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頜面外科論文范文參考 頜面外科畢業論文范文[精選]

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第一篇頜面外科論文范文參考:計算機輔助頜面外科手術患者的面部軟組織有限元模型研究

口腔頜面外科手術,尤其是正頜外科手術,主要針對面部骨性形態異常的患者,其目的不僅要改善功能,而且要恢復美觀、悅人的外貌.為了獲取最好的手術效果,需要在手術前選擇一個最佳的手術方案.精細的手術要求外科醫生與正畸醫生的密切合作,以便制定出一個整合了臨床檢查、牙模及頭影測量所獲得的多方面信息的治療計劃.這需要醫生能夠在術前依據擬采取的術式、截骨部位、截骨量以及骨段移動的方向,預測患者術后的顏面外觀及形態變化的結果,同時和患者及其親友進行交流,再根據預測結果是否被認同最后確定和修正手術方案.多年來,術前無法預測術后面部軟組織的形態變化一直是限制手術精確性的障礙.傳統的方法只能通過頭顱側位片在二維空間上進行手術的設計和術后預測,預測結果不夠準確.如何準確地預測術后的顏面軟組織形態變化一直是臨床醫生關心和研究的課題之一.因此,對軟組織形態變化進行逼真的預測是非常有必要的.目前已經有了應用計算機生成器官數字模型,并應用有限元分析手段來模擬手術的方法.計算機技術與醫學的結合,尤其是與顱頜面外科的結合,促進了醫學科學的飛速發展,在手術模擬、醫學教育和培訓、手術計劃和術中輔助等方面都有許多應用,但尋求一種具有高度仿真性且便于臨床應用的數字模型的方法仍有待于進一步探討.本文采用三維螺旋CT掃描、三維重建、有限元手段及計算機模擬手術等方法,描述了頜面外科手術骨組織移位后面部軟組織形態變化的預測方法,并建立了一種能較快速形成的患者頭面部軟組織有限元模型.由于在網格結構中納入了部分面部肌肉,并根據其力學性能(各向異性、肌肉收縮的硬度)定義了肌肉及其周圍結構,因而可較好地模擬肌肉運動下的面部軟組織形變.這種方法形成的患者特異性頭面部軟組織有限元模型是適時、有效、并初步適合臨床應用的.

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目的:

創建正常人頭面部軟組織有限元模型,為正頜外科手術精細化提供理想的數字化工具及基礎.在正常人頭面部軟組織有限元模型的基礎上構建患者特異性頭面部軟組織有限元模型,并在患者特異性頭面部軟組織有限元模型上模擬手術,預測骨組織移位后軟組織的形態變化情況.擬研究、開發和建立輔助正頜外科手術設計和預測手術效果的CAD系統.通過獲取2例臨床上擬行正頜外科手術的患者的醫學信息并建立有限元模型,驗證該系統的可行性和實用性.尋找解決頜面部手術術前難以預測術后面部軟組織形態變化障礙的最佳途徑.探索新的、更有效的頜面部手術的精確方法.開發正頜外科顱頜面三維立體可視化手術模擬系統,在計算機屏幕上完成正頜外科手術的實際操作過程,修訂手術方案,進行醫患交流并制定最佳手術方案.

方法:

1.應用有限元技術建立正常人頭面部軟組織模型的實驗研究

1.1正常人頭面部三維螺旋CT掃描與重建

選擇1例發育正常、無錯牙合畸形及骨性形態異常的正常志愿者1名,對該正常人的頭面部進行三維螺旋CT掃描,掃描層厚/層距為0.625mm/0.625mm,獲取頭面部斷層數據,掃描結果以DICOM格式保存.

DICOM格式不能直接被有限元軟件所應用,本文采用MIMICS10.01軟件對正常人頭面部骨組織與軟組織兩部分結構進行三維重建,重建間隔為0.25mm,采取自動提取輪廓與人工介入選擇特征點的交互式輪廓提取方式分別構建骨組織、皮膚組織和皮下組織的三維幾何模型,同時對構建的三維幾何模型進行優化,最終以可直接被有限元軟件所應用的STL文件格式保存.

1.2正常人頭面部軟組織有限元模型的建立

在CT掃描和重建結果的基礎上,對已構建的骨組織、皮膚和皮下組織的三維幾何模型采用手工劃分的方式構建網格.設定顱面骨硬組織表面和邊界條件,分割皮膚表面與顱面骨表面,對骨組織、皮膚和皮下組織均采用四面體(三角面片)的形式進行網格劃分,采用3不同單元構成構建網格,并將6組面部肌肉納入網格中,在網格結構中根據其力學性能對納入的6組頜面部肌肉及其周圍組織進行定義,同時應用有限元軟件包ANSYS對劃分的網格結構進行有限元分析,建立正常人頭面部軟組織有限元模型.

由五位有經驗的頜面外科和整形外科醫生對比志愿者的外貌及CT資料,定性地分析構建的正常人頭面部軟組織有限元模型與志愿者外形的相似性,驗證其臨床實用性.探討3種不同單元構成的網格在構建有限元模型方面的優勢,為進一步構建患者特異性頭面部軟組織有限元模型奠定基礎.

