簡介：高強度聚焦超聲HIGHINTENSITYFOCUSEDULTRASOUND，HIFU是無創(chuàng)或微創(chuàng)的腫瘤治療技術。聚焦超聲換能器技術是HIFU臨床治療系統(tǒng)的關鍵技術之一。目前，HIFU臨床治療中使用較為廣泛的是單陣元換能器，單陣元換能器焦點固定且單一，需通過機械式調整換能器與患者的相對距離實現(xiàn)掃描治療。多陣元相控換能器可通過陣元相位控制實現(xiàn)變焦距和多焦點聚焦，但相控換能器控制電路和制作工藝復雜，造價高，且聚焦效果受換能器參數(shù)影響較大，使臨床治療的安全性和有效性不能保障，目前只有少數(shù)HIFU系統(tǒng)中應用了相控換能器。在HIFU腫瘤治療中，相控換能器結構和參數(shù)，直接影響形成焦域的聲場分布，通過數(shù)值仿真方法對比研究這些參數(shù)對HIFU形成可治療焦域的影響很有必要。研究目的通過研究相控換能器陣元分布和結構參數(shù)對聲場分布的影響來提高聚焦效果，并通過相控換能器單焦點、雙焦點聚焦時聲場變化規(guī)律為HIFU臨床治療提供有效的理論數(shù)據(jù)和參考依據(jù)。研究方法首先建立含有64陣元相等環(huán)距陣元分布和不等環(huán)距陣元分布的相控換能器數(shù)值仿真模型，采用WESTERVELT聲波非線性傳播方程式，通過FDTD時域有限差分法數(shù)值仿真HIFU形成聲壓場。利用曲面自聚焦法仿真研究不同頻率對64陣元換能器形成聲場的影響。采用時間反轉方法控制換能器陣元發(fā)射的超聲波使其聚焦到目標焦點位置，以旁瓣與主瓣最大聲強比值025作為安全閾值，仿真對比陣元分布以及陣元直徑和環(huán)距不同時相控換能器聚焦的聲場分布，并對陣元直徑為85MM，環(huán)距為7MM的相控換能器單焦點和多焦點聚焦時聲場變化規(guī)律進行研究，具體分析內容和研究結果如下。研究結果1在水體中頻率為0508MHZ時，頻率越大，焦點聲壓和旁瓣越大，焦點位置越靠近換能器。2在聲軸上目標焦點聚焦時，不等環(huán)距陣元分布的換能器焦點聲壓小于相等環(huán)距陣元分布的換能器，且在幾何焦點之后聚焦時旁瓣與主瓣最大聲強比值為046，超過安全閾值025。3陣元直徑8MM時，環(huán)距為7MM時在目標焦點處旁瓣與主瓣最大聲強比值比環(huán)距為8MM的換能器比值小環(huán)距為7MM時，陣元直徑為85MM時旁瓣與主瓣最大聲強比值比陣元直徑為8MM時小，焦點處聲壓比陣元直徑為8MM時大。4對于陣元直徑為85MM，環(huán)距為7MM的相控換能器的研究結果如下1在聲軸及偏離聲軸的各目標焦點處均形成了橢圓形焦域，當目標焦點沿聲軸方向焦距不小于80MM時，焦點聲壓降低，旁瓣增大。2旁瓣與主瓣最大聲強比值隨著設定焦距的增加先減小后增大，焦點處聲壓先增大后減小。偏離聲軸越遠，旁瓣與主瓣最大聲強比值在025以下的焦距范圍越小，焦點聲壓越低。3雙焦點模式聚焦時，兩焦點距離從7MM縮短至4MM時焦點間旁瓣先增大后減小，焦點間距離從3MM縮短至25MM時，兩焦域逐漸連為一體。4當對五個焦點同時進行聚焦時，可在目標焦點位置形成焦域，焦域間會出現(xiàn)旁瓣。綜合上述結果得到如下結論1頻率會對焦點聲壓、旁瓣幅值以及焦域大小產生影響。2不等陣元分布的相控換能器聚焦效果比相等陣元分布的相控換能器差。3相等陣元分布的換能器可實現(xiàn)一定范圍內相控聚焦。4單焦點聚焦時，偏離聲軸位置越遠，旁瓣與主瓣最大聲強比值越大，焦點聲壓越低沿聲軸聚焦時，偏離自聚焦形成焦點位置越遠，旁瓣與主瓣最大聲強比值越大，焦點聲壓越低，換能器向后聚焦能力較差。5雙焦點聚焦時，焦點間距離變化會對旁瓣產生影響，當焦點間距離小于3MM時，兩焦域逐漸融合成一個焦域，但形狀可能不是一個規(guī)則的橢球體。

