构建并验证儿童肱骨髁上骨折三维有限元模型

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3d三维重建骨折应用案例

3d三维重建骨折应用案例

3d三维重建骨折应用案例你知道吗?现在医疗界有个超厉害的技术叫3D三维重建,在骨折这事儿上那可真是大放异彩啊!就说有这么个年轻的小伙子吧,他特别爱运动,有次玩极限滑板的时候,一个不小心就摔得很惨,小腿骨折了。

他被送到医院的时候,医生光从普通的X光片看呢,只能大概知道是哪个位置断了,但一些细节,比如骨头碎成几块,碎片之间的具体位置关系,就不是特别清楚。

这时候,3D三维重建就闪亮登场啦!医生就像拥有了一个超级透视眼一样。

通过这个技术,电脑屏幕上出现了他小腿骨的3D模型,那感觉就像是把他的骨头复制到了电脑里,还能360度无死角地查看。

你看啊,这个模型清楚地显示出他的骨头碎成了三块,一块比较大的在中间,另外两块小的歪在旁边,就像调皮的小石块偏离了大石块的轨道。

有了这个超详细的3D模型,医生就可以精确地规划手术方案啦。

医生就像一个超级工程师在研究建筑蓝图一样,在模型上比划着,确定从哪里下刀,怎么把那些碎骨头重新拼好。

而且啊,医生还可以拿着这个3D模型给小伙子和他的家人看,一边指着模型一边说:“看,这就是骨头现在的样子,我们呢,要这样把它修复好。

”这让小伙子和家人心里特别踏实,就像在黑暗中看到了一盏明灯。

还有个例子呢,是一位上了年纪的阿姨。

她不小心在家里滑倒,手腕骨折了。

她的骨头因为骨质疏松,情况有点复杂。

普通的检查手段让医生有些头疼,拿不准到底该怎么处理才最好。

3D三维重建一出手,问题就迎刃而解啦!这个手腕骨的3D模型在屏幕上一出现,就像是打开了一个神秘的宝藏盒,所有的问题都暴露无遗。

医生发现阿姨的手腕骨有好几处细微的裂缝,而且关节处也有点错位。

根据这个模型,医生制定了一个个性化的治疗方案,在手术中准确地把骨头复位,用钢钉固定的时候也是分毫不差。

阿姨术后恢复得特别好,还直说这个3D技术真是神奇呢!再讲讲一个好动的小朋友吧,小朋友在操场上玩耍的时候,从滑梯上摔下来,胳膊肘骨折了。

小朋友的骨头还在发育阶段,和大人的不一样,处理起来要更加小心。

儿童肱骨三维有限元建模及验证

儿童肱骨三维有限元建模及验证
Ab s t r a c t
BACKGRO UND:Me ch a ni c al e xp e r i men t o f in f i t e e l emen t nu me r i c a I s i mu l a t i on i s t h e ef f ec t i v e me t h o d t o r e s ea r c h t h e b i o me c ha ni c aI s t r u c t u r e o f hu ma n b o dy . O BJECTI VE: TO e s t a b l i s h t h e t hr e e- di me ns i on al in f i t e e l e m en t mo de I o f a n or ma l 6. y ea r - ol d c hi l d’ s h umer us . M ETH0DS: CT i ma ge s of a 6 ・ y e ar - o l d c h i l d v ol un t ee r we r e i mp or t ed t o t he Mi mi c s 1 0 . 01 s o f t wa r e. Th e t h r es h ol d s e gm e n t a t i on me t h od was u s ed t o r e bu i l d t h e h umer us t hr ee - d i men si on al mo deI . Th e s u fa r c e op t i mi z a t i on t r ea t m en t an d s ur f ac e pa t ch e s di c i si on wer e p er f or med on t h e s u r f ac e o f t he mo de l wi t h Ge oma gi c St u di o 1 2. 0 s o f t war e. Th en t h e mes h g e ne r a t i on was c o mp l e t e d i n t h e s o f t war e Tr u e Gr i d. Fi n a l l y . t h e ma t e da l pr op er t i es wer e s e t an d t h e i f ni t e el emen t mo del was c o m pl et e d. The bo un d ar y c ond i t i o ns a nd c on s t r ai ns we r e ex e r t e d t o s i mul a t e t h e t hr ee - p oi n t - b en di ng t e s t o f h umeu r s . Af t e r t he s i mu l a t i on, t h e r e s ul t s wer e ou t pu t t ed. RESUL _ TS AND CONCL USl ON: The hu me r u s in f i t e e l e m en t mo de li nc l ud e d 3 0 2 4 n o d es an d 1 8 7 58 n o d es . h ex a he dr on el emen t s . Th e 0 . 01 m/ s an d 3 m/ s d y na mi c I oa d s wer e I o a de d r es p ec t i v e l y . t h e n t h e c e n t r aI h umer us

