面向術前決策的膝關節(jié)病灶形態(tài)變化分析及其視覺仿真.pdf

1、近年來，隨著醫(yī)患關系的不斷緊張，患者對知情決策權的需求慢慢增加。然而由于醫(yī)患雙方對醫(yī)學知識的了解和認識程度存在著不對稱性，如何科學的進行術前決策亟需醫(yī)患雙方的共同努力。本文的主要目的是為了增強患者對醫(yī)學常識、手術知識以及病灶形態(tài)變化情況的理解，以便患者能夠更好的作出術前決策。
　　膝關節(jié)結構較復雜、受力情況多樣同時承受人體大部分重量，是人體最易受傷的關節(jié)之一。本文以膝關節(jié)的常見病癥為例，建立合理的膝關節(jié)有限元模型，參照客觀真實的物

2、理場景，對膝關節(jié)病灶進行有限元分析，依據(jù)分析結果得出膝關節(jié)病灶的形態(tài)變化情況。結合現(xiàn)有醫(yī)學結論對其進行論證，將該分析結果以視覺仿真的形式表現(xiàn)出來并將其集成進虛擬手術系統(tǒng)中。通過本系統(tǒng)醫(yī)生不僅可以向患者演示手術的具體過程，還可以展示病灶的后續(xù)形態(tài)變化情況，使患者對手術具體操作和病灶的形態(tài)變化有了深刻的了解，醫(yī)患之間的交流得以變得順暢，患者可以更好的進行術前決策，極大的緩解醫(yī)患之間的緊張關系。本研究的主要內容如下:
　　(1)基于醫(yī)學

3、圖像的膝關節(jié)模型三維重建。針對膝關節(jié)模型重建的問題，采用Mimics軟件從醫(yī)學數(shù)據(jù)中對膝關節(jié)骨骼模型進行提取，建立膝關節(jié)三維模型，并對需要進行分析的組織模型進行有限元前處理，提高模型的精度并減小計算數(shù)據(jù)量。
　　(2)膝關節(jié)的生物力學分析。針對膝關節(jié)生物力學分析的問題，簡單介紹膝關節(jié)，對膝關節(jié)的生物力學模型進行分析，建立膝關節(jié)組織的力學計算模型，分析了本文進行生物力學分析采用的方法、原理。
　　(3)膝關節(jié)病灶形態(tài)變化分析。

4、建立膝關節(jié)病灶的有限元模型，模擬真實情況，分別分析脛骨、半月板、以及髕骨病灶的應力應變情況，針對分析結果對病灶形態(tài)變化進行分析，采用現(xiàn)有醫(yī)學結論進行論證。
　　(4)實驗原型系統(tǒng)的開發(fā)?；诒疚拈_展的研究開發(fā)了一個實驗原型系統(tǒng)，其中綜合了病灶形態(tài)變化視覺仿真模塊、虛擬手術模塊和手術知識模塊。通過該系統(tǒng)醫(yī)生可以通過虛擬手術模塊對病患進行手術操作演示，還可以通過病灶形態(tài)變化視覺仿真以及知識模塊加深病患對手術情況以及病灶形態(tài)變化的理解，