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簡介：心腦血管疾病由于發(fā)病率高、危險性大，已成為全球范圍的重大公共衛(wèi)生問題。本研究致力于建立可擴展性強的循環(huán)系統(tǒng)模型并對心腦血管疾病研究中的熱點問題進行仿真探索。論文的主要工作及結果包括1、根據(jù)不同疾病的仿真需要，建立了神經調節(jié)機制模型，包含了頸動脈壓力反射傳出通路對靜脈非壓力容積的調節(jié)；建立了腎臟血容量調節(jié)模型；按照生理和解剖結構建立了腦部WILLIS環(huán)模型，即對頸內動脈、基動脈、椎動脈、大腦前動脈、大腦中動脈、大腦后動脈、前交通動脈和后交通動脈進行詳細的模型描述。正常生理狀態(tài)下的仿真結果表明上述模型是有效的。2、基于包含神經調節(jié)機制的循環(huán)系統(tǒng)整體模型，仿真了壓力反射的工作調定點對高血壓的影響。仿真結果表明壓力感受性反射即使輕微損壞，如工作調定點為97MMHG，自主神經系統(tǒng)調節(jié)仍然有效并能將血壓控制在正常高值。隨著自主神經系統(tǒng)損壞程度的不斷加重，即工作調定點進一步升高，血壓水平上升到了1級高血壓并趨于嚴重；研究了神經調節(jié)的各效應器外周血管阻力、心肌最大彈性度、心率和靜脈非壓力容積對高血壓的作用，表明神經調節(jié)機制對高血壓的調節(jié)主要是通過降低外周血管阻力和增加靜脈非壓力容積實現(xiàn)的。3、基于包含神經調節(jié)機制和血容量調節(jié)機制的循環(huán)系統(tǒng)整體模型，仿真了慢性心力衰竭及常用治療藥物的療效。仿真結果表明，在假設用藥后引起的模型參數(shù)改變量相等的情況下，血管緊張素轉換酶抑制劑ACEI引起較大的心輸出量變化，但其引起的左心室舒張末期容積的減小程度不如血管緊張素Ⅱ受體拮抗劑ARB。而洋地黃對左心室收縮舒張末期容積的減小作用比ACEI和ARB都小。仿真結果說明了心衰臨床治療中采用聯(lián)合用藥的必要性。4、基于包含WILLIS環(huán)的循環(huán)系統(tǒng)整體模型，仿真了缺血性腦卒中及WILLIS環(huán)形態(tài)變異等病理情況。仿真結果揭示了腦梗死及頸內動脈狹窄時的腦血流動力學特征，說明了高血壓分期與腦血流動力學變化的相關性，同時表明大腦中動脈狹窄程度小于50％時，各血管的血流波形及平均血流量與正常情況比較沒有明顯的異常；除了腦血管疾病外，WILLIS環(huán)的形態(tài)變異也會引起腦血流的異常，但對整體血流動力學影響較小WILLIS環(huán)形態(tài)變異時由于代償通路的減少，會加重尚存代償通路的負擔，使腦血管疾病的發(fā)生率增高。5、建立了可視化的仿真界面，為用戶對生理病理狀態(tài)進行仿真以及結果的觀察與保存提供了便利的工具。

