人體骶骨三維重建及快速成型

目錄研究背景研究意義研究目標研究的展開思路和框架論文結(jié)構(gòu)三維重建MIMICS軟件綜述三維重建研究過程快速成型FDM快速成型機的系統(tǒng)優(yōu)點快速成型研究過程致謝第一頁，共二十四頁。研究背景請輸入內(nèi)容國內(nèi)外的開展狀況請輸入內(nèi)容國內(nèi)，快速成型技術(shù)已經(jīng)日趨到達世界領先水平國外，美國在開展快速一直處于領先地位第二頁，共二十四頁。研究意義隨著當今醫(yī)學技術(shù)的數(shù)字化、信息化開展，制造技術(shù)并不只是為工業(yè)領域效勞，還為人們的醫(yī)療提供了許多便捷、高效的效勞。由于人們高強度的生活壓力和快速的生活節(jié)奏使得許多骨骼的病變“年輕化〞。另外，隨著中國許多城市老齡化趨向越創(chuàng)造顯，由此引發(fā)的老年疾病的發(fā)病率也上升到了一個較高的水平，這其中就包括骨折、股骨頭壞死、風濕及類風濕性關節(jié)炎等骨骼疾病。因此，在醫(yī)療水平逐步提高的今日，人工骨骼置換成為了臨床上治療骨科疾病的一種前沿的、有效的手段。而快速成型作為一種新型的制造技術(shù)，伴隨著相關逆向工程軟件的開發(fā)和完善，在醫(yī)學領域應用的研究中已成為一個熱點?？焖俪尚图夹g(shù)的誕生，給醫(yī)學界帶來了福音，它能夠用來加工精確的零件模型，而不用考慮零件的形狀，然而不受零件復雜程度的影響。利用快速成型技術(shù)來加工人體組織器官以成為一個熱門的研究課題。在第二屆北京國際快速成型會議中，指出了RP技術(shù)在生物醫(yī)學領域的應用時RP技術(shù)研究領域的重大進展及學科開展的主攻方向之一。第三頁，共二十四頁。研究目標1.在通過熟悉了解人體脊椎及骶骨的人體結(jié)構(gòu)根底下，構(gòu)建人體骶骨的三維模型。2.通過insight軟件的導入、加工處理、生成，利用快速成型機，將三維模型加工獲得。第四頁，共二十四頁。研究的展開思路和框架

導入MIMICS軟件用MIMICS軟件將圖像導出對MIMICS數(shù)據(jù)預處理CT圖像用INSIGHT軟件處理后快速成型STL文件MIMICS圖像第五頁，共二十四頁。論文結(jié)構(gòu)結(jié)論快速成型參考文獻三維重建緒論第六頁，共二十四頁。三維重建三維重建是指對三維物體建立適合計算機表示和處理的數(shù)學模型,是在計算機環(huán)境下對其進行處理、操作和分析其性質(zhì)的根底,也是在計算機中建立表達客觀世界的虛擬現(xiàn)實的關鍵技術(shù)。