2.患者特異性頭面部軟組織有限元模型的建立研究

選擇2例骨性下頜前突、擬進行正頜外科手術的患者,采用三維螺旋CT對患者的頭面部軟、硬組織結構進行CT掃描,并對輸出的文件采用MIMICS10.01軟件進行三維重建.按照最佳單元構成在患者的三維幾何模型上分別進行骨組織、皮膚組織和皮下組織的網格劃分.隨后將構建的患者三維網格引入有限元軟件包ANSYS中進行分析,導出2例患者的特異性頭面部軟組織有限元模型.同樣由五位有經驗的頜面外科和整形外科醫生對比患者的外貌和CT資料,對2例患者特異性頭面部軟組織有限元模型進行定性的仿真分析.

3.正頜外科手術的模擬及相應軟組織形變的預測

在構建的2例患者的特異性頭面部軟組織有限元模型中,按照資深正頜外科醫生制訂的手術方案進行手術的模擬及骨組織的移位.選定唇突點等數個軟組織標志點作為軟組織形變分析的基準.應用有限元軟件包ANSYS以線彈性公式對這些軟組織特征點位移的量及變化比率進行分析,確定骨組織移位后相應的軟組織形變及其規律.

由五位有經驗的頜面外科和整形外科醫生在2例患者的特異性有限元模型中定性地分析手術方案的可行性及精確性,根據頜面外科和整形外科醫生的經驗定性地分析對術后情況預測的可靠性,驗證正頜外科手術中患者特異性頭面部軟組織有限元模型系統臨床應用的可行性和有效性.

結果:

1.應用有限元技術建立正常人頭面部軟組織模型的實驗研究

1.1正常人頭面部三維螺旋CT掃描與重建

三維螺旋CT由于空間分辨率高,在頭面部三維重建領域具有獨特的優越性.它能一次快速地完成整個頭面部醫學信息的獲取.本研究對正常志愿者的頭面部進行掃描,共獲取了465個斷層.MIMICS 10.01(交互式醫學圖像控制系統)是可以顯示和分割CT圖像,對圖像三維重建、渲染的交互式工具.它能完成頭顱復雜曲面機構的重建,在醫學領域里MIMICS軟件可以用于診斷、手術計劃或演習.本研究對獲取的465個斷層進行三維重建,分別獲得了正常志愿者的骨組織、皮膚組織及皮下組織的三維幾何模型,并對這3個三維幾何模型進行優化,優化后的文件以STL格式保存,可直接被有限元軟件應用,并進行有限元建模和一系列的有限元分析.

1.2正常人頭面部軟組織有限元模型的建立

對獲取的醫學信息采用手工劃分網格的方式建立網格結構,其中的單元為四面體(三角面片).通過三種不同單元構成的網格的對比,單元構成在10000至100000個單元之間的網格由于其誤差較小、有限元分析計算時間適中,且便于肌肉的標記的特點,在構建有限元模型方面較其它兩種單元構成的網格效果理想.本研究最終獲得的正常人皮膚組織網格由36524個單元和18263個節點組成,皮下組織網格由38954個單元和19247個節點組成,骨組織網格由68722個單元和33689個節點組成.

在獲取的網格基礎上,將對面部外形影響較大的6對肌肉納入網格中,并以其功能不同進行了分組,并在有限元軟件ANSYS中構建了正常人頭面部軟組織有限元模型.獲取的有限元模型由65285個單元和32341個節點組成.該模型在一定程度上反映了面部軟組織的生物力學性能(各向異性及肌肉的剛度),具有真實有效性,為建立患者特異性頭面部軟組織有限元模型創造了條件和基礎.此過程需要大量手工網格劃分及數學計算過程,耗時較長.

應用有限元技術進行頭面部軟組織有限元模型的建立,對比正常志愿者的外貌和CT資料,定性分析的結果表明正常人頭面部軟組織有限元模型與CT掃描結果和外貌具有高度的相似性,可以在醫院內/臨床上推廣,并可作為患者特異性頭面部軟組織有限元構建的基礎.

2.患者特異性頭面部軟組織有限元模型的建立研究

本研究對2例骨性下頜前突患者的頭面部進行掃描,共獲取420個和375個斷層.對獲取的CT斷層進行三維重建,分別獲得了2例患者的骨組織、皮膚組織及皮下組織的三維幾何模型,并對這3個三維幾何模型進行優化,優化后的文件以STL格式保存

在正常人頭面部結構的網格劃分和有限元建模方式的基礎上,對獲取的2例患者的醫學信息采用手工劃分網格的形式建立網格結構,其中的單元為四面體.病例1的皮膚組織網格由33686個單元和16812個節點組成,皮下組織網格由50848個單元和24990個節點組成,骨組織網格由個68690單元和33966個節點組成.病例2的皮膚組織網格由24196個單元和12092個節點組成,皮下組織網格由54038個單元和26807個節點組成,骨組織網格由61642個單元和30525個節點組成.

在獲取的網格基礎上,將對面部外形影響較大的6對肌肉納入網格中,并以其功能不同進行了分組,并在有限元軟件ANSYS中構建了2例患者頭面部軟組織有限元模型.獲取的病例1的有限元模型由76080個單元和37621個節點組成,獲取的病例2的有限元模型由70410個單元和35009個節點組成.2個模型在一定程度上均反映了面部軟組織的生物力學性能(各向異性及肌肉的剛度),具有真實有效性.兩名患者的特異性頭面部軟組織有限元模型經五位有經驗的頜面外科和整形外科醫生驗證與患者的外形有很高的相似性.