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簡介：近年來，隨著中國服裝的發(fā)展和中國服裝設計師的努力，旗袍呈現(xiàn)出越來越多的形勢變化。本文作者就對于旗袍的設計進行了一些探索。第一部分是市場調研報告，作者分別從三組方向對旗袍品牌進行研究。首先是京派傳統(tǒng)旗袍瑞蚨祥和海派旗袍蔓樓蘭的對比研究。京式的旗袍圖案紋樣相對較為遵循傳統(tǒng)，崇尚簡樸自然，海派旗袍主張個性張揚，善于吸收外來文化理念。京派和海派的旗袍風格充分體現(xiàn)了我國城市截然不同的生活理念和審美習慣，研究這兩地旗袍讓我對旗袍的發(fā)展有了更深入的了解，并為我的旗袍設計定位奠定了一定的基礎。其次是作者對于網(wǎng)絡服裝品牌的調研，主要是從繭跡和裂帛兩個新型服裝品牌，繭跡服裝定位人群為高消費水平，旗袍選用改良式風格，服裝造型吸收西方的設計理念，有強烈的擴張感，時尚性強，但圖案多采用中國傳統(tǒng)紋樣。服裝分婚慶禮服和晚禮服兩種改良禮服旗袍。裂帛圖案以民族風格為主，融入傳統(tǒng)旗袍設計元素，服裝定位為年輕人，材質多為棉麻。再次作者對江浙地區(qū)的旗袍品牌分析，分別對杭州本土品牌威蕓和蘇州旗袍品牌心悅坊進行了研究。通過對這三組的品牌研究不難發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)圖案紋樣對現(xiàn)代服裝圖案設計的影響。吸收傳統(tǒng)特色并對其融合現(xiàn)代元素是本文作者對本次設計的基本定位。第二部分文獻研究，根據(jù)本選題的創(chuàng)意要求對旗袍的歷史，旗袍的色、質、紋、構圖等幾個方向進行相關文獻進行研究，為本設計創(chuàng)作理念和表現(xiàn)手法提供理論依據(jù)。第三部分設計實踐報告，首先作者對不同年齡段的人進行了調研，最終選取了三個具有代表性的事例進行分析。通過以上的調研作者對旗袍紋樣設計的探索。共有6套方案。設計創(chuàng)意以“花卉”為中心設計理念，運用不同的表現(xiàn)手法對旗袍圖案設計進行嘗試。作者風別從靈感來源、圖案收集、分析、作品構圖方面的處理、畫法上的處理、顏色方面的處理、適合人群等幾個方面進行講述。并對整個計劃和實施進行記錄和總結。

簡介：國內圖書分類號TPL5國際圖書分類號625專業(yè)碩士學位論文學校代碼10079密級公開基于演化博弈的電動汽車補貼政策仿真與建模研究碩士研究生胡宇宸導師師瑞峰副教授申請學位工程碩士專業(yè)領域控制工程培養(yǎng)方式全日制所在學院控制與計算機工程學院答辯日期2016年3月授予學位單位華北電力大學華北電力大學碩士學位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明此處所提交的碩士學位論文基于演化博弈的電動汽車補貼政策仿真與建模研究，是本人在導師指導下，在華北電力大學攻讀碩士學位期間獨立進行研究工作所取得的成果。據(jù)本人所知，論文中除已注明部分外不包含他人已發(fā)表或撰寫過的研究成果。對本文的研究工作做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式注明。本聲明的法律結果將完全由本人承擔。作者簽名瀏收日期糾年鄉(xiāng)月哆ET華北電力大學碩士學位論文使用授權書基于演化博弈的電動汽車補貼政策仿真與建模研究系本人在華北電力大學攻讀碩士學位期間在導師指導下完成的碩士學位論文。本論文的研究成果歸華北電力大學所有，本論文的研究內容不得以其它單位的名義發(fā)表。本人完全了解華北電力大學關于保存、使用學位論文的規(guī)定，同意學校保留并向國家有關部門或機構送交論文的復印件和電子版本，同意學校將學位論文的全部或部分內容編入有關數(shù)據(jù)庫進行檢索，允許論文被查閱和借閱。本人授權華北電力大學，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存、可以公布論文的全部或部分內容。本學位論文屬于請在以上相應方框內打“√”保密11，在年解密后適用本授權書不保密酊作者簽名彩脹導師簽名＼日期幽，占年3月侈日日期彬年弓月侈ET