第七頁，共二十四頁。MIMICS綜述Mimics是比利時Materialise公司的交互式醫(yī)學影像控制系統(tǒng)，即Materialise’sInteractiveMedicalImageControlSystem的縮寫，是一個模塊化的軟件。MIMICS是一套高度整合而且易用的3D圖像生成及編輯處理軟件，它能輸入各種掃描的數(shù)據(jù)〔CT、MRI〕，建立3D模型進行編輯，然后輸出通用的CAD〔計算機輔助設計〕、FEA〔有限元分析〕，RP〔快速成型〕格式，CFD〔計算流體力學〕格式，可以在“普通電腦〞上進行大規(guī)模數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換處理。第八頁，共二十四頁。三維重建研究過程1.導入CT圖像2.調(diào)整窗寬窗位3.閾值分割4.Regiongrowing區(qū)域增長5.建立三維圖形6.光順處理第九頁，共二十四頁。快速成型快速成型技術(shù)的本質(zhì)是用積分法制造三維實體。它是將復雜的三維實體“切〞成設厚度的一系列片層從而變?yōu)楹唵蔚亩S圖形層層疊加而成。RP技術(shù)的根本原理是：將計算機內(nèi)的三維數(shù)據(jù)模型進行分層切片得到各層截面的輪廓數(shù)據(jù)，計算機據(jù)此信息控制激光器〔或噴嘴〕有選擇性地燒結(jié)一層接一層的粉末材料〔或固化一層又一層的液態(tài)光敏樹脂，或切割一層又一層的片狀材料，或噴射一層又一層的熱熔材料或粘合劑〕形成一系列具有一個微小厚度的的片狀實體，再采用熔結(jié)、聚合、粘結(jié)等手段使其逐層堆積成一體，便可以制造出所設計的新產(chǎn)品樣件、模型或模具。第十頁，共二十四頁。FDM快速成型機的系統(tǒng)優(yōu)點對于本課題，我們將使用型號FDM快速成型機，它采用特強Insight軟件，令使用者更易操作標準配置水溶性支撐頭(WaterWorks)制品外表更光滑，特征更明顯可選配超聲波震動缸，加快溶解速度。FDM采用最先進的操控技術(shù)--磁懸浮定位(MagnaDrive)配合兩個獨立加熱頭，一個擠出成型材料(ModelingMaterial)，另一個負責支撐材料(SupportMaterial)能同一時間獨立控制兩個噴頭，加快建造速度。利用磁懸浮原理，令X-Y軸移動時更快，更順滑，定位更準確。利用TouchWorks，操作人員能完全控制FDM的所有功能機器的所有狀態(tài)均顯示在TouchWorks熒屏上操作更清晰、簡單。第十一頁，共二十四頁?？焖俪尚脱芯窟^程1.確定成型位置2.分層3.設置支撐4.設置刀具路徑5.確定何種填充方式6.controlcenter第十二頁，共二十四頁。確定成型位置第十三頁，共二十四頁。分層第十四頁，共二十四頁。設置支撐第十五頁，共二十四頁。設置刀具路徑第十六頁，共二十四頁。確定何種填充方式第十七頁，共二十四頁。controlcenter第十八頁，共二十四頁。第十九頁，共二十四頁。致謝

幾個月的畢業(yè)設計已近尾聲，對這段時間以來的勞動成果，我感慨萬千。畢業(yè)設計系統(tǒng)地應用了我在大學四年里所學的知識，它使我的知識得以全面提高。在整個畢業(yè)設計中我得到了很多人的指導和幫助。首先要感謝我的指導老師程學進老師，論文從選題、開題、研究、以及最后的論文撰寫過程中都得到導師的悉心指導和教誨。導師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、豐富得學識、認真負責的工作態(tài)度使我受益匪淺。值此即將畢業(yè)之際，謹向老師程學進致以最誠摯的敬意和最衷心的感謝！同時，感謝在我工作學習中給予我?guī)椭母魑活I導和老師。感謝同宿舍的幾位同學給我的幫助。最后，對各位專家、老師審閱我的論文深表感謝，并渴望給予批評指正。第二十頁，共二十四頁。精品課件！第二十一頁，共二十四頁。精品課件！第二十二頁，共二十四頁。謝謝觀賞謝謝觀賞第二十三頁，共二十四頁。內(nèi)容總結(jié)目錄。1.在通過熟悉了解人體脊椎及骶骨的人體結(jié)構(gòu)根底下，構(gòu)建人體骶骨的三維模型。4.Regiongrowing區(qū)域增長。利用TouchWorks，操作人員能完全控制FDM的所有功能機器的所有狀態(tài)均顯示在TouchWorks熒屏上操作更清晰、簡單。值此即將畢業(yè)之際，謹向老師程學進致以最誠摯的敬意和最衷心的感謝。同時，感謝在我工作學習中給予我?guī)椭母魑活I導和老師。謝謝觀賞第二十四頁，共二十四頁。兒童休克的診斷與治療思路LOREMIPSUMDOLOR正常的血液循環(huán)過程1.正常的血液循環(huán)過程血容量→心泵→血管→組織灌注→器官功能2.血壓維持的三大要素有效循環(huán)血量心泵功能（心輸出量）外周血管阻力3.收縮壓、舒張壓、脈壓與平均動脈壓收縮壓：反應心肌收縮力與心搏量舒張壓：反應大動脈彈性與外周血管阻力脈壓：是一個計算值，收縮壓與舒張壓之差值平均動脈壓：是一個計算值，1/3收縮壓+2/3舒張壓中心靜脈壓：反映循環(huán)容量符合與右心功能狀況休克的定義