3.正頜外科手術的模擬及相應軟組織形變的預測

在2例患者特異性頭面部軟組織模型上按照資深正頜外科醫生制訂的手術方案模擬正頜外科手術的截骨和骨移位,并預測骨組織移位后相應的軟組織形變的情況.術后軟組織的形態變化均以數據和圖像兩種形式輸出.2例患者經手術模擬后的軟組織特征點的位移最顯著的是頦前點、頦下點、下唇突點及軟組織B點,其次是上唇突點和軟組織A點,其他標志點變化不大.

應用所建立的正頜外科手術系統成功地完成了2例患者術后軟組織形變的術前預測,手術模擬過程經五位有經驗的頜面外科和整形外科醫生驗證具有很高的可靠性.軟組織形變的預測與該五位有經驗的外科醫生的估計相符.此外,還可在該系統中對原手術方案進行修訂,可取得滿意的效果,具有很高的臨床應用價值.

結論:

本實驗應用有限元技術與計算機輔助頜面外科手術方法,在手工劃分網格的基礎上,在計算機上建立了一個能夠反映部分軟組織生物力學性能,包含皮膚、皮下組織并納入肌肉組織的多層有限元模型,在正常人頭面部軟組織有限元模型建立的基礎上構建了患者特異性頭面部軟組織有限元模型,同時在患者特異性頭面部軟組織有限元模型上進行了手術模擬和骨組織移位后相應軟組織形變的預測.

研究結果表明:

1)本文不僅介紹了對正頜外科手術的一個完整方案的制定,同時著重于骨移位后面部軟組織的形變,介紹了一種有限元模型框架,同時提供了一個可初步應用于臨床的計算機輔助手術系統.

2)本文提出了一個基于數個專家定性分析結果基礎上的臨床有效性方案.本課題為開發建立正頜外科手術模擬系統奠定了理論基礎,該系統可作為臨床正頜外科手術術前預測手術效果、修訂手術方案的一種切實可行的方法,其臨床應用效果自然逼真.

3)這項技術不僅可用于下頜骨性前突患者,還可推廣于上頜前突、偏頜畸形等其他骨性形態異?;颊?同時還可以向頜面部復雜手術患者推廣使用.在臨床應用方面具有實際價值和推廣意義.

4)在2例臨床病例

第二篇頜面外科論文樣文:頜面部個性化虛擬三維表皮表面及骨組織表面輪廓重建及其在頜面外科領域中應用的基礎理論研究

目的:利用普通 PC 機對頜面部三維組織重建的可行性及其臨床應用的基礎研究是本研究的主要目的.同時還進行了在 PC 機條件下針對螺旋 CT 片輪廓線跟蹤掃描軟件模塊的開發研究和根據骨表面和表皮表面輪廓線的虛擬三維組織圖像的重建軟件的開發研究.最后將生成的頜面部三維組織圖像導入通用的三維處理軟件 3DsMax6 中,對圖像進行數字化處理,進行了針對臨床應用的模擬手術及術后效果評估預測方面的基礎研究.

方法:拍攝模特的顱頂至頦下點的螺旋 CT 橫軸位斷面片,間隔為 1 毫米,用自行研制的輪廓跟蹤掃描模塊,將 CT 片中骨組織表面及表皮表面的輪廓線掃描出來,再利用自行開發的三維重建軟件將提取的輪廓線重建成頜面部骨組織及表皮組織的三維圖像.將上述兩個三維組織圖像導入 3DsMax6 中處理.經過圖像導入、重合、蒙皮、骨塊切割、骨塊移動、軟組織移動等程序,最后生成模擬手術術后外像.

結果:一、對 CT 圖像進行表皮及骨組織表面邊緣進行檢測,并將不必要的信息省略,突出了邊緣信息.

二、對于邊緣檢測得到的輪廓圖像進行了閾值處理減少圖像中的灰度級,并 100<,WP等于108>,將有可能存在的邊緣點灰度值設定為 0,保證了邊緣的連續性.

三、對圖像進行細化處理,將圖像變為單像素邊緣,解決了當邊緣較寬時,在實際運算中由于存在大量冗余信息而導致運算速度過慢的問題.采用此方法從 CT 圖片中提取出的輪廓較為準確,并且運算速度也較快,尤其對于連續封閉輪廓的提取有較好的使用效果.

四、顱骨的提取方法與表皮類似,但要考虑到骨塊較多,所以 CT 圖像顯示有多個封閉輪廓.故采取用多個初始點進行輪廓提取.每個封閉輪廓都要尋找到一個初始點,然后按照上述輪廓跟蹤算法各個進行輪廓提取,得到多條封閉曲線.

五、對檢測到的圖像進行灰度閾值處理,保證了邊緣的連續性,同時進行了數據的二值化處理.

六、重建的三維圖像與數碼像機外像完全一致,三維重建成功.臨床醫生可利用其作為在 PC 機條件下,重建頜面部表皮及骨組織表面三維圖像的基本材料.

七、實現了三維圖像的旋轉及各方向多角度的觀察.三維圖像實現自由旋轉后,可以對臨床及基礎醫學的教學、骨折線的觀察、骨塊的移位情況等做直觀、準確的估計.

八、對圖像成功分割、變換后,模擬了手術的過程和效果.模擬手術的建立,對正頜外科、美容外科的手術設計,術后估計均具有一定的臨床意義.

可以提高手術的精確度,使未來的美容手術數字化.

九、表皮仿真貼圖后,使模擬術后像更加逼真.