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簡介：碩士學位論文MASTER’SDISSERTATION論文題目高強度聚焦超聲焦域溫度場特性的TITLE數(shù)值仿真研究NUMERITALSLMULALIM“【■M『1ERDURCE】D1H㈨IREGIONFORMEDVHIGHINTENSITYMUSEDI『】ASOUN4一’_，＼一級學科生物醫(yī)學工程一一～級學44一。___。，～_I論文作者吳立順～一，■指導教師菅喜岐副教授～～_。?！獻。一玎天津醫(yī)科大學研究生院。一OO／K年五月≯_‘三’天津醫(yī)科大學碩士學位論文1對于壓電陶瓷陣元，整合層的加入與否，一般不會改變60℃以上可治療區(qū)域的大小。但是加入整合層后，焦點區(qū)域中心溫度低于未加整合層時的焦點區(qū)域中心溫度。皮膚處溫度基本相同。2在相同輸入聲強和照射時間條件下，隨著頻率的增高，焦距變小，60℃以上可治療區(qū)體積變小，焦區(qū)最高溫度升高的同時皮膚處的溫度也升高，40℃“45℃的區(qū)域相應增大。3當頻率和照射時間一定時，隨著輸入聲強的增加，可治療焦區(qū)的體積增大，40℃“60℃的區(qū)域也增大，皮膚處的溫度明顯升高；同時皮膚處40℃～45℃的區(qū)域由聲軸向兩邊擴展，面積增大。但焦距保持不變。4在相同頻率和輸入聲強的條件下，隨著照射時間的增加，可治療焦點區(qū)域的體積增大，40℃“45℃的區(qū)域也明顯增大，焦區(qū)中心溫度升高。皮膚處的溫度略有升高。焦距隨照射時間的增加幾乎不改變。5在治療劑量相同條件下，有血流灌注的活體內形成的可治療區(qū)域體積略小于無血流灌注的離體組織內的焦域體積。但活體組織內中心溫度高于離體組織，形成焦距也略小于離體組織。關鍵詞高強度聚焦超聲；腫瘤治療；時域有限差分法；溫度場數(shù)值仿真；焦點區(qū)域II

簡介：針刺手法是中醫(yī)針灸的重要組成部分，同時也是針灸臨床所必需掌握的基本技能。研究針刺手法可以有效地對針刺手法內容的深化和理解，同時也是解釋針刺效應必須的環(huán)節(jié)。對針刺手法進行定性和定量分析研究是中醫(yī)針灸急需解決的課題。為此，本論文應用現(xiàn)代科學技術和針灸理論結合的方法，通過針刺手法傳感器和針刺手法參數(shù)分析儀，采集在運針過程中的針刺參數(shù)，再融合神經網(wǎng)絡PID控制器PIDNN，將神經性網(wǎng)絡和PID控制規(guī)律相結合，研究針刺手法計算機仿真并且對針刺效應進行相關分析研究，從而為建立針刺手法量化、規(guī)范化及標準化的研究奠定基礎。本論文的主要研究內容和成果有（1）傳統(tǒng)針刺手法完全可以與現(xiàn)代科技接軌。我們與上海中醫(yī)藥大學合作，將現(xiàn)代工程技術比較成熟的理論諸如模糊優(yōu)選理論、神經網(wǎng)絡理以及PID控制理論等應用到傳統(tǒng)針刺手法研究領域，并將相應的理論進行融合和深化，得到能夠有效解決針刺手法現(xiàn)代化研究領域諸多前沿問題，從而為針刺手法的量化、客觀化和標準化奠定了很好的基礎。（2）成功研究并初步建立了基于PIDNN的針刺手法仿真平臺，為針刺手法的系列量化研究奠定基礎。