休克（shock）：是由多種致病因素引起的急性循環(huán)功能障礙，因有效循環(huán)血容量減少，使全身組織和重要器官血流灌注不足，集體不能輸送足夠的氧和營養(yǎng)物質(zhì)、并去除代謝產(chǎn)物，從而導致一系列代謝紊亂、細胞損傷及臟器功能不全的急性臨床綜合征。在休克病程的不同階段，有不同的矛盾特點：早期以有效循環(huán)血容量減少，心輸出量減少，微循環(huán)障礙為主晚期以代謝紊亂、細胞損害和器官功能障礙為主最后發(fā)展至MODS，可致死亡。休克的本質(zhì)組織器官血流灌注不足組織氧和營養(yǎng)物質(zhì)利用障礙休克的病理生理過程1.休克的基本發(fā)病過程有效循環(huán)血容量不足→微循環(huán)障礙→MMDS→MODS2.休克的病理生理（早期）有效循環(huán)血容量減少心輸出量減少微循環(huán)障礙（痙攣、擴張、麻痹、血栓、CLS）3.休克的病理生理（晚期）組織缺血缺氧代謝紊亂表現(xiàn)器官功能不全或衰竭→MODS（難治期）休克時血壓與心輸出量變化1.休克時收縮血壓的狀況升高正常下降2.休克時心輸出量的狀況升高正常下降休克的分類（一）根據(jù)病因?qū)W分類1.脫水性休克2.過敏性休克3.膿毒癥休克（感染性休克）4.心源性休克5.神經(jīng)源性休克6.失血性休克7.貧血性休克8.混合性休克休克的分類（二）根據(jù)血流動力學特點分類1.低血容量性休克（如脫水性休克、失血性休克）2.分布異常性休克（如膿毒癥休克、過敏性休克、神經(jīng)源性休克）3.心源性休克4.梗阻性休克5.貧血性休克6.混合性休克休克的分類（三）根據(jù)病程分期1.休克代償期（休克早期）臟器低灌注血壓正?；蛘咂?.休克失代償期（休克晚期）臟器功能不全，伴血壓下降3.休克不可逆期（休克難治期）多臟器功能衰竭伴頑固性低血壓休克的分類（四）根據(jù)臨床表現(xiàn)分型1.暖休克：高排低阻?？捎幸庾R改變、尿量減少或乳酸性酸中毒等，但四肢溫暖、皮膚干燥、無花斑紋，脈壓增大，脈搏搏動有力，毛細血管再充盈時間正常，心率快，休克代償期血壓正常，失代償期血壓降低。多為休克早期，極容易漏診，且可很快轉(zhuǎn)變?yōu)槔湫菘恕?.冷休克：低排高阻或者低排低阻。除意識改變、尿量減少外，還表現(xiàn)為皮膚蒼白或花斑紋，四肢涼，脈搏增快、細弱，毛細血管再充盈時間延長（≧3s）。休克代償期血壓正常，失代償期血壓降低。兒科休克多為此型。膿毒性休克的定義膿毒性休克（septicshock）是發(fā)生在各種嚴重感染的基礎上，由致病微生物及其產(chǎn)物所引起的急性循環(huán)功能障礙，有效循環(huán)血容量減少，使全身組織和重要器官的血流灌注不良，不能輸送足夠的氧和營養(yǎng)物質(zhì)以滿足組織代謝需要，從而導致一系列的代謝紊亂、細胞受損及臟器功能障礙的急性綜合征。sepsis+急性循環(huán)功能障礙（頑固性組織低灌注，伴或不伴低血壓）即為膿毒性休克。在膿毒性休克病程的不同階段，有不同的矛盾特點：早期以有效循環(huán)血容量減少、心輸出量減少、微循環(huán)障礙為主；晚期則以細胞損害、代謝紊亂和器官功能衰竭為主；最后發(fā)展至MODS，可致死亡。承認膿毒性休克2016年最新定義，指在膿毒癥的基礎上，經(jīng)充分液體復蘇后，仍持續(xù)低血壓（需要升壓藥以維持平均動脈壓≧65mmHg）且乳酸水平>2mmol/L。膿毒性休克診斷

根據(jù)兒童膿毒性休克診治專家共識（2015版）（一）膿毒性休克代償期：在下列各項臟器低灌注表現(xiàn)中，6項滿足3項或以上+血壓不下降者1.意識改變早期煩躁不安或萎靡，表情淡漠或嗜睡，晚期意識模糊，甚至昏迷、驚厥（多見于失代償休克）2.心率脈搏改變心率、脈搏增快，外周動脈搏動細弱，外周動脈搏動可有力3.皮膚改變面色蒼白或蒼灰，肢端濕冷，大理石樣花斑紋。如為暖休克可表現(xiàn)為四肢溫暖、皮膚干燥、無花斑紋4.毛細血管再充盈時間（CRT）延長CRT≧3s（或>2s）（除外環(huán)境溫度影響）。如為暖休克，CRT可正常。5.尿量減少充分液體復蘇后，尿量<0.5ml/（kg.h）（無尿），持續(xù)至少2h；或者尿量<1ml/（kg.h）（少尿）6.乳酸酸中毒動脈血乳酸>2.0mmol/L（除外其他缺血缺氧以及代謝因素）膿毒性休克診斷