討論:近年來許多國外學者都先后報道過對 CT 橫斷面片利用表面繪制法進行組織的三維重建,但大多都是在強大的專業圖像工作站的支持下,利用專 101<,WP等于109>,業軟件來完成的.本組實驗結果顯示:利用 PC 機在短時間內,對 CT 橫斷面片實施自動掃描,完成了表皮及骨組織表面輪廓線的提取,證實了自行編制的圖像掃描模塊是有效的,這種輪廓提取的方法是可行的.首先,圖像掃描模塊由微機自動運行,時間僅需兩分鐘左右,省時、省力.其次,模塊可將圖像灰度自動進行二值化處理,有利于計算機的識別.另外,由于識別級別精確到了象素級,所以跟蹤描繪出的組織表面輪廓精確度較高,可完整反映組織表面的微小數據,為下一步三維重建打下良好基礎.尤其是在頜面整形外科領域,患者的組織器官一般無病理變化,醫生更注重的則是患者的臉型,特別是骨組織外型的變化.而本實驗所提供的數據,正是為了滿足臨床醫師的這種需求所做的準備.它將成為進一步為手術設計、模擬手術和手術后估計等工作提供不可缺少的數據.由于表面可以簡潔地反映復雜物體的三維結構,因此在醫學圖象中邊界面輪廓是用于描述器官的最重要特征.表面繪制是一種普遍應用的三維顯示技術,其首先是從體數據中抽取一系列相關表面,并用多邊形擬合近似后,再通過圖形學算法顯示出來.而表面的提取通常是通過門限設定,必要時結合手工描制完成的.1、表面繪制方法的處理過程主要包括下面三個部分:(1)體數據中待顯示物體表面的分割;(2)通過幾何單元內插形成物體表面;(3)通過照明、濃淡處理、紋理映射等圖形學算法來顯示有真實感的圖象,并突出特定信息.2、表面繪制有多種方法,但各種算法的不同點僅在于所采用的近似表面的幾何單元或幾何單元尺度的選擇不同.3、三維醫學圖象的生成和顯示實質上是一個三維體數據的可視化問題.根據問題的要求和數據特點可以分為兩種不同的技術.面繪制和體繪制兩種技術都能夠用來實現三維圖象中選定結構的可視化.方法上各有其優缺點.本實驗采用的是面繪制方法.4、基于表面的重建就是采用對物體表面進行擬合而忽略物體內部信息的重建方法.體數據(Volume Data) 102<,WP等于110>,是對某種物理場的離散采樣.而體視化(Volume Visualization)就是研究體數據的表示、變換和顯示的技術.對蘊藏在體數據之中的物體或者自然現象進行處理、分析和顯示.這無疑會幫助人們更好的認識所要研究對象的內部結構

第三篇頜面外科論文范文模板:圖像融合技術建立顳下頜關節有限元模型的生物力學分析研究

顳下頜關節(Temporomandibular joint TMJ)是人體最為復雜、解剖結構細致的滑膜關節,左右各一,雙側聯合運動,構成統一的結構功能單位體,不僅共同完成咀嚼、吞咽等,而且同時還完成言語、表情等復雜功能性活動[1].牙頜系統作為是人體的暴露部位,極易遭到損傷,而且TMJ為人體最常使用的關節,顳下頜關節紊亂病的發病較高.因此對于顳下頜關節的研究對牙頜系統研究中具有重要的臨床意義.顳下頜關節所承載負荷一直以來是口腔醫學與力學所共同關注的生物力學研究中的重點與難點.由于口腔頜面部解剖結構的復雜性,傳統的各項實驗研究方法比較繁復,費時、費力而且大多不能再次重復實現.隨著數學物理學研究方法、空間結構幾何學、科學計算機技術在牙頜系統中廣泛應用,出現了很多更有效、更準確的新方法,其中有限元建模與分析法就是以上兩者相互結合的代表產物.有限元方法在口腔牙頜系統生物力學中的成熟應用,建立準確、開放性強及快速的有限元模型與醫學影像學技術的迅速發展是離不開的,而且此方法已成為口腔牙頜系統建模中的必然趨勢.而顳下頜關節作為口腔牙頜系統最為復雜而且細致的組織結構,應用有限元法對其進行生物力學分析研究時,對模型的幾何相似度和力學相似度提出更高的要求.本研究應用薄層螺旋CT掃描技術和MRI技術獲取擁有全牙列的下頜骨的影像信息,并將獲取圖像進行不同圖像融合,同時結合大型科學計算軟件——有限元軟件,對薄層斷層的不同影像資料進行分析處理.建立了較為精確、應用方面較為廣泛的擁有全牙列的下頜骨及顳下頜關節整體的三維有限元模型.初次進行CT影像和MRI影像的圖像融合,使用大型科學計算軟件進行各類圖片資料的的識別,并將所獲取數據輸入至三維有限元軟件,提高了有限元建模效率,適合于口腔醫學專業技術人員對有限元模型的預處理,建立顳下頜關節整體的三維有限元模型.圖像融合技術的應用使得關節窩、關節盤和髁狀突的解剖結構顯影更為清楚,從而使顳下頜關節整體有限元模型的建立更為精確、可行.在所建立的顳下頜關節有限元模型上模擬緊咬和側方等功能性下頜運動,在不同功能運動時分別進行生物力學的有限元分析,獲取應力分布數值,確定口腔頜面外科術中顳下頜關節正常位置,為功能狀態下顳下頜關節和下頜骨損傷后的力學分析模擬奠定了基礎.同時對部分顳下頜關節盤穿孔及前移位的病例進行局部建模分析.