依托此平臺的針刺手法的諸多現(xiàn)代化研究都將進一步揭示和揭示針刺手法的本質和影響針刺效應的一些關鍵參數(shù)。（3）對應用到針刺手法研究領域中的模糊優(yōu)選神經網(wǎng)絡模型進行了有效的創(chuàng)建和開發(fā)程序代碼，從而為基于傳統(tǒng)中醫(yī)文化的針刺手法進行相關的現(xiàn)代化研究奠定了堅實有效的理論和應用模型。（4）為了配合針刺手法的現(xiàn)代化研究，經過多年不懈努力成功研制開發(fā)了針刺手法儀，該儀器經過上海中醫(yī)藥大學針灸與推拿學院現(xiàn)代工程技術實驗室針對經典的針刺手法實驗證明是切實可行的，也是目前應用到針刺手法實驗中比較完善的儀器，為針刺手法現(xiàn)代化研究提供了有效的硬件設備。本文通過對傳統(tǒng)針刺手法學習和研究，首次將模糊優(yōu)選理論和神經網(wǎng)絡理論應用到針刺手法的現(xiàn)代化研究中，并進行了有效融合，引入“等效誤差函數(shù)”的概念，建立了基于HESSIAN矩陣的模糊優(yōu)選神經網(wǎng)絡模型，使之能更有效的解決針刺手法現(xiàn)代化研究的一些前沿問題，為針刺手法的量化研究提供了理論基礎。在模糊優(yōu)選神經網(wǎng)絡模型理論的基礎上，通過引入PID控制理論并將兩者結合，研制并建立了基于PIDNN的針刺手法仿真平臺。經過上海中醫(yī)藥大學針灸與推拿學院現(xiàn)代工程技術實驗室的相關實驗，證明了依托該平臺能夠有效的進行針刺手法的一系列現(xiàn)代化研究，從而為揭示針刺手法的本質和客觀化研究奠定了堅實的基礎。經過多年不懈努力和研究，成功開發(fā)并完善了針刺手法儀，該儀器經過相關實驗驗證說明基本上能夠做出各種基本的針刺手法和復合手法，為針刺手法現(xiàn)代化研究提供了有效的硬件基礎。該儀器同時也獲得國家發(fā)明專利。

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簡介：在車輛交通碰撞事故中，行人因為沒有保護而具有高度的損傷風險。通常行人下肢是傷害風險最高的部位之一。為了減少行人在碰撞事故中下肢的損傷風險，本文采用有限元分析的方法，研究了行人下肢的碰撞生物力學響應和損傷機理，并模擬分析預測了下肢的骨折風險，研究結果可為改進車輛保險杠系統(tǒng)的安全性能提供依據(jù)。行人下肢有限元模型根據(jù)人體下肢的解剖學結構建立。模型由骨骼組織和韌帶組織構成。其中，有較大骨折風險的長骨包括股骨、脛骨和腓骨用實體單元建模以獲得較好的力學響應特性。其他部分如足骨等由殼單元和彈簧阻尼單元構成。本文中采用了LSDYNA仿真軟件，在已有的行人下肢模型HBMLOWERLIMB的基礎上進行了改進。模型的有效性通過模擬脛骨的彎曲實驗和下肢的剪切與彎曲實驗，并比照相同條件下的生物試驗結果驗證。通過運用本模型，模擬了不同的高度的沖擊載荷時下肢的生物力學響應和骨折情況，并通過比較不同載荷條件下下肢的力學響應，分析了碰撞位置等參數(shù)與下肢損傷之間的聯(lián)系。本文的研究結果表明，在相同速度的條件下，適當降低汽車前部保險杠的高度可以降低行人下肢的損傷風險。人體下肢的有限元模型具有較好的生物逼真度，可用于研究下肢的生物力學響應和損傷機理。對于本模型而言，在模擬下肢的軟組織結構和更合理的失效機制兩個方面有待改進。該模型的建立對國內的行人下肢損傷研究和防護技術開發(fā)將起到一定的作用。