根據(jù)兒童膿毒性休克診治專家共識（2015版）（二）膿毒性休克失代償期：代償期臟器低灌注表現(xiàn)加重+出現(xiàn)低血壓（主要指收縮壓）者<1月收縮壓<60mmHg1-12月收縮壓<70mmHg1-10歲收縮壓<70+2×年齡（歲）mmHg≧10歲收縮壓<90mmHg2.需要使用心血管活性藥物才能夠維持血壓在正常范圍（多巴胺>5ug/（kg.min））或任何劑量的多巴酚丁胺、去甲腎上腺素、腎上腺素等）膿毒性休克診斷

根據(jù)兒童膿毒性休克診治專家共識（2015版）（三）膿毒性休克不可逆期（難治性）：多臟器功能衰竭血壓明顯持續(xù)下降，心音嫉妒低鈍，嚴重心肌損害，嚴重心律紊亂，常合并心功能衰竭、肺水腫或ARDS、腦水腫、腎功能衰竭、胃腸道功能衰竭、DIC、嚴重的內(nèi)環(huán)境紊亂與電解質(zhì)紊亂（低鈣血癥、低鈉血癥等）等多器官功能衰竭表現(xiàn)。治療難度極大，大多最終死亡。兒童危重癥的基本處理原則（1）除告知病情危重，并做相應處理外，還應把我以下基本原則1.通道2.氧氣3.鹽水4.監(jiān)護5.上級6.住院（PICU）7.強調(diào)病情變化，動態(tài)監(jiān)測，即使評估，隨時調(diào)整。兒童休克的治療原則各種兒童休克治療的基本原則1.早期、積極、持續(xù)，并采取綜合治療措施2.重癥監(jiān)護（包括血流動力學監(jiān)測）與一般治療3.抗休克治療（液體復蘇與心血管活性藥物應用）4.器官功能飽和與支持對癥治療5.針對病因與基礎疾病治療6.基礎治療，如氧療、鎮(zhèn)靜鎮(zhèn)痛治療，胃腸道減壓治療7.監(jiān)測評估調(diào)整相統(tǒng)一膿毒性休克的治療

膿毒性休克治療的主要內(nèi)容與方法重癥監(jiān)護（包括血流動力學監(jiān)測）與一般治療抗休克治療（液體復蘇與心血管活性藥物應用）抗感染治療及感染灶清除，并與抗炎治療協(xié)同進行腎上腺皮質(zhì)激素應用靜脈大劑量免疫球蛋白治療糾正凝血功能障礙與DIC連續(xù)血液凈化治療（腎臟替代治療）器官功能保護與支持對癥治療（ECMO）維持內(nèi)環(huán)境平衡與穩(wěn)定危重癥的營養(yǎng)支持治療（暫禁食與靜脈營養(yǎng)）基礎治療，如氧療，鎮(zhèn)靜鎮(zhèn)痛治療，胃腸道減壓治療膿毒性休克的重癥監(jiān)護與一般治療1.重癥監(jiān)護：生命體征、臨床癥狀及實驗室指標：a心電監(jiān)護、SPO2監(jiān)測以及動脈血氣分析。bT、R、BP、意識改變、肢端溫度、皮膚顏色、CRT、尿量、肝臟大小、心肺聽診等。c血常規(guī)、尿常規(guī)、血氣、血乳酸、血糖、血電解質(zhì)、肝腎功能、凝血功能指標、心肌損害指標、其他器官功能指標d炎癥反應指標（如CRP、PCT、IL-6、鐵蛋白等）e床旁胸片、彩超、心電圖、腦電圖等f病原學指標g無創(chuàng)或有床血流動力學監(jiān)測與氧代謝指標監(jiān)測h準確記錄液體出量、入量膿毒性休克的重癥監(jiān)護與一般治療2.合適體位：頭部及雙下肢抬高30°3.對癥治療：積極控制體溫；四肢末梢保暖；亞低體溫腦保護；保證氣道暢通。4.基礎治療：氧療（給予高流量鼻導管供氧或面罩氧療，如鼻導管或面罩氧療無效，則予無創(chuàng)正壓通氣，或盡早進行氣管插管機械通氣），胃腸道減壓（如鼻胃管持續(xù)負壓吸引減壓/肛門直腸減壓、灌腸/導瀉、導尿），鎮(zhèn)靜鎮(zhèn)痛肌松治療，維持內(nèi)環(huán)境平衡，營養(yǎng)治療等。膿毒性休克的液體復蘇（一）膿毒性休克液體復蘇目的1.恢復有效循環(huán)血容量，即容量復蘇。休克時微循環(huán)障礙，血液淤滯在微循環(huán)內(nèi)，毛細血管通透性增加，血管內(nèi)頁滲漏到組織間隙，血流分布一場，有效循環(huán)血容量急劇減少，心輸出量下降。因此患兒無論是否有額外體液丟失，液體復蘇都是重要的治療措施。且往往需要大容量液體復蘇，液體入量遠高于出量。由于血液重新分配及毛細血管滲漏等，膿毒性休克的液體丟失和持續(xù)低血容量可能持續(xù)數(shù)日。因此要繼續(xù)和維持輸液，應維持數(shù)日。2.恢復有效的器官血流灌注休克時，血流比血壓可能更重要。3.糾正各種代謝紊亂，維持內(nèi)環(huán)境平衡穩(wěn)定如維持水電解質(zhì)平衡、滲透壓平衡、糾正代謝性酸中毒、維持血糖穩(wěn)定（5個平衡）膿毒性休克的液體復蘇