目的:利用螺旋CT和MRI掃描圖像,探討利用圖像融合技術對顳下頜關節(TMJ)整體軟、硬組織進行三維重建的方法,為TMJ的生物力學研究及其臨床分析提供依據,探索新的、更有效的構建三維有限元模型的精確方法.創建擁有全牙列的正常人顳下頜關節有限元模型,為顳下頜關節結構和功能研究的精細化提供較科學的、理想的數字化分析工具及分析基礎.在所建立的顳下頜關節有限元模型上模擬緊咬狀態和側方等功能運動,在不同功能運動時分別進行局部生物力學和整體生物力學的有限元分析,獲取應力分布數值,確定頜面外科術中顳下頜關節正常位置,為髁狀突骨折、正頜外科手術、顳下頜關節置換等提供強有力的、說服性強的科學依據.建立包括顳下頜關節的人頭顱整體的數字化模型,為口腔頜面部手術及損傷修復提供新途徑,搭建數字化分析為基礎的技術平臺.方法:1)應用不同影像技術獲取顳下頜關節三維圖像信息的實驗研究:①顳下頜關節的螺旋CT掃描與三維重建選擇1例正常發育、面部骨性結構無異常,無明顯錯合畸形的正常個體1名,對該個體的顳下頜關節及頦部進行標記,同時對雙側顳下頜關節、下頜骨、部分上頜骨和顱骨進行三維螺旋CT掃描,以為0.625mm/0.625mm掃描層厚/層距,獲取頭面部斷層整體數據,掃描后結果以DICOM格式存儲.將CT掃描獲得的醫學信息資料直接輸入至MIMICS12.0軟件中.首先選擇自TMJ關節窩頂上方3mm到下頜骨最下緣和下頜角所在的斷層為建模范圍,將這些層面影像導入到MIMICS軟件中,以交互式方式讀入DICOM格式的CT數據,將編輯和分割工具可以使用戶處理數據,以選擇關節盤、韌帶、骨骼等組織.根據螺旋CT掃描的關鍵參數,選擇合理的顱頜面部軟、硬組織所對應的灰度閾值范圍,直接進行影像文件資料的識別與轉化,并以三維方式顯示.選擇模塊優化部分,選擇光順處理圖標的優化功能將完成模塊的自動修復和優化;②顳下頜關節的MRI掃描及三維重建將對同一個體進行雙側顳下頜關節整體區以掃描平面分別為垂直于髁突長軸,進行斜矢狀向掃描,層厚1.5mm,無間隔掃描方式進行MRI掃描,獲取雙側TMJ斷層影像數據.將MRI掃描獲得的醫學信息資料直接導入MIMICS12.0軟件中.定義三維空間平面,利用閾值分割及區域增長和人工修補3種方式進行圖像分割.所需的組織提取后,再利用Mimics3D Matic功能生成三維模型,將重建完成后的三維模型以三角形網格文件格式STL格式文件輸出并保存.顳下頜關節CT及MRI數據的圖像融合分別在已完成的三維重建下頜骨(包括骨表面與骨容積)、顳骨(雙側節窩部分)、下頜牙列和關節的盤模型數據中,讀取各相對區域的球狀標志物,進行分割尋找其重心及空間結構和位置關系.基于11標志點的對應關系進行配準.基本確定髁突和關節窩的相對于顳下頜節盤空間三維位置.最后根據TMJ整體軟、硬組織解剖位置的匹配關系進行精細調整,完成TMJ整體的三維圖像融合.最終以可直接被有限元分析軟件所應用的三角形網格文件格式STL文件格式保存處理.2)顳下頜關節有限元模型的建立研究在螺旋CT掃描和重建結果的基礎上,對已構建的以顳下頜關節主體區域的三維幾何模型進行手工劃分的方式構建網格劃分處理.設定顱頜面骨軟、硬組織表面和其邊界條件,對骨組織、關節盤及關節韌帶等組織均采用三維幾何四面體(三角面片)的形式進行網格劃分,建立正常個體顳下頜關節整體的三維有限元模型.3)顳下頜關節有限元模型運動功能的有限元分析研究在顳下頜關節整體有限元模型構建中,上頜骨上方作固定約束控制、約束控制正中矢狀剖面區域的所有節點及顳骨關節窩頂部區域所有節點的自由度,限制模型的整體移位變化.應用有限元軟件包ANSYS系統,對牙尖交錯緊咬合時及側方功能運動進行模擬分析研究.對該功能性運動下顳下頜關節盤移動的特點及應力分布情況進行分析,確定功能運動下關節盤的形變及其規律.同時,對部分顳下頜關節盤穿孔的病例和顳下頜關節盤前移位的病例進行局部建模和分析.結果:1)應用不同影像技術獲取顳下頜關節三維圖像信息的實驗研究:①顳下頜關節的螺旋CT掃描與三維重建三維螺旋CT分辨率由于高于單一空間,能確保多空間高分辨率,在頭面部組織結構三維重建領域中具有獨特的優越性.本研究對正常個體的雙側顳下頜關節、下頜骨、部分上頜骨和顱骨進行掃描,共獲取了465個CT掃描斷層.MIMICS12.0(交互式醫學圖像控制系統)是可以顯示和分割圖像,對圖像進行渲染、柵格化及三維重建的交互式圖像工具軟件系統.