簡介：視覺假體旨在用電刺激的方法幫助盲人修復視覺。在假體植入后，通過刺激盲人視覺通路，可以誘發(fā)出離散的視覺感受光幻視。而假體植入者“看到”圖像是由光幻視組成的。光幻視現(xiàn)象可以說是視覺假體研究中的基礎。那么，準確地描述光幻視的大小，形狀，位置等特征，就具有重要的指導意義了。本課題主要研究了基于觸覺感知的仿真假體視覺環(huán)境中的光幻視尺寸特性。本課題的研究內容包括兩個階段在第一個階段的研究中，設計了第一套觸覺尺寸匹配板圓孔觸摸板，并在該尺寸匹配板的基礎上開展了四個實驗，分別研究觀察距離，光幻視亮度、位置以及閃爍等參數(shù)對光幻視尺寸評估結果的影響；在前一研究的基礎上，增加了一套觸覺尺寸匹配板圓柱觸摸板，通過開展心理物理學實驗，研究不同觸覺刺激方式對尺寸匹配的結果的影響。我們得出的主要結論有一觸覺尺寸匹配板能準確表達受試者所感知的光幻視的大?。欢碳ち炼葘饣靡暤拇笮≈X有顯著影響，一般而言，匹配結果的準確度隨著亮度的增加而增加；三匹配結果隨著光幻視在視野中位置的偏心率的增加而變差；四閃爍的光幻視知覺起來比靜止時的稍大；五圓柱觸摸板比圓孔觸摸更能準確表達受試者所感知的光幻視大小。

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簡介：背景和目的腎結石是泌尿系多發(fā)疾病之一，占泌尿科手術的40％。經皮腎鏡碎石術PCNL以其創(chuàng)傷小及結石清除率高為特點，已經成為治療大結石、多發(fā)結石或下盞結石的金標準。腎臟是血供非常豐富的內臟器官，靜息狀態(tài)下腎血流量占心臟總輸出量的20％～25％，腎動脈在腎內呈節(jié)段性分布，缺乏交通支，一旦受到損傷，將導致其支配區(qū)域失去動脈血供，而造成該區(qū)域的缺血壞死、功能喪失。腎動脈走向并不是沿著或者跟隨腎盞的排列，腎臟凸緣后方1CM處的相對無血管區(qū)BRODEL切線并不揭示所謂的無血管區(qū)。GRAVES等通過腎臟集合系統(tǒng)鑄型研究，腎盂腎盞排列方式分為A、B、C、D型，最為常見的D型，腎盂小球形，腎盞呈細長干狀，由于腎盞重疊、交替融合，通常應用CT掃描三維重建或進行斜位和側位IVP攝片方能顯示其立體結構。馬蹄腎等腎旋轉異常先天畸形常伴有腎門部動靜脈的異常，腎血管的分布及集合系統(tǒng)形態(tài)更難以預測。腎臟本身內部解剖及毗鄰臟器差異性及結石引起腎結構病變的復雜性，經皮腎鏡碎石術作為治療腎結石的精標準，依然存在很多不可預測。PCNL最常見的并發(fā)癥是出血和感染，術中、術后大出血約為137％其次是胸膜損傷，發(fā)生率為45％16％其他較為少見的是周圍毗鄰臟器損傷，發(fā)生率約為0％至04％。對于復雜性結石往往需要多通道或多階段的碎石，均會增加手術出血風險。大出血原因主要為動靜脈瘺或手術造成的假性動脈瘤形成，往往需要腎動脈栓塞治療。如何提高治療腎結石的一次性清除率和減少手術并發(fā)癥是PCNL研究發(fā)展的關鍵。腎結石的清除率與結石大小、位置、分布、集合系統(tǒng)的關系密切相關，明確腎內動脈分布及腎盂腎盞之間的分布關系，將有助于評估患者手術風險，建立合理的穿刺路徑。PCNL手術最關鍵和最難的地方在于穿刺通道的建立，手術的風險及結石清除率在很大程度上與腎穿刺路徑的選擇和建立有關。目前穿刺通道的建立主要采用B超和X線定位，圖像為二維平面，操作者不易把握穿刺角度，無法清晰分辨腎血管的分布情況及周圍臟器的毗鄰關系，因此無法較好避免對血管及周圍臟器的損傷而且部分患者病情較為復雜，可能存在解剖變異如馬蹄腎、腎臟旋轉不良，增加了手術風險。