《2024年预测儿童肱骨髁上骨折术后肘关节功能模型的构建及验证》范文

《2024年预测儿童肱骨髁上骨折术后肘关节功能模型的构建及验证》范文

《预测儿童肱骨髁上骨折术后肘关节功能模型的构建及验证》篇一一、引言随着医学技术的进步,骨折的愈合和功能恢复已经成为重要的研究课题。

儿童肱骨髁上骨折是一种常见的骨折类型,其术后肘关节功能的恢复情况直接关系到患儿的生活质量。

因此,构建并验证一个能够预测术后肘关节功能的模型显得尤为重要。

本文旨在探讨儿童肱骨髁上骨折术后肘关节功能模型的构建及验证过程。

二、模型构建的理论基础1. 影响因素分析:影响儿童肱骨髁上骨折术后肘关节功能的因素包括骨折类型、手术方式、术后康复等。

这些因素将作为模型构建的基础。

2. 数据收集:收集儿童肱骨髁上骨折患者的临床数据,包括患者基本信息、骨折类型、手术方式、术后康复情况等。

3. 模型选择:选择合适的统计方法和模型,如回归分析、机器学习等,进行模型构建。

三、模型构建的具体步骤1. 数据预处理:对收集到的数据进行清洗、整理和编码,确保数据的准确性和可靠性。

2. 特征提取:从预处理后的数据中提取出与肘关节功能相关的特征,如骨折类型、手术时间、术后康复等。

3. 模型训练:利用提取出的特征,采用回归分析或机器学习方法进行模型训练。

在训练过程中,通过交叉验证等方法评估模型的性能。

4. 模型优化:根据评估结果,对模型进行优化,提高预测精度。

四、模型验证1. 内部验证:通过将数据集划分为训练集和验证集,对模型进行内部验证。

在验证过程中,比较模型的预测结果与实际结果,评估模型的性能。

2. 外部验证:将模型应用于独立的数据集,进行外部验证。

通过比较模型在外部数据集上的表现,进一步评估模型的泛化能力。

3. 结果分析:对验证结果进行分析,总结模型的优点和不足,为进一步优化模型提供依据。

五、结论与展望1. 结论:通过构建并验证儿童肱骨髁上骨折术后肘关节功能模型,我们发现该模型能够有效地预测术后肘关节功能。

模型的预测精度和泛化能力得到了内部验证和外部验证的证实。

2. 展望:未来研究可以在以下几个方面进一步优化模型:一是扩大样本量,提高模型的泛化能力;二是加入更多的影响因素,提高模型的预测精度;三是探索更先进的统计方法和模型,进一步提高模型的性能。

骨科三维有限元模型的建立及其临床应用(一)

骨科三维有限元模型的建立及其临床应用(一)

骨科三维有限元模型的建立及其临床应用(一)
有限元仿真(FEM)的基本概念
FEM以计算分析为目的,利用图形图像学方法建立虚拟的实验标本(包括与真实分析实体对应的空间几何结构、材料参数以及力学边界条件等),通过化整为零最后又统一的方法,计算分析模型结构的稳定性、强度、应变/应力、疲劳特性等力学指标,是常规标本实验的有效补充和深化。

三维重建的基本概念
三维重建是指对现实存在的三维物体重新建立适合计算机表示和处理的数学模型, 是计算机辅助几何设计(CAGD)、计算机图形学(CG)、计算机动画、计算机视觉、医学图像处理、科学计算和虚拟现实、数字媒体创作等领域的共性科学问题和核心技术。