它能完成復雜曲面結構的重建,本研究對獲取的465個掃描斷層進行三維重建,獲得了包括雙側顳下頜關節、下頜骨、部分上頜骨和顱骨的三維幾何模型,并對三維幾何模型進行優化及升級,優化后的模型文件以三角形網格文件格式,即STL格式保存,可直接被有限元軟件系統所應用,并進行有限元建模和一系列的有限元分析處理;②顳下頜關節的MRI掃描及三維重建MRI掃描同樣具有極高的空間分辨率,尤其是對軟組織(本研究中為關節盤)的分辨具有獨特優勢.本研究對同一個體的頭顱和雙側顳下頜關節區進行冠狀和斜矢狀向掃描,層共獲取雙側TMJ掃描斷層影像406.對獲取的406個MRI掃描斷層,通過MIMICS12.0軟件進行重建,獲得了正常個體的顳下頜關節關節盤,關節韌帶的三維幾何模型,完成了正常人顳下頜關節整體軟組織影像的三維重現、重建及優化處理;③顳下頜關節CT及MRI數據的圖像融合本研究在完成的三維重建下頜骨(包括骨表面和骨容積)、顳骨(雙側關節窩部分)、下頜牙列和關節盤模型數據中,讀取相對區域的球狀標志物,進行分割尋找其重心及空間結構和位置關系.基于11標志點的對應關系進行配準.基本確定髁突和關節窩的相對于顳下頜節盤空間三維位置.根據TMJ軟、硬組織解剖位置的匹配關系進行細致化調整,完成TMJ的三維圖像融合.采取人工介入選擇特征點的交互式輪廓提取方式與自動提取輪廓分別構建軟硬組織三維幾何模型,同時對構建的三維幾何模型進行優化處理,最后可以三角形網格文件格式,即直接被有限元軟件所應用的三角形網格文件格式STL文件格式保存.2)顳下頜關節三有限元模型的建立研究采用手工劃分網格的方式對獲取的醫學信息建立網格結構,其中網格結構單元為四面體(三角面片).本研究最終獲得的正常個體顳下頜關節整體的網格由55710個單元和26493個節點所組成;在獲取的整體網格基礎上,正常人頭面部軟組織有限元模型由有限元軟件ANSYS中構建并獲取的有限元模型由69902個單元和33589個節點所組成.該模型在一定程度上反映了顳下頜關節的生物力學性能(各向異性及關節盤的彈性及雙相特性),具有真實性、有效性,為進一步進行顳下頜關節整體有限元模型的生物力學分析創造了條件和基礎.建模過程需要大量人工手工網格劃分及數學計算過程,耗時較長,需要大量工作來保證精確性.3)顳下頜關節有限元模型功能運動下的有限元分析研究下頜側方運動時,同側關節盤(工作側)與對側關節盤(非工作側)的應力分布有所不同.同側關節盤承擔的較高應力,該應力位于關節盤的后帶及關節盤的側方部.由于顳下頜關節關節盤壓迫顳骨下壁,同側關節盤-髁狀突復合體的側方附著帶處于扭曲狀態,因而此區域也是最易受損或穿孔的區域.髁突向上、后、內側移動,關節盤在與髁突一同向后、向上運動的同時,在髁突表面相對髁突做向前的轉動是牙尖交錯位緊咬時髁突與關節盤的特點;同時關節盤的應力值明顯小于髁突表面的應力值,而且關節盤內表面的應力與關節盤外表面的應力分布相似,關節內力通過髁突、關節盤和關節窩相互間的接觸關系以及關節盤的緩沖作用下得以傳遞和分散.結論:本實驗應用螺旋CT和MRI掃描圖像,利用圖像融合技術對顳下頜關節整體軟、硬組織進行三維圖像的重建,獲取了新的,更有效的構建三維有限元模型的精確方法;創建了包括全牙列的正常人顳下頜關節整體有限元模型,為顳下頜關節的研究提供了理想的數字化分析工具.并在其基礎上模擬了顳下頜關節牙尖交錯咬合和側方等功能運動,同時在不同功能運動時進行了有限元分析處理,獲取應力分布數值,為髁狀突骨折、正頜外科手術、顳下頜關節盤手術、顳下頜關節置換等提供了可信度較高的科學依據.研究結果表明:1)本研究不僅介紹了一個顳下頜關節有限元模型建立的完整方案,同時著重于不同功能性運動位,顳下頜關節整體有限元模型的建立,模擬了不同顳下頜關節功能性運動,為顳下頜關節動態性研究提供了科學依據;2)本研究提出了兩種高精度影像數據的圖像融合在構建有限元模型中的優勢,不同圖像融合技術使得髁狀突、關節盤和關節窩的解剖結構顯像更為清晰,從而使顳下頜關節整體區有限元模型的建立更為精準.該模型的建立為后期進行功能狀態下顳下頜關節和下頜骨損傷的力學分析模擬奠定了基礎;3)這項技術在所建立的模型上模擬顳下頜關節牙間交錯咬合和側方等功能運動,在不同功能性運動時分別進行有限元分析研究,獲取應力分布數值,確定功能頜面外科術中顳下頜關節正常位置,為髁狀突骨折、正頜外科手術、顳下頜關節置換等提供真實、可信的科學依據.在臨床應用方面具有實際價值和推廣意義;4)建立包括顳下頜關節整體的人下頜骨數字化