彩超能顯示動靜脈血流，有助于穿刺避免大血管損傷，一定程度減低了手術大出血的風險，然而其提供二維圖像對穿刺通道規(guī)劃性不強，腎內部結構顯示的不清，穿刺定位很難達到合理性。國內外對如何快速合理的建立穿刺通道進行了相關研究，最引起關注的是三維可視化技術的應用，PATELU等對腎結石患者進行集合系統(tǒng)的三維重建，術前充分了解結石形態(tài)，結石與集合系統(tǒng)的空間分布位置，為經皮腎鏡碎石術中穿刺部位的選擇提供了指導。OLIVEIRASANTOS等采用計算機結合腎集合系統(tǒng)三維模型進行輔助穿刺進入集合系統(tǒng)，在人體模型上設立標志點，通過采集術中圖像與腎集合系統(tǒng)三維模型進行融合，進行穿刺引導。ADZARRABI等設計了機械性的經皮腎穿刺定位設備，彌補C臂二維圖像的不足，促進穿刺的快速定位，減少術者遭受的輻射量。JENSJRASSWEILERA等通過IPAD后置攝像頭采集術中圖像，通過與術前的腎結石結構模型進行融合指導2名患者進行PCNL穿刺初步證實是有效可行的。然而大多腎臟的三維重建只基于CT的單時相期數(shù)據(jù)進行三維重建，單一采用動脈期或腎盂分泌期的腎臟CT數(shù)據(jù)集進行重建，未能達到真正意義的腎臟三維可視化，僅僅為能進入集合系統(tǒng)，并未能能考慮是否獲得最佳穿刺路徑。為此，將3D工程學與醫(yī)學的進一步結合，利用虛擬可視化技術，將現(xiàn)代影像學、計算機圖像處理、解剖學和泌尿學相結合，研究基于64排CT圖像建立數(shù)字化腎結石三維模型，為患者進行個體化全面的手術規(guī)劃。并采用自由設計系統(tǒng)FREEFMMODELINGSYSTEM，在腎結石三維模型上進行研究PCNL手術虛擬仿真，為提高PCNL一次性碎石率，減少并發(fā)癥提供一項新技術。方法（一）基于CT圖像的數(shù)字化腎結石三維模型的建立南方醫(yī)科大學珠江醫(yī)院泌尿外科2012年1月至2012年6月腎結石患者30例，男16例，女14例，平均年齡4963563歲，左腎結石16例，右腎結石14例?？崭?小時后，患者俯臥位胸腹部墊枕進行CT掃描，采集腎臟64排CT圖像數(shù)據(jù)，包括平掃期、動脈期、靜脈期、腎盂排泄期。動脈期采用自動閾值觸發(fā)技術定時掃描，取腹主動脈斷面為興趣ROI，觸發(fā)閾值設定為200HU，同步啟動對比劑注射及掃描程序，閾值達200HU自動開始掃描。自注入靜脈造影劑開始，靜脈期延遲65S進行掃描，腎盂分泌期延遲600900S掃描。采用MIMICS100MATERIALISE公司，比利時對CT圖像分割和進行三維重建，圖像分割基于使用剖面線閾值分割法、區(qū)域生長、布爾函數(shù)BOOLEANFUNCTION等方法來分割圖像，并采用多層編輯人工分割方法進行修飾。在不同時相期的CT數(shù)據(jù)分別分割重建腎臟內部及毗鄰臟器結構。包括腎臟大體、腎結石、腎動靜脈及其分支，腎集合系統(tǒng)及毗鄰相關結構肺下部、肝臟或脾臟、脊柱、腰部皮膚。通過各個時相期重建的腎臟實質模型設置多個標志點進行計算自動配準，再通過三維X、Y、Z軸的位移和旋轉調整進行人工輔助調整，逐一完成配準、融合構建一體化腎結石三維模型。由兩名經驗豐富的泌尿外科醫(yī)師對三維圖像質量進行評分和記錄，有效完整重建腎結石三維模型的指標為能同時顯示腎結石、腎內血管、集合系統(tǒng)之間的解剖關系，腎臟以及毗鄰器官顯示清楚，邊界光滑完整無斷裂。腎內動脈能分辨至三至四級分支，腎內靜脈能分辨一至二級分支，集合系統(tǒng)清晰光滑完整。經過統(tǒng)計分析基于CT圖像建立腎結石三維模型的有效性。