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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]. 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]. 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
[1]
傅栋，靳安民．应用CT断层图像快速构建人体骨骼有限元几何模型的方法[J]．中国组织工程研究与临床康复，2007，11(9)：1620-1623.
[2]
张美超，刘阳，刘则玉，等．利用Mimics和Freeform建立中国数字人上颌第一磨牙三维有限元模型[J]．医用生物力学，2006，21(3)：208-211.
[3]
姜广宗，李学锋，聂林，等．利用Mimics和ABAQUS建立正常人颈椎的三维有限元模型[J]．中国矫形外科杂志，2013，21(11)：1114-1120.
[4]
万磊，李义凯，原林，等．基于中国数字人CT数据重建膝关节有限元模型[J]．中国骨与关节损伤杂志，2006，21(4)：271-273.
[5]
巩慧明，侯亮，叶桂峰．髋关节置换的三维有限元分析[J]．生物骨科材料与临床研究，2008，5(5)：43-46.
[6]
徐亮，周家镇，蒋世明，等．Mimics V100软件STL模块与FEA模块在医学三维重建中的关系[J]．中国现代药物应用，2008，2(6)：17-18.
[7]
徐亮，范芦芳，周家镇，等．对Mimics V10.0软件的三维实体重建方法的研究[J]．中国现代药物应用，2008，2(12)：32-34.
[8]
谢宏刚，徐亮，王汉，等．对Mimics V10.0软件三种三维重建方法的研究[J]．西部医学，2008，20(5)：1089-1091.
[9]
李峰，吴华．基于DICOM数据构建股骨三维有限元模型的精确力学分析[J]．中国组织工程研究，2013，17(30)：5483-5489.
[10]
王洪宁，秦行林，刘东旭，等．基于micro-CT成像的仿真牙周膜有限元建模探讨[J]．口腔疾病防治，2016，24(5)：283-287.
[11]
刘治华，管文浩，檀中奇．基于CT图像构建的腰椎三维有限元模型[J]．中国组织工程研究，2012，16(26)：4760-4764.
[12]
Busse RF, Hariharan H, Vu A, et al. Fast spin echo sequences with very long echo trains：design of variable refocusing flip angle schedules and Generation of clinical T2 contrast[J]. Magn Reson Med, 2006, 55(5): 1030-1037.
[13]
丁会.3.0TMRI3D-Cube序列与常规2D序在诊断膝关节损伤方面的比较研究[D]．沈阳：中国医科大学，2011.
[14]
苏秀云．Mimics软件临床应用：计算机辅助外科手术[M]．北京：人民军医出版社，2011.
[1] 樊绪国, 赵永刚, 杨砚伟. 腓骨在膝骨关节炎作用的研究观点[J]. 中华关节外科杂志(电子版), 2023, 17(06): 855-859.
[2] 夏传龙, 迟健, 丛强, 连杰, 崔峻, 陈彦玲. 富血小板血浆联合关节镜治疗半月板损伤的临床疗效[J]. 中华关节外科杂志(电子版), 2023, 17(06): 877-881.
[3] 梁家敏, 黄子荣, 崔家鸣, 钟名金, 冯文哲, 陈康, 胡艳, 欧阳侃, 杨雷, 王大平, 王满宜, 朱伟民. 前交叉韧带保留残端重建促进膝关节功能的研究进展[J]. 中华关节外科杂志(电子版), 2023, 17(05): 708-714.
[4] 李锐颖, 危望, 王达志, 时志斌. 深度学习技术在膝关节疾病中的研究现状与展望[J]. 中华关节外科杂志(电子版), 2023, 17(05): 722-725.
[5] 赵之栋, 李众利. 骨关节炎早期诊治的研究进展[J]. 中华关节外科杂志(电子版), 2023, 17(05): 689-693.
[6] 方心俞, 黄昌瑜, 胡洪新, 林溢铭, 陈旸, 张楠心, 张文明. 膝关节软骨下不全骨折的治疗选择与疗效分析[J]. 中华关节外科杂志(电子版), 2023, 17(04): 583-587.
[7] 吴香敏, 吴鹏. 超声引导下收肌管阻滞联合腘动脉与膝关节后囊间隙阻滞在老年患者全膝关节置换术中的应用效果[J]. 中华损伤与修复杂志(电子版), 2023, 18(06): 516-522.
[8] 费发珠, 张帅, 刘发蓉, 芦佳骏, 任宾, 樊海宁. 三维可视化联合术中ICG荧光引导腹腔镜肝包虫病切除术一例[J]. 中华肝脏外科手术学电子杂志, 2023, 12(05): 577-580.
[9] 李映安, 晋云, 储心昀, 胡苹苹, 王峻峰. 混合现实技术在腹腔镜肝切除术中导航的应用[J]. 中华肝脏外科手术学电子杂志, 2023, 12(04): 401-406.
[10] 中华医学会骨科分会关节学组. 中国髋、膝关节置换日间手术围手术期管理专家共识[J]. 中华老年骨科与康复电子杂志, 2023, 09(06): 321-332.
[11] 邱红生, 林树体, 梁朝莹, 劳世高, 何荷. 模拟现实步态训练对膝关节前交叉韧带损伤的功能恢复及对跌倒恐惧的影响[J]. 中华老年骨科与康复电子杂志, 2023, 09(06): 343-350.
[12] 周晓强, 孙超, 虞宵, 金宇杰, 李志强, 张向鑫, 陈广祥. 同一患者同期行全膝和单髁置换术的早期临床疗效[J]. 中华老年骨科与康复电子杂志, 2023, 09(05): 275-281.
[13] 张子砚, 曾红, 许苑晶, 郭璐琦, 王金武, 王少白, 任富超, 缪伟强, 戴尅戎, 王茹. 膝关节生物力学标志物预测膝关节炎研究进展[J]. 中华老年骨科与康复电子杂志, 2023, 09(05): 315-320.
[14] 付庆鹏, 邓晓强, 高伟, 姜福民, 范永峰, 吴海贺, 齐岩松, 包呼日查, 徐永胜. 新型股骨测量定位器在全膝关节置换术中的临床应用[J]. 中华临床医师杂志(电子版), 2023, 17(9): 980-987.
[15] 刘新光, 杨滨, 刘晨, 王晓华, 张克. 股骨前皮质切割在前、后参考系统全膝关节置换术中发生的对比研究及锯片摆动偏差分析[J]. 中华临床医师杂志(电子版), 2023, 17(05): 507-512.
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