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第四篇頜面外科論文范例:同種異體骨髓間充質干細胞復合同種異體凍干骨修復比格犬半側下頜骨缺損的實驗研究

【研究背景】

由于外傷、腫瘤、先天性畸形、感染等原因造成的下頜骨缺損重建是臨床上常見的問題.下頜骨上附著有大量的肌肉、韌帶組織,是面部唯一能活動的骨骼,它的結構較為復雜,是面下1/3外形輪廓的主要組成部分,與說話、咀嚼、吞咽等口腔功能密切相關.下頜骨的缺損不僅影響患者的容貌外形,而且嚴重影響患者的心理健康.

大段下頜骨的缺損修復一直是口腔頜面外科醫生所面臨的一大難題.自體骨移植修復下頜骨缺損的效果較好,但是外形欠佳、骨量有限,無法滿足較大缺損的修復,而且自體骨移植常常造成供區解剖結構和功能的損害,增加了患者的痛苦.

因此,這就需要我們去尋求新的修復重建方法.近年來骨組織工程的發展為下頜骨缺損的修復重建提供另一方法,但目前骨組織工程所用支架強度難以達到臨床要求,同時也較難恢復下頜骨形態.

【目的】

為了解決大段下頜骨缺損重建的修復難題,通過建立比格犬半側下頜骨缺損的動物模型,運用組織工程的原理和方法,創新性的提出以同種異體凍干下頜骨為支架材料復合同種異體骨髓間充質干細胞修復大段下頜骨缺損的重建方案,探索大段下頜骨缺損修復的新方法,為臨床大段下頜骨缺損修復提供實驗依據.

【方法】

1.切取比格犬右側下頜骨,剝離附著的軟組織,進行沖洗、脫脂、冷凍及凍干處理,經輻照滅菌后,常溫保存.通過組織學、掃描電鏡及生物力學彎曲及壓縮試驗進行檢測,

2.分離培養雄性比格犬骨髓間充質干細胞,體外擴增培養,向成骨、成脂方向誘導分化,并通過流式細胞儀對分離的骨髓間充質干細胞的表面標志物進行鑒定.將凍干骨片與骨髓間充質干細胞共培養,通過MTT繪制生長曲線,觀察凍干骨對細胞增殖的影響,并用掃描電鏡觀察細胞在凍干骨表面的生長情況,

3.手術拔除比格犬右側下頜牙齒,2個月后從口外切口,進行半側下頜骨切除,采用同種異體凍干骨和自體骨修復缺損,術后3個月通過CT掃描及大體觀察進行評估,建立下頜骨缺損重建的動物模型,

4.通過雄性犬的骨髓間充質干細胞復合同種異體凍干骨移植到雌性比格犬體內異位移植,采用原位雜交的方法示蹤移植的干細胞在移植骨組織內的存活情況,探討同種異體干細胞的作用機制,

5.正常下頜骨與單純同種異體下頜骨、凍干骨復合自體骨髓間充質干細胞及凍干骨復合同種異體間充質干細胞移植修復比格犬半側下頜骨缺損進行比較,術后1、3、6月通過CT掃描、大體觀察、組織學檢測、Micro-CT骨密度檢測及外周血白介素2、4、6的水平,比較正常下頜骨與其他三組的修復效果及免疫學反應;6.自2008年1月~2014年1月,我們采用同種異體凍干下頜骨復合自體骨髓對25例大段下頜骨缺損的患者進行修復手術,術后隨訪最長6年,術后通過CT、全口曲面斷層片、ECT骨三項、體格檢查進行評估,

7.構建了數字化外科平臺,并對運用數字化外科平臺對2005年1月至2014年1月在我院口腔頜面外科就診的頜面部缺損、畸形患者進行的頜骨缺損畸形整復手術進行回顧性分析.

【結果】

1.同種異體凍干骨內部無細胞成分,凍干法對骨組織結構沒有明顯破壞.彎曲實驗的凍干骨的最大載荷486.67±,134.12N、最大位移0.67±,0.15mm和剛度1151.67±,256.46N.mm-1.新鮮骨的最大載荷688.97±,92.07N、最大位移1.05±,0.11mm和剛度791.83±,177.79N.mm-1.新鮮組的最大載荷和最大位移顯著高于凍干組(P <,0.01)而剛度顯著低于凍干組(P <,0.05).壓縮試驗中,新鮮骨壓縮實驗的最大載荷5079.5±,1014.98N、最大位移1.01±,0.16mm和剛度9837.83±,1580.63N.mm-1.凍干骨壓縮實驗的最大載荷5163.10±,730.16N、最大位移0.78±,0.19和剛度11069.17±,1758.12N.mm-1.壓縮實驗的斷裂部位在舌側骨皮質相對薄弱處.壓縮實驗結果顯示新鮮組與凍干骨的最大載荷、剛度相比無顯著性差異(P>,0.05),而新鮮組的最大位移顯著高于凍干組(P <,0.05),

2.骨髓間充質干細胞第1、3、6代細胞之間的細胞增殖無顯著性差異,骨髓間充質干細胞流式細胞表面標志物檢測之后,CD90、CD105、CD73呈陽性,CD45、CD34、 CD31、 CD14和HLA-DR呈陰性,表現出間充質干細胞的特點.掃面電鏡可见細胞貼敷于骨組織表面生長,細胞生長曲線顯示同種異體凍干骨對同種異體骨髓間充質干細胞的增殖影響不大,

3.通過CT掃描及大體觀察,自體骨與同種異體凍干骨能夠修復比格犬半側下頜骨缺損,成功構建比格犬半側下頜骨缺損的動物模型,

4.術后3月在移植同種異體骨復合干細胞組中可以檢測到Y染色體特異性的基因片段,而在對照組中沒有顯示.說明移植的骨髓間充質干細胞在骨組織中存活并參與了新骨的形成.