计算机内生成物体三维表示的主要方法
一、使用几何建模软件通过人机交互生成人为控制下的物体三维几何模型.此方法实现技术已经十分成熟,现有若干软件支持:3DMAX、Maya、AutoCAD、UG等, 一般使用具有数学表达式的曲线曲面表示几何形状。

二、通过一定的手段获取真实物体的几何形状。

此种方法一般称为三维重建过程,三维重建是指利用二维投影恢复物体三维信息(形状等)的数学过程和计算机技术,包括数据获取、预处理、点云拼接和特征分析等步骤。

《2024年预测儿童肱骨髁上骨折术后肘关节功能模型的构建及验证》范文

《2024年预测儿童肱骨髁上骨折术后肘关节功能模型的构建及验证》范文

《预测儿童肱骨髁上骨折术后肘关节功能模型的构建及验证》篇一一、引言儿童肱骨髁上骨折是一种常见的骨折类型,术后肘关节功能的恢复对于患儿的生长发育及生活质量至关重要。

为了更好地预测术后肘关节功能,本文旨在构建并验证一个功能模型。

该模型将结合临床数据、影像学资料及生物力学原理,以期为临床治疗及康复提供指导。

二、模型构建1. 数据来源与收集本研究收集了近五年内我院收治的儿童肱骨髁上骨折患者的临床资料、影像学资料及术后随访数据。

所有患者均经过手术治疗,并按照统一的评估标准进行术后肘关节功能评估。

2. 模型构建方法(1)数据预处理:对收集到的数据进行清洗、整理,确保数据的准确性和可靠性。

(2)特征选择:根据临床经验、文献资料及生物力学原理,选择与术后肘关节功能相关的特征变量,如骨折类型、移位程度、手术方式等。

(3)模型构建:采用机器学习算法,如支持向量机、随机森林等,构建预测模型。

通过训练集对模型进行训练,调整参数以获得最优的预测效果。

(4)模型验证:采用独立的测试集对构建的模型进行验证,评估模型的预测性能。

三、模型验证1. 验证方法采用统计学方法,如交叉验证、ROC曲线等,对模型的预测性能进行评估。

同时,结合临床专家意见及患者实际情况,对模型预测结果进行综合分析。

2. 验证结果经过验证,本模型在预测儿童肱骨髁上骨折术后肘关节功能方面取得了较好的效果。

模型的预测准确率、敏感度及特异度均达到较高水平,且与临床专家意见及患者实际情况相符。

四、讨论本模型在构建及验证过程中,充分考虑了临床数据、影像学资料及生物力学原理等多方面因素,使得模型具有较好的预测性能。

然而,仍存在一些局限性,如样本来源的局限性、特征选择的主观性等。

因此,在今后的研究中,我们将进一步扩大样本来源,优化特征选择方法,以提高模型的预测性能。

此外,本模型可为临床医生提供一定的参考,帮助医生更好地评估患者术后肘关节功能的恢复情况,制定个性化的康复计划。

基于CT的股骨精确建模与三维有限元分析

基于CT的股骨精确建模与三维有限元分析

基于CT的股骨精确建模与三维有限元分析股骨是人体最大的骨头之一,其长、粗、强度高是由其主要功能决定的,即支撑上肢和承受身体重量。

股骨髁部是股骨的主要特征之一,根据其不同的形态特征可以分为球形和椭圆形两种类型。

精确建模股骨髁部形态,可以帮助了解股骨的生理特征和运动机能,同时有助于开发适合不同人群的假体和手术治疗方案。

本研究基于CT扫描技术对股骨髁部进行精确建模,利用三维有限元分析技术评估了不同类型股骨髁部形态对其强度和承载能力的影响。

具体实施步骤如下:1. 采集股骨CT数据。

使用64层螺旋CT扫描仪,对100名健康成年人的股骨进行扫描,获取高于70 HU的图像数据,以1 mm间距重建三维模型。

2. 对股骨髁部进行3D建模。

采用Mimics v20软件对股骨髁部进行分割处理,提取其二维数据,并通过三维重建技术生成精确的三维模型。

同时基于实测数据统计了股骨髁部不同形态特征,包括髁径、髁高、前后径、横径等。

3. 对不同股骨髁部形态进行有限元分析。

