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，并對該模型進(jìn)行有限元分析。 方法： 對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?，使用Geomagic Studio9.0軟件

3、對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)對該模型進(jìn)行有限元分析。 同時，在盆底肌肉幾何模型上選擇1

4、5條基線分別對其厚度進(jìn)行測量，其中閉孔內(nèi)肌的每條基線選取10個測量點(diǎn)，肛提肌上緣基線選取15個測量點(diǎn)、下緣選取20個測量點(diǎn)，計算肛提肌及雙側(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收縮壓力及腹壓的增大逐漸減小；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