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中华关节外科杂志(电子版)

中华关节外科杂志(电子版) ›› 2018, Vol. 12 ›› Issue (06) : 786 -790. doi: 10.3877/cma.j.issn.1674-134X.2018.06.008

所属专题： 文献；

新技术与新方法

基于MRI图像的计算机膝关节建模新思路
张银婷1, 彭鳒侨1,†()   
  1. 1. 510120　广州医科大学附属第一医院
  • 收稿日期:2018-02-08 出版日期:2018-12-01
  • 通信作者: 彭鳒侨
  • 基金资助:
    广东省高等教育教学改革项目(2018); 广东省科技厅2014年公益研究与能力建设专项资金项目(2014A020215035); 国家研究生教育学会课题(#B3-20170306-03); 广州医科大学附属第一医院教育培养项目(2018Z04)

New ideas of 3D reconstruction of knee joint based on MRI image in Mimics

Yinting Zhang1, Jianqiao Peng1,†()   

  1. 1. The First Affiliated Hospital of Guangzhou Medical university, Guangzhou 510120, China
  • Received:2018-02-08 Published:2018-12-01
  • Corresponding author: Jianqiao Peng
  • About author:
    Corresponding author: Peng Jianqiao, Email:
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引用本文：

张银婷, 彭鳒侨. 基于MRI图像的计算机膝关节建模新思路[J/OL]. 中华关节外科杂志(电子版), 2018, 12(06): 786-790.

Yinting Zhang, Jianqiao Peng. New ideas of 3D reconstruction of knee joint based on MRI image in Mimics[J/OL]. Chinese Journal of Joint Surgery(Electronic Edition), 2018, 12(06): 786-790.

目的

研究以有限元分析为目标的使用Mimics软件三维重建膝关节的方法。

方法

导入MRI图像到Mimics软件，利用"3D磁性套索"工具建立骨组织模型，利用"动态区域增长"工具建立软组织模型。

结果

所得到膝关节三维模型包括了股骨、胫骨、髌骨、股骨软骨、胫骨软骨、前、后交叉韧带，内、外侧副韧带，及内外侧半月板，骨与软骨间、各韧带起止处紧密贴合，形态逼真。

结论

在Mimics软件导入MRI图像建出膝关节三维模型更完整，骨组织和软组织间界限清晰，更适合后续有限元网格划分及分析。

关键词: 有限元分析, 膝关节, 成像，三维
Objective

To study the method of three-dimensional reconstruction of knee joint using Mimics software aimed at finite element analysis.

Methods

MRI images were imported into Mimics software. The "3D LiveWire" tool was used to establish the bone tissue model and the "dynamic region growing" tool was used to establish the soft tissue model.

Results

The obtained three-dimensional model of the knee joint included the femur, tibia, patella, femoral cartilage, tibial cartilage, anterior and posterior cruciate ligament, medial and lateral collateral ligaments, medial and lateral menisci. The beginning and ending of bone and cartilage closed fit and realistic shape.

Conclusion

The 3D model of the knee joint created by Mimics software is more completed and the boundaries between the bone and the soft tissues are more clear, which is more suitable for subsequent finite element meshing and analysis.

Key words: Finite element analysis, Knee joint, Imaging, three-dimensional
图1 利用"3D磁性套索(3D Live Wire)"工具勾勒出胫骨的轮廓。图A为MIMICS软件界面上胫骨在矢状面勾勒出的胫骨轮廓；图B为分别在冠状面(左上)、横截面(右上)、矢状面(左下)勾勒出胫骨轮廓及三维模型界面(右下)
图2 利用"Calculate 3D"命令将显色的蒙罩三维重建得到的胫骨三维模型。图中分别显示在冠状面(左上)、横截面(右上)、矢状面(左下)生成的胫骨蒙罩及三维重建形成初步胫骨的三维模型(右下)
图3 利用"动态区域增长"工具生成新的前交叉韧带的蒙罩
图4 用Mimics软件重建下的前交叉韧带三维模型(图中红色部分)
图5 Mimics软件重建下的膝关节三维模型。图A为前视角下的膝关节模型；图B为后视角下的膝关节模型
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