将股骨模型输入ABAQUS软件,运用有限元模拟技术,构建有限元模型。

通过施加力学载荷,分析了不同类型股骨髁部的承载能力和应力分布情况。

模拟条件包括卧式支撑、坐式支撑和站立姿势等不同情况。

4. 分析数据并得出结论。

根据有限元分析结果,得出了不同形态股骨髁部的应力分布图和承载能力评价,发现球形髁部的股骨强度更高,具有更好的承载能力。

本研究的结果表明,基于CT技术的股骨髁部精确建模和三维有限元分析方法可以帮助分析人体骨骼的生理特征和运动机能,并为临床设计假体和手术治疗提供参考和依据。

同时,球形髁部的股骨骨强度更高,更适合作为假体设计和手术治疗的方案。

《2024年预测儿童肱骨髁上骨折术后肘关节功能模型的构建及验证》范文

《2024年预测儿童肱骨髁上骨折术后肘关节功能模型的构建及验证》范文

《预测儿童肱骨髁上骨折术后肘关节功能模型的构建及验证》篇一一、引言儿童肱骨髁上骨折是一种常见的骨折类型,术后肘关节功能的恢复是患者及家长最为关心的问题。

因此,构建一个能够准确预测术后肘关节功能的模型显得尤为重要。

本文旨在介绍一种基于多因素分析的预测模型,并对其构建及验证过程进行详细阐述。

二、模型构建1. 数据收集首先,我们需要收集一批儿童肱骨髁上骨折患者的术后康复数据,包括患者的年龄、性别、骨折类型、手术方式、术后康复时间等。

这些数据将作为构建模型的基础。

2. 因素分析通过对收集到的数据进行多因素分析,我们可以找出影响术后肘关节功能恢复的关键因素。

这些因素可能包括患者的年龄、骨折类型、手术方式等。

3. 构建模型根据多因素分析的结果,我们可以构建一个预测模型。

该模型以关键因素为自变量,以术后肘关节功能恢复情况为因变量,通过统计分析方法确定各因素对因变量的影响程度。

三、模型验证1. 内部验证为了确保模型的准确性和可靠性,我们需要进行内部验证。

通过将数据集划分为训练集和验证集,我们可以评估模型在未知数据上的表现。

在训练集上训练模型,然后在验证集上测试模型的预测性能,以此来评估模型的准确性。

2. 外部验证除了内部验证,我们还需要进行外部验证。

通过将模型应用于其他医院、其他地区的数据集,我们可以评估模型在不同环境和患者群体中的表现。

这样可以更好地验证模型的普遍性和适用性。

四、结果与讨论经过构建和验证,我们发现该预测模型能够准确预测儿童肱骨髁上骨折术后肘关节功能的恢复情况。

模型中的关键因素对术后肘关节功能的恢复有着显著的影响。

此外,该模型在不同环境和患者群体中表现出较好的普遍性和适用性。

然而,值得注意的是,该模型仅作为参考,不能完全替代医生的判断和决策。

在实际应用中,医生还需要结合患者的具体情况,综合考虑多种因素,制定个性化的治疗方案。

此外,随着医学技术的不断进步和新的研究结果的涌现,该模型可能需要不断更新和优化,以适应新的临床需求。

三维手法整复经皮穿针治疗儿童肱骨髁上骨折38例

三维手法整复经皮穿针治疗儿童肱骨髁上骨折38例

三维手法整复经皮穿针治疗儿童肱骨髁上骨折38例目的:探讨使用三维手法整复经皮克氏针固定技术治疗儿童伸直型肱骨髁上骨折的效果及并发症。

方法:从2009年8月~2012年4月应用三维手法整复经皮克氏针固定技术共治疗38例儿童肱骨髁上骨折。

男28例,女10例,年龄2~13岁,平均7.6岁。

其中Gartland分型Ⅱb型11例,Ⅲ型27例。

结果:38例均获得随访,平均随访时间14个月(3~24个月)。

术后功能评价优30例,良5例,一般3例,差0例,其优良率为92.1%。

结论:三维手法复位闭合穿针固定治疗儿童肱骨髁上骨折,结合了中医传统正骨手法的治疗优势,体现了微创治疗的理念,能有效降低并发症,对减少儿童肱骨髁上骨折后功能障碍和肢体畸形都具有重要意义。

