正常椎動脈及頸椎數(shù)字模型的構建.pdf

1、研究背景：
　　隨著社會的不斷進步及生活節(jié)奏的加快，人們在工作、休息、休閑時對姿勢的不重視，如長時間低頭工作，躺在床上看電視、看書，喜歡高枕，長時間操作電腦，劇烈的旋轉頸部或頭部，在行駛的車上睡覺等，使得椎動脈相關疾病的發(fā)生率明顯上升。目前對椎動脈相關疾病的發(fā)生機制，學者間仍存在較大爭議。根據(jù)其發(fā)病機制的不同，我們把椎動脈相關疾病分為5型：I型(椎動脈受壓型)、II型(椎動脈硬化型)、III型(椎動脈畸形型)、IV型(神經-血管型

2、)、V型(特殊型)。不同的發(fā)病機制所致的椎動脈相關疾病，雖然癥狀相似，但采取的治療措施完全不同，且椎動脈所處的位置較深，周圍結構復雜，血管內部也可有病變，因此錯誤的治療措施可引起嚴重的后果，故有必要對椎動脈相關疾病的解剖及發(fā)生機制進行深一步研究，并在治療前對該病準確分型。
　　在以往對椎動脈相關疾病的研究中，主要采用影像資料比對、動物模型、尸體解剖等方法。尸體解剖所得的椎動脈與活體的理化特性有明顯差異，且取材漸難；動物模型在解剖和

3、物理屬性上與人體差異很大，僅有一定的參考價值；影像資料比對費用較高，可操作性低，且DSA對人體損傷較大，群眾接受度較低。
　　三維有限元法是目前血管外科研究采用較多的先進應力數(shù)值分析方法，將其應用于椎動脈相關疾病的研究中，與傳統(tǒng)方法比較，有無法比擬的優(yōu)勢：可通過一次取材根據(jù)需要產生無數(shù)個樣本，同一樣本在虛擬計算中可進行無數(shù)次加載，在研究一個影響因素時可進一步探討影響因素大小與血流改變、管壁壓力的關系，所得數(shù)據(jù)直觀、客觀，這些在傳統(tǒng)

4、的實驗方法中難以實現(xiàn)。就臨床應用而言，數(shù)字模型可為椎動脈相關疾病的診斷治療及手術提供一較可靠依據(jù)。
　　目前尚未見有椎動脈的數(shù)字模型構建的報道，而對椎動脈相關疾病進行有限元分析，可靠的模型尤為必要。根據(jù)目前有限元分析的習慣，基礎模型一般為基于正常人的影像學資料構造，再通過對條件的加載，達到研究疾病的目的。因此，基于正常人的影像學資料構建椎動脈的數(shù)字模型，可為椎動脈相關疾病的有限元分析作基礎。
　　由于骨性壓迫為椎動脈型頸椎病

5、的常見原因，而椎動脈型頸椎病將作為本人往后科研的重點，因此，本論文將同時構建全頸椎骨性結構的數(shù)字模型。
　　研究目的：
　　基于CTA連續(xù)薄層CT圖像快速建立頸椎骨性結構（包括頸1－頸7椎體）及完整椎動脈三維數(shù)字模型。
　　材料與方法：
　　正常成年女性志愿者1名(38歲,身高163cm,體重60 kg)。在 CT數(shù)據(jù)采集之前先排除頸部骨質、軟組織病變，志愿者既往無眩暈病史，旋頸試驗陰性，X線檢查示未見頸椎不穩(wěn)、

6、鉤椎關節(jié)增生等異常征象。采用 GE64排 VCT螺旋 CT掃描機對其枕外隆凸至第2胸椎椎體橫斷面連續(xù)薄層掃描,得層厚0.699 mm、象素0.355 mm、512×512象素共592張CT圖像,以Dicom3.0標準刻盤保存。Mimics軟件分別讀入頸椎CT及動脈CTA Dicom格式數(shù)據(jù)集，利用圖像分割工具,在 Threholds中分別設定 CT分割閾值在226～3071 Hu及136～1216 Hu,利用region growing

7、功能對選定的結構進行圖像分割，再利用圖像編輯功能對圖像邊界進行手工“添加”或“擦除”操作，使各部分重建更準確。最終生成頸椎骨性結構及椎動脈三維幾何模型。通過在ansys軟件中對模型進行劃分體網(wǎng)格，證明數(shù)字模型有效。
　　結果：
　　成功建立了全頸椎骨性結構（包括頸1－頸7椎體）及完整椎動脈三維結構模型，所建模型能在ansys軟件中成功進行體網(wǎng)格劃分，證明模型有效性。
　　結論：
　　1、該數(shù)字模型有助于臨床醫(yī)生對