟计算前交叉韧带(ACL)重建术中选择不同骨道后移植物的应力,探讨重建术中最佳骨道定位。方法选择中国数字化人体5号数据集(CVH-5)膝关节的连续横断面断层图像,对膝关节结构进行分割、三维重建、模型优化和网格划分,并设置材料参数和边界条件,完成膝关节三维有限元模型的建立和验证。找到ACL在股骨和胫骨上的中心点,在膝关节屈曲90°时于胫骨止点中心点及与中心点间隔2 mm向前、后、内、外4个方向取点作为移植物胫骨骨道定位点;以股骨止点中心点及与中心点间隔2 mm向前、后、上、下4个方向取点作为移植物股骨骨道定位点,在膝关节屈曲0°、30°、60°、90°和120°时,模拟25种骨道定位的力学仿真,测量ACL重建术中选择不同骨道点后移植物的应力分布,并进行计算和分析。结果本研究成功建立了膝关节三维有限元模型,包含膝关节骨、软骨、内外侧半月板、前后交叉韧带和内外侧副韧带等14个部件,总计53866个单元。力学仿真结果显示,ACL重建术后骨道移植物在膝关节屈伸活动过程中所受应力主要集中在股骨止点及胫骨止点,在股骨止点下部及胫骨止点后部形成峰值,并呈波浪状向四周逐渐减小,移植物中部所受应力相对较小。重建后移植物应力值及变化范围最小的骨道为T1-F3,该骨道在膝关节屈曲0°~120°时的应力值在股骨止点为(14.11±5.38)MPa,在胫骨止点为(6.30±3.22)MPa。结论本研究利用有限元生物力学模型分析得出ACL重建术中最佳骨道定位点为T1-F3,为临床解剖学和生物力学提供了理论依据和参考数据。

子宫旁组织的三维可视化研究

目的:通过中国数字化可视人体数据集对正常女性子宫旁组织进行三维重建,为广泛子宫切除手术模拟、影像学诊断提供有力的形态学依据,为妇科手术和解剖教学提供三维模型。方法:选择3例无器质性病变的女性中国数字化可视人体数据集盆腔段数据,对盆腔器官和子宫旁组织进行识别、分割、创建可视化模型。结果:3例可视化人体盆部数据各个断面图像清晰,色彩逼真,肌肉、骨骼、纤维结缔组织、血管、脂肪之间形成明显的对比。利用该数据集建立了女性骨盆、盆腔器官、膀胱宫颈韧带、宫骶韧带、子宫主韧带、盆腔血管的三维可视化模型,在三维模型上获得了膀胱宫颈韧带、宫骶韧带、子宫主韧带的长度、宽度、厚度的数据。结论:中国数字化可视人体数据集完整而精准,利用该数据建立的子宫旁组织三维可视化模型可为妇科手术模拟提供有力的形态学依据,为临床和解剖教学提供实用模型。

基于CVH薄层断面解剖三维重建设计的分歧韧带MRI扫描方法

目的设计一种新的MRI扫描方法,为分歧韧带损伤的临床诊断提供影像学参考。方法使用Amira 5.2.2软件对5具尸体的10例分歧韧带中国数字化人体(CVH)数据进行分割和三维重建,研究分歧韧带大体形态,并对分歧韧带长度、宽度、厚度、走行角度等参数进行测量,参考测量的韧带走行角度,设计出可以完整呈现分歧韧带的斜矢状位和斜轴位扫描方法。随后选择陆军军医大学第一附属医院7例患者的10例分歧韧带行斜矢状位和斜轴位MRI扫描,并对MRI图像进行分析和比较,反证新的MRI扫描方法的有效性。结果新的MRI扫描方法可以在斜矢状位、斜轴位上良好地呈现出分歧韧带跟舟支;斜矢状位上的跟骰支呈现良好,但在斜轴位上表现不佳。断面三维重建和MRI图像上测量所得的分歧韧带跟骰支长度、宽度、厚度比较差异无统计学意义(P>0.05),而跟舟支只在远端宽度上存在统计学差异(P<0.05)。断面三维重建和MRI图像上的分歧韧带走行角度比较,差异无统计学意义(P>0.05)。从形态上看,跟舟支有扇状和索状两种形态,跟骰支较跟舟支更短、更薄、也更规则。结论基于数字化人体断面解剖三维重建模型设计的MRI扫描方法可以良好地呈现分歧韧带。

女性腹股沟区解剖结构的三维可视化研究

目的:探讨利用中国数字化人体数据集(CVH)建立正常女性腹股沟区解剖结构三维可视化模型的方法及意义。方法:选择3例无器质性病变的女性盆腔段CVH,对腹股沟区解剖结构进行识别、分割、创建可视化模型。结果:成功构建出女性骨盆及腹股沟区相关结构,各个断面图像清晰,色彩逼真,肌肉、骨骼、纤维结缔组织、血管、脂肪之间形成明显的对比,利用软件建立了三维可视化三维模型,可全方位观察各结构之间解剖关系,并在三维模型基础上对各项指标进行了量化。结论:利用CVH建立的女性腹股沟区解剖结构三维可视化模型精准而不失真,是研究腹股沟区解剖的好方法,为外阴癌的腹腔镜手术模拟、指导和解剖教学提供了实用性资料。

胰腺及其周围结构的三维重建研究

目的 建立胰腺及其周围结构三维可视化模型,为胰腺疾病的影像学诊断及外科手术方案选择提供形态学依据.方法 应用中国数字化可视人体数据集,选取从脾上缘至十二指肠下段连续断面图像,对断面图像轮廓进行数据分割,并运用体数据绘制及表面绘制的重建方法,在计算机上对胰、脾外形及其内部管道系统与其毗邻结构进行三维重建和立体显示.结果 重建出了胰腺及其周围结构的三维可视化模型,该模型具有多种显示功能,可显示任意切面的结构,同时也可以任意放大、缩小和任意角度旋转观察.结论 该模型直观揭示了胰、脾及其毗邻区域的三维解剖结构,有助于临床解剖教学以及该区域病变的诊断及手术方案的制定.