标签:肱骨髁上骨折;经皮穿针;手法整复肱骨髁上骨折(supracondylar fracture,SCF)是最常见的儿童肘部损伤,占儿童肘部骨折的55%~75%[1],易发生肘内翻畸形及骨筋膜间室综合症等并发症。

笔者自2009年8月~2012年4月年共治疗儿童伸直型肱骨髁上骨折38例,采用三维手法整复经皮克氏针固定治疗取得了良好疗效,现报道如下。

1临床资料本组38例中,男28例,女10例;年龄2~13岁,平均7.6岁。

均为闭合性骨折,其中左侧16例,右侧22例,合并桡神经损伤2例,均无血管损伤。

按照Gartland分型[2]:Ⅱb型11例,Ⅲ型27例。

受伤至手术时间为5~48h,平均18.8h。

2方法2.1治疗方法患儿作基础麻醉或臂丛阻滞后,仰卧手术台,生殖腺部位用防护板遮挡。

一助手握持肱骨近端,另一助手握持前臂近端。

在轻度屈肘、前臂旋后状态下,缓慢持续地纵向牵引以矫正短缩移位,恢复肱骨长度。

然后使用端挤手法,纠正侧方的尺偏或桡偏移位,恢复冠状面的力线。

牵引下使前臂旋前或旋后(尺偏型前臂旋前,桡偏型旋后),矫正水平面的旋转畸形。

当C型臂前后位透视显示骨折对位满意后,在牵引的同时逐步屈肘。

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中国组织工程研究与临床康复第12卷第22期 2008–05–27出版Journal of Clinical Rehabilitative Tissue Engineering Research May 27, 2008 Vol.12, No.22Second Hospital ofShanxi MedicalUniversity, Taiyuan030001, ShanxiProvince, ChinaDu Yu-yong★,Master, SecondHospital of ShanxiMedical University,Taiyuan 030001,Shanxi Province,ChinaCorrespondence to:Yin Yun-sheng, Tutorof master, SecondHospital of ShanxiMedical University,Taiyuan 030001,Shanxi Province,Chinayunshengyin@Received:2008-02-14Accepted:2008-03-24山西医科大学第二医院,山西省太原市 030001杜玉勇★,男,1976年生,山西省吕梁市离石县人,汉族,2008年山西医科大学毕业,硕士,主要从事骨科临床工作。

通讯作者:尹芸生,硕士生导师,山西医科大学第二医院骨科,山西省太原市030001yunshen-gyin@中图分类号: R318文献标识码: B文章编号: 1673-8225(2008)22-04265-05收稿日期:2008-02-14修回日期:2008-03-24(54200802130013/M·A)构建并验证儿童肱骨髁上骨折三维有限元模型★杜玉勇,尹芸生,薛晓峰,段圆慧Construction and validation of the finite element model of humeral supracondylar fracture in childrenDu Yu-yong, Yin Yun-sheng, Xue Xiao-feng, Duan Yuan-huiAbstractBACKGROUND: Establishment of finite element model is the key in finite element analysis. The accuracy and modeling timecost directly reflect the feasibility and validity of modeling method. With the development of model establishment, the scope offinite element analysis for orthopedics department is expanded from early femur to spine and extremities. To date, there are noreports about DICOM data method for child humeral modeling and finite element analysis at home and abroad.OBJECTIVE: To set up and verify the finite element model of child humerus and to analyze the injury mechanisms ofsupracondylar humeral fracture and cubitus varus.DESIGN, TIME AND SETTING: The observation was performed at CAD/CAS Research Center, College of MechanicalEngineering, Dalian Jiaotong University from July to September 2007.PARTICIPANT: CT images of a 4-year-old male child with comminuted fracture of left humeral condyle were collected fromDepartment of Radiology, Second Hospital of Shanxi Medical University. The CT images of the right side served as control.METHODS: The humeral condyle was scanned by CT with l.25 mm interval. The CT images were (DICOM) were dealt withMIMICS to form 3-dimentional (3D) humeral model. Then the model was output by IGS form and put in HYPERMESH softwareto build up 3D finite element model. Finally, the model was put in the ANSYS software for finite element analysis.MAIN OUTCOME MEASURES: Average ulnar and radial stress under different loads.RESULTS: The model kept coincidence with the data of biomechanical experiment in vitro. A clear junctional zone was foundon the supracondylar humerus. The ulnar stress was larger than the radial stress.CONCLUSION: The model is reliable and can be used for biomechanical analysis. The fracture model of supracondylarhumerus is almost identical to practical fracture, indicating the fracture of supracondylar humerus occurs in the juncture ofcortical bone and cancellous bone. Damage of ulnar cortex larger than the radialis is the basic mechanical factor for cubitusvarus.Du YY, Yin YS, Xue XF, Duan YH.Construction and validation of the finite element model of humeral supracondylar fracture inchildren. Zhongguo Zuzhi Gongcheng Yanjiu yu Linchuang Kangfu 2008;12(22):4265-4269(China)[/zglckf/ejournal/upfiles/08-22/22k-4265(ps).pdf]摘要背景:有限元法最核心的部分就是有限元模型的建立,所建立模型的精确度和建模所需的时间直接体现了该方法的可行性与有效性。

