女性盆底組織形態(tài)學(xué)及盆腔器官脫垂力學(xué)機(jī)制的研究.pdf

1、目的：基于磁共振圖像構(gòu)建不同級別盆腔器官脫垂患者肛提肌及骨盆的三維模型，觀察不同脫垂級別女性肛提肌及骨盆的形態(tài)特征，比較肛提肌及骨盆相關(guān)測量參數(shù)與脫垂級別的相關(guān)性；借助逆向工程技術(shù)，探討女性盆腔三維有限元模型構(gòu)建的有效方法，為進(jìn)行復(fù)雜模型的有限元分析提供模型基礎(chǔ)；構(gòu)建不同缺損類型肛提肌的有限元模型，通過模擬腹壓作用下肛提肌形態(tài)的改變、位移分布特征及最大位移出現(xiàn)的位置，從力學(xué)角度探討盆腔器官脫垂發(fā)生的力學(xué)機(jī)制。
　　方法：⑴選擇于我

2、院就診的盆腔器官脫垂患者共93例，年輕未孕志愿者18例作為對照。應(yīng)用3.0T核磁共振掃描儀掃描盆腔，獲取磁共振原始圖像，導(dǎo)入3DSlicer軟件三維重建骨盆及肛提肌三維模型。觀察肛提肌形態(tài)特征，并于構(gòu)建的肛提肌模型中測量肛提肌裂孔長徑及橫徑、肛提肌恥骨聯(lián)合間距、髂尾肌寬度及角度，于骨盆模型中測量坐骨結(jié)節(jié)間徑、坐骨棘間徑、恥尾線、恥骨弓角度。采用Kruskal-Wallis H檢驗(yàn)評估各測量參數(shù)在不同組間的差異，Spearman秩相關(guān)檢驗(yàn)

3、脫垂級別與測量指標(biāo)之間的相關(guān)性，χ2檢驗(yàn)檢測不同脫垂級別間肛提肌斷裂率的差異。⑵選擇肛提肌左側(cè)缺損、右側(cè)缺損及左右側(cè)缺損患者各一例，同時(shí)選擇健康未孕志愿者一名，3.0T磁共振掃描儀于仰臥位獲取 DICOM(Digital Imaging and Communications in Medicine,醫(yī)學(xué)數(shù)字影像和通訊標(biāo)準(zhǔn))格式磁共振圖像，導(dǎo)入3D Slicer醫(yī)學(xué)圖像三維重建軟件，分別構(gòu)建四種形態(tài)肛提肌的三維幾何模型。為優(yōu)化和簡化幾何模

4、型，利于有限元模型網(wǎng)格的劃分，將構(gòu)建的幾何模型導(dǎo)入逆向工程軟件Geomagic studio12.0進(jìn)行優(yōu)化處理。優(yōu)化處理后的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(Computer Aided Design，CAD)模型導(dǎo)入有限元分析軟件 ANSYS12.0，單元類型選擇SHELL181，并定義材料屬性、實(shí)常數(shù)，進(jìn)行網(wǎng)格劃分，生成有限元模型。⑶四種肛提肌的有限元模型在相同的材料參數(shù)及腹內(nèi)壓條件下，借助ANSYS有限元分析軟件，模擬Valsava動作下肛提肌的

5、形變，測量形變產(chǎn)生的位移，并與動態(tài)磁共振下測量數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，驗(yàn)證模型的有效性。⑷比較不同缺損類型的肛提肌模型在逐漸增加的腹腔內(nèi)壓力作用下產(chǎn)生的位移，觀察位移分布特征及最大位移出現(xiàn)的位置，并記錄X、Y、Z軸三個(gè)方向的位移及產(chǎn)生的綜合位移。
　　結(jié)果：①在構(gòu)建的脫垂患者及正常對照的肛提肌模型中，根據(jù)恥骨內(nèi)臟肌是否完整進(jìn)行分類，存在四種不同形態(tài)的肛提肌模型即左側(cè)缺損、右側(cè)缺損、雙側(cè)缺損及完整的肛提肌模型。②與正常對照相比，脫垂患者更容易

6、出現(xiàn)恥骨內(nèi)臟肌的斷裂；恥骨內(nèi)臟肌斷裂率在前中盆腔不同脫垂級別的患者中存在顯著性差異，且斷裂率隨脫垂等級的增加而增加。③前中后盆腔中骨盆形態(tài)相關(guān)測量參數(shù)，坐骨結(jié)節(jié)間徑、坐骨棘間徑、恥骨弓角度在正常對照與脫垂組中及不同級別脫垂患者中均無顯著性差異，且與脫垂等級不相關(guān)；恥尾線在前中盆腔正常對照與脫垂組中及不同級別脫垂患者中差異具有顯著性，且與脫垂級別呈負(fù)相關(guān)。恥尾線在后盆腔正常對照與脫垂組中的差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，而在不同等級脫垂組中的差異沒有

7、統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。④前中盆腔中肛提肌形態(tài)的相關(guān)測量參數(shù)，左側(cè)及右側(cè)肛提肌恥骨聯(lián)合間距、肛提肌裂孔長徑及橫徑在不同脫垂級別患者中的差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，且隨脫垂級別的增加而增大；后盆腔中未見此相關(guān)性。左右側(cè)髂尾肌寬度及角度在前中后盆腔不同脫垂級別組中差異均沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，與脫垂級別間也無相關(guān)性。⑤構(gòu)建的四種不同缺損類型的肛提肌有限元模型，數(shù)值模擬結(jié)果與同一患者磁共振測量數(shù)據(jù)大致吻合，驗(yàn)證了模型的有效性。⑥四種肛提肌模型在逐漸增加的腹內(nèi)壓作用下產(chǎn)生

8、的位移逐漸增大，相對較大的形變均出現(xiàn)在肛提肌裂孔處。⑦四種模型在相同的材料屬性及腹內(nèi)壓作用下產(chǎn)生的位移不同，雙側(cè)缺損的肛提肌模型產(chǎn)生的綜合位移最大；在肛提肌左側(cè)缺損、右側(cè)缺損及左右側(cè)缺損的模型中，最大位移均出現(xiàn)在肛提肌斷裂處。⑧位移云圖結(jié)果顯示，肛提肌左、右側(cè)缺損的模型中可見左右側(cè)位移云圖的不對稱分布；雙側(cè)缺損及完整的肛提肌模型可見左右對稱的云圖分布，但兩者的分布特點(diǎn)不同。
　　結(jié)論：⑴我們可以基于磁共振圖像構(gòu)建肛提肌及骨盆的三維

9、模型，體外情況下直觀地觀察不同盆腔器官脫垂級別的患者肛提肌及骨盆的形態(tài)特征。⑵不是所有盆腔器官脫垂的患者都伴有肛提肌的缺損，與髂尾肌形態(tài)改變相比，恥骨內(nèi)臟肌形態(tài)的改變更容易導(dǎo)致盆腔器官脫垂的發(fā)生；女性骨盆出口前后徑可能是影響盆腔器官脫垂的因素之一。⑶借助3DSlicer、Geomagic studio及ANSYS軟件，依據(jù)醫(yī)學(xué)影像資料，構(gòu)建的女性肛提肌三維有限元模型真實(shí)可靠，該方法不僅可以用于肛提肌的模型構(gòu)建，同樣適用于其他復(fù)雜結(jié)構(gòu)有限