(二)膿毒性休克液體復蘇原則1.及時充分液體復蘇是逆轉(zhuǎn)休克病情，降低病死率最關鍵的措施。2.迅速建立2條靜脈或骨髓通道，條件允許應放置中心靜脈導管。3.推薦更有利、更確定的液體復蘇新策略，一旦診斷膿毒性休克，應竟快實施液體復蘇，第1小時最重要。4.強調(diào)在監(jiān)測下液體復蘇，并評估病情（意識狀態(tài)、皮膚顏色、肢端溫度、CRT、心率、脈搏、血壓、尿量、呼吸、肝大小、血氣等）5.輸液的劑量與速度取決于心肺功能及休克的不同階段，要注意防止心力衰竭、肺水腫、CLS加重等。除上述常規(guī)臨床指標監(jiān)測外，有條件應進行無創(chuàng)或有創(chuàng)/靜脈或動態(tài)血流動力學監(jiān)測或氧代謝指標監(jiān)測。6.規(guī)范化與個體化相結(jié)合，監(jiān)測評估調(diào)整相統(tǒng)一。膿毒性休克的液體復蘇（三）膿毒性休克液體復蘇注意事項1.休克時，血流比血壓可能更重要。兒童血壓較低，并可通過血管收縮和增加心率加以代償，以防止血壓降低。因此兒童血壓不是評價液體復蘇復蘇是否恰當?shù)目煽恐笜?。但是一旦血壓降低于預示著將很快發(fā)生微循環(huán)功能衰竭。因此，不是等出現(xiàn)了低血壓才進行液體復蘇。2.第1小時快速輸液階段，既要重視液體量不足，又要防止容量復合過度。3.要注意肝臟大小及心肺聽診。肝臟增大提示容量負荷過度，可作為判明充分液體復蘇的有用體征。被動直腿抬高試驗（PLR）優(yōu)勢額代替CVP測定。容量負荷過度而血流動力學無改善時，應立即減慢液體輸注速度或者停止快速輸液，并及時給予利尿劑治療，如呋塞米持續(xù)泵入。4.充分液體復蘇無效時，要聯(lián)合應用心血管活性藥物。5.充分液體復蘇后，可適時聯(lián)合應用利尿劑如呋塞米。膿毒性休克的液體復蘇（四）膿毒性休克復蘇液體選擇（尚存爭議）1.等滲晶體液（0.9%氯化鈉、林格氏液膿毒性休克的液體復蘇早期不含糖、不含堿）2.膠體液（5%白蛋白、新鮮冰凍血漿、全血等）3.液體復蘇是，用晶體液還是膠體液，目前學術(shù)上并無定論，應根據(jù)特定的復蘇目的選擇特定的復蘇液體。晶體液價廉易得，且不良反應少，故普遍優(yōu)先使用。一旦大量晶體液復蘇療效欠佳，或有明確低白蛋白血癥時，可以適時、適當補充膠體液，如白蛋白等。晶膠兼顧，各盡其能，因人而異，靈活使用，有的放矢，缺什么補什么。4.關于3%或7.5%高滲鹽水（無定論）與羥乙基淀粉的應用問題（不宜用）？5.血漿一般不作為容量復蘇的膠體選擇，其適應癥主要為補充凝血因子。6.輸血問題：當貧血較重