随着建模方法的发展,骨科有限元分析的范围也逐渐从早期的股骨拓展到脊柱、四肢,而采用DICOM数据直接建模法建立儿童肱骨模型并进行有限元分析,国内外文献尚未见相关报道。

目的:建立并验证儿童肱骨三维有限元模型,并应用该模型探讨儿童肱骨髁上骨折和肘内翻发生的机制。

设计、时间及地点:观察验证性实验,于2007-07/09在大连交通大学机械工程学院CAD/CAE研究中心完成。

对象:选择山西医科大学第二医院放射科1例左肱骨髁间粉碎骨折患者CT图像,男性,4岁,采集右侧对照CT图像。

方法:扫描层厚为1.25 mm,无间隔,将所得图像数据导入到医学图像处理软件mimics中,生成肱骨三维模型。

然后以IGS格式输出导入到专业有限元网格制作软件HYPERMESH中,生成三维有限元模型。

最后导入有限元分析软件ANSYS进行有限元分析。

主要观察指标:不同载荷下尺侧和桡侧平均应力值。

结果:①模型检验与体外生物力学实验的数据基本一致。

②肱骨髁上区可见明显的应力交界区。

③肱骨尺侧应力大于桡侧。

结论:①本实验所建立模型真实可信,可用于生物力学分析。

②肱骨髁上骨折模型与实际骨折基本一致,进一步形象地证实了肱骨髁上骨折发生于骨形状及皮松质骨交界区。

③尺侧皮质受损大于桡侧是肘内翻畸形的基本力学因素。

关键词:儿童;三维有限元模型;肱骨髁上骨折;肘内翻;应力;组织构建杜玉勇,尹芸生,薛晓峰,段圆慧.构建并验证儿童肱骨髁上骨折三维有限元模型[J].中国组织工程研究与临床康复,2008,12(22):4265-4269 [/zglckf/ejournal/upfiles/08-22/22k-4265(ps).pdf]>>本文导读<<基础医学杜玉勇,等. 构建并验证儿童肱骨髁上骨折三维有限元模型0 引言肱骨髁上骨折(supracondylar fracture of humerus ,SFH) 系指肱骨远端内外髁上方2.0~3.0 cm 的骨折,是常见的一种儿童骨折,约占儿童四肢骨折的3%~7%,占上肢骨折之第3位,肘部骨折之60%。

骨折类型分为伸直型和屈曲型,其中伸直型占98%~99%。

故本文以讨论伸展型为主。

肘内翻是肱骨髁上骨折最常见的并发症,尽管国内外学者[1-3]对此做了大量的研究工作,但肘内翻的发生率一直居高不下,其发生率平均为25%~33%[5-6],成为临床未解决的难题之一。

有限元的建模方法[4]的发展经历了磨片、切片法,三维测量法,CT 图像处理法,直到DICOM 数据建模法直接利用CT 图像建立三维模型,极大地提高了建模的速度和精度。

本文采用有限元法建立了肱骨髁上骨折的三维有限元模型,并从生物力学的角度对肘内翻的可能机制进行了分析。

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