5.術后1、3、6個月,對比格犬實施安樂死,每組處死3只,經大體觀察及CT掃描顯示單純凍干骨,骨表面的孔未痕跡明顯,成骨速度緩慢;而凍干骨與自體干細胞及同種異體干細胞組骨組織吸收明顯,成骨速度較快,骨表面的孔已經愈合.組織學顯示術后1、3、6月凍干骨復合自體及同種異體干細胞組的成骨速度、血管化成骨均優于單純凍干骨組.術后6個月,4組之間微血管密度數據統計學結果:同種異體凍干骨組+自體干細胞及同種異體干細胞組微血管密度兩者之間未見顯著性差異(P>,0.05),但均比正常下頜骨組多(P<,0.05),而單純同種異體凍干骨組的微血管密度明顯少于其他三組((P<,0.05).術后1、3、6月抽取4組比格犬外周血,檢測白細胞介素2、4、6的水平,結果顯示:4組1、3、6月白細胞介素2、4、6未見無顯著性差異(P>,0.05).通過Micro-CT對術后6月4組骨組織進行骨密度檢測,結果顯示單純的同種異體凍干骨的骨密度與其他三組相比顯著降低(P<,0.05).同種異體凍干骨復合自體及同種異體干細胞組兩組之間沒有顯著性差異(P>,0.05),復合干細胞的2組與正常下頜骨組的骨密度相比未見顯著性差異(P>,0.05).通過術前、術后下頜骨CT體積測量,比較分析4組下頜骨體積的變化情況.結果顯示單純同種異體凍干骨、同種異體凍干骨復合自體及同種異體干細胞組體積均顯著減少(P<,0.05),單純同種異體凍干骨、同種異體凍干骨復合自體及同種異體干細胞組三組之間體積之間無顯著性差異(P>,0.05).

6.同種異體凍干骨復合自體骨髓修復25例患者大段下頜骨缺損,術后復查(最長觀察6年),除1例患者由于口內黏膜破潰而發生感染,經處理后愈合,移植骨局部吸收,其他所有患者頜骨愈合良好,面容恢復良好,患者滿意,未出現嚴重并發癥.

7.在個人計算機上將圖像采集設備獲得的數據通過多種軟件與各種輸出設備相結進行圖像分割、定量測量、模擬手術、修復體制作、手術導航等,成功構建數字化外科平臺;并運用數字化外科平臺對2005年1月至2014年1月間12名患者進行頜骨缺損重建手術,術后患者的面型明顯改善,傷口愈合良好,患者均滿意.

【結論】

1.同種異體凍干骨經物理及化學方法處理后夠清除骨組織內的細胞,且能夠滿足大段下頜骨缺損修復的生物力學要求,是一種性能優良的體內組織工程支架材料,

2.成功構建比格犬半側下頜骨缺損的動物模型,

3.通過Y染色體標記同種異體骨髓間充質干細胞復合同種異體凍干骨體內移植結果顯示移植的干細胞參與新骨形成,

4.復合骨髓間充質干細胞的同種異體骨骨改建速度比沒有加細胞的同種異體骨明顯,愈合是從宿主骨向移植骨,從周圍向中央,從哈佛管向四周逐漸進行爬行替代的過程.

5.以同種異體凍干下頜骨為支架復合同種異體骨髓間充質干細胞能夠加速移植骨的血管化,促進新骨生成,

6.同種異體下頜骨移植修復大段下頜骨缺損經長期臨床隨訪觀察,無排異反應,面容恢復滿意,逐漸成骨,愈合良好,可以作為臨床修復下頜骨缺損的一種選擇,

7.數字化外科平臺將不同數據影像經處理后相互整合,識別不同格式的數據,將不同軟件和硬件的功能結合起來發揮作用,能夠幫助術前診斷、制定治療計劃,輔助手術實施,能夠縮短手術時間,為醫、教、研工作提供強有力的技術支持.

第五篇頜面外科論文范文格式:數字化頜面骨整形重建外科的初步研究

頜面骨整形重建外科VisuaI FoxPro專業數據庫的研究 目的:以頜面骨整形重建臨床醫療環境為編程對象,探索建立VFP關系型數據庫的編程方法.方法:采用Microsoft Visual FoxPro(VFP)6.0軟件編寫數據庫程序,數據庫系統依據??铺攸c由各大類骨畸形模塊組成,包括一般信息模塊,先天性頜面骨畸形模塊,創傷后頜面骨畸形模塊,腫瘤切除手術后頜面骨畸形模塊.各模塊包括其相對應的實際環境數字化環節.結果:數據庫??茢祿杉?數據完整,數據庫表內字段設計符合??铺攸c,表之間鏈接可靠,數據庫查詢方便,具有數據挖掘功能,兼容更高級數據庫軟件,可成為子數據庫,可接入互聯網.系統維護費用低,維護方便.結論:本編程方法可以建立頜面骨整形重建外科專業數據庫,可以進行臨床醫療、科研、教學實際應用.

基于3D的頜面骨虛擬整復手術研究方法的建立 目的:利用3ds max軟件,建立3D虛擬環境,探索頜面骨整形重建外科虛擬整復手術的研究方法.方法:頜面骨計算機模型,在3ds max 3D環境下,復制下頜骨、上頜骨、顴骨、顴弓等骨畸形,研究下頜骨虛擬整復

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