老年健康女性盆底肛提肌三維有限元模型的建立及其分析.pdf

1、目的： 根據(jù)逆向工程的原理及有限元方法，利用志愿者骨盆CT及MRI圖像數(shù)據(jù)，建立老年健康女性盆底肛提肌三維有限元模型，并對(duì)該模型進(jìn)行有限元分析。 方法： 對(duì)一老年未孕女性健康志愿者選取L5椎體上緣至骨盆出口(坐骨結(jié)節(jié)下緣)部位進(jìn)行骨盆CT及MR薄層I掃描，使用荷蘭Philips16層螺旋CT取常規(guī)仰臥位橫軸位掃描，層厚1mm，采用荷蘭Philips Gyroscan Intera1.5T超導(dǎo)磁共振成像儀，取常規(guī)仰

2、臥位，使用腹部線圈，采用3D-重建序列進(jìn)行掃描，層厚為1.4mm，分別獲得其骨盆、盆底肛提肌及雙側(cè)閉孔內(nèi)肌的DICOM格式原始圖像數(shù)據(jù)，把數(shù)據(jù)刻盤并導(dǎo)入Mimics12.0軟件，根據(jù)圖像資料結(jié)合軟件自動(dòng)功能與人工描繪等方法，分別建立基于CT和MRI圖像數(shù)據(jù)的包括骶骨、髂骨、恥骨、坐骨、肛提肌及雙側(cè)閉孔內(nèi)肌在內(nèi)的骨盆環(huán)、盆底肛提肌及雙側(cè)閉孔內(nèi)肌三維幾何模型以.stl格式保存?；谀嫦蚬こ痰姆椒ǎ褂肎eomagic Studio9.0軟件

3、對(duì)Mimics生成的模型進(jìn)行進(jìn)一步處理，包括光順、打磨、生成Nurbs曲面、網(wǎng)格優(yōu)化等操作，再應(yīng)用Geomagic Studio9.0圖像處理軟件構(gòu)建包括骨盆諸骨、肛提肌及閉孔內(nèi)肌在內(nèi)的三維有限元前處理模型并以.IGS格式保存，最后將該模型導(dǎo)入有限元分析軟件Ansys11.0，構(gòu)建包含骨盆諸骨、肛提肌及閉孔內(nèi)肌等在內(nèi)的有限元模型。并選擇休息狀態(tài)、適度張力、劇烈張力三種狀態(tài)對(duì)該模型進(jìn)行有限元分析。 同時(shí)，在盆底肌肉幾何模型上選擇1

4、5條基線分別對(duì)其厚度進(jìn)行測(cè)量，其中閉孔內(nèi)肌的每條基線選取10個(gè)測(cè)量點(diǎn)，肛提肌上緣基線選取15個(gè)測(cè)量點(diǎn)、下緣選取20個(gè)測(cè)量點(diǎn)，計(jì)算肛提肌及雙側(cè)閉孔內(nèi)肌的厚度。 結(jié)果： 基于逆向工程方法及醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)建立了與解剖結(jié)構(gòu)非常接近的老年健康女性盆底肛提肌、閉孔內(nèi)肌及骨盆的三維有限元模型。在本模型上，閉孔內(nèi)肌比肛提肌厚，雙側(cè)閉孔內(nèi)肌的厚度基本相同。獲得了該模型的3種狀態(tài)7個(gè)工況的肛提肌的位移云圖及Von Mises應(yīng)力云圖。

5、 結(jié)論： 采用CT及MRI薄層掃描數(shù)據(jù)建立的盆底肛提肌三維有限元模型真實(shí)可靠，能逼真反應(yīng)它的空間立體解剖關(guān)系，避免了已往依賴于尸體標(biāo)本解剖獲得模型的缺點(diǎn)，所獲得的模型數(shù)據(jù)接近于活體解剖，有利于后期的有限元分析。 本模型所示的肛提肌最大位移隨肛提肌的主動(dòng)收縮壓力及腹壓的增大逐漸減??；肛提肌所受的最大馮米塞斯(Von Mises)應(yīng)力隨腹壓的增大而逐漸增大；肛提肌所受的最大馮米塞斯(Von Mises)應(yīng)力在腹壓相同的情況下