（二）基于腎結石三維模型的經皮腎鏡碎石術虛擬仿真研究采用3DSTUDIOMAX2012軟件制作建立PCNL仿真手術器械3D模型，包括手術刀、穿刺針、導絲、筋膜擴張鞘、碎石桿。由一名經驗豐富的泌尿外科手術醫(yī)師，在腎臟及腎結石三維模型的進行數(shù)據(jù)測量，包括結石大小、腎臟大小等，操作模型進行放大、旋轉，和透明化達到對內部結構的可視化，根據(jù)其提供的詳細的患者生理解剖學結構，采用仿真手術器械3D穿刺針在模型腰壁皮膚上進行穿刺定位，全面規(guī)劃經皮腎穿刺路徑。記錄穿刺點、路線及穿刺深度。將帶有穿刺針的腎結石三維模型導入到3D觸覺式設計系統(tǒng)FREEFMMODELINGPLUS，操作FREEFM系統(tǒng)三維鼠標，使用PCNL仿真手術器械進行PCNL手術仿真操作，包括留置輸尿管導管、擴張建立通道，碎石及置入腎造瘺管等過程。結果（一）基于CT圖像的數(shù)字化腎結石三維模型的建立一共30名患者參與了本次實驗，患者年齡平均年齡496歲，其中男16例，女14例，左腎結石16例，右腎結石14例，多發(fā)結石10例333％，鑄型結石6例200％，馬蹄腎結石1例33％，余13例為腎盂或腎盞結石433％。共采集了30套腎結石患者俯臥位的64層螺旋CT掃描圖像，層厚1MM，分為平掃期、動脈期、靜脈期、腎盂分泌期，CT圖像對比度高，空間分辨率高，圖像均勻、噪音偽影少。成功建立了30例患者的腎結石三維模型，重建的腎臟輪廓清晰，能真實反映腎臟的實際體積，具有腎臟的解剖標志腎動脈能清晰顯示腎動脈主干及四級分支，血管邊緣光滑，無呼吸運動偽影，腎靜脈顯示腎靜脈主干及其二級分支，血管邊緣模糊，集合系統(tǒng)管道結構清晰、連續(xù)、自然。腎結石三維模型直觀顯示結石的形態(tài)和數(shù)目及集合系統(tǒng)擴張程度。通過調節(jié)腎臟的透明度可同時顯示腎臟和腎內的動脈、靜脈和集合系統(tǒng)。能對模型放大、縮小和旋轉等其他全方位觀察的操作，形態(tài)逼真，立體感強。通過評分，有效完整的模型的共有28例，2例因顯影劑充盈不足腎血管重建分支少、集合系統(tǒng)重建部分腎盞不顯示。基于CT圖像建立腎結石三維模型的有效性為933％。（二）基于腎結石三維模型的經皮腎鏡碎石術虛擬仿真研究建立了一套PCNL仿真手術器械模型，包括手術刀、穿刺針、導絲、擴張鞘、碎石桿等，手術器械模型逼真，具有三維可操作性。腎結石三維模型共28例，結石體積大小為78±24CM3，結石表面積211±120CM2，腎臟大小1571±132CM3，平均穿刺通道深度為87±15CM。在28例患者腎結石三維模型上分別進行全面的手術規(guī)劃和穿刺定位，其中7例250％經皮腎穿刺手術規(guī)劃采用11肋間進行穿刺，3例107％根據(jù)多發(fā)結石分布情況設計了2通道一次性碎石方案。按照規(guī)劃設計的手術入路，采用FREEFMMODELINGSYSTEM操作在腎結石三維結構模型上完成個體化的PCNL虛擬手術仿真，包括定位穿刺、導絲引導下置入筋膜擴張器擴張、碎石、置入腎造瘺的過程，仿真手術操作性強，能反復多次演練。結論1采用64排CT數(shù)據(jù)建立的腎結石三維模型是可行和有效的，個體化的反映了患者的腎臟及周圍毗鄰器官的生理解剖學結構2腎結石三維模型可以提供全面的手術規(guī)劃和經皮腎鏡碎石術的虛擬仿真。為經皮腎鏡碎石術導航奠定基礎。

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