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模型問題是進(jìn)行生物力學(xué)有限元分析首先要解決的問題，也是難題，模型的好壞是后續(xù)網(wǎng)格劃分和有限元分析的基礎(chǔ)，直接關(guān)系到有限元計(jì)算的精度和速度。當(dāng)前，有限元分析醫(yī)學(xué)課題常采用的三維建模的軟件是Mimics(Materialise Interactive Medical Image Control System)，其中文名稱是數(shù)字化三維醫(yī)學(xué)影像交互式處理系統(tǒng)，由比利時(shí)Materialise公司推出，具有先進(jìn)完善的醫(yī)學(xué)圖像建模功能，它提供了斷層掃描圖片到生物力學(xué)有限元分析的橋梁。
Mimics三維建模功能強(qiáng)大，操作步驟簡單，成為眾多醫(yī)學(xué)研究人員進(jìn)行三維重建的首選軟件。但是公開發(fā)表的文章卻極少敘述如何操作該軟件，在操作過程中應(yīng)該注意哪些問題。本文以C3、四個(gè)頸椎的三維模型重建為例，闡述其操作方法及注意要點(diǎn)、取得頸段CT斷層圖像227張，層間距0.7mm，導(dǎo)入Mimics醫(yī)學(xué)圖像處理軟件，確定圖像的前后、左右、上下的正確方位，選取合適的對應(yīng)骨組織的灰度7值，最小150，最大3071，得到將各張CT斷層圖像骨區(qū)以彩色填充的數(shù)據(jù)集，包括有皮質(zhì)骨區(qū)和松質(zhì)骨區(qū)C3域，先選擇包含C3的所有斷層圖片，去除C上面非的骨區(qū)顯色區(qū)域，去除C下面非C的骨區(qū)顯色區(qū)得到C整體區(qū)域。
相鄰頸椎在上下關(guān)節(jié)突處難以區(qū)分，本研究使用Mimics軟件中的蒙罩編輯(EditMasks)工具，選擇Circle方式，將其Width和Height都設(shè)置為一個(gè)象素，沿間隙的中間劃分，間隙各半歸屬于相鄰椎骨的上下關(guān)節(jié)突。
上述步驟得到的顯色的骨區(qū)不完善，有的在松質(zhì)骨區(qū)有很多孔洞，有的將非C3、頸椎的區(qū)域也著色，使用軟件自帶的編輯工具，調(diào)整修飾每一張斷層圖片的顯色區(qū)域。
采用“Calculate3D”命令分別將C3、所屬斷層圖像三維重建，得到C四個(gè)頸椎初步的三維模型。
經(jīng)過Mimics醫(yī)學(xué)圖像處理軟件三維重建得到C3四個(gè)頸椎模型。頸椎的典型結(jié)構(gòu)清晰可見：橢圓形的相體、椎弓、略呈三角形的椎孔、分叉的棘突、有孔的榷突、上下關(guān)節(jié)突和椎體鉤等。椎體和椎體之間的間隙C7現(xiàn)出前后低、中間高的特征，上下關(guān)節(jié)突吻合緊密。匹個(gè)頸椎椎骨的三角片和節(jié)點(diǎn)數(shù)量。
使用Mimics醫(yī)學(xué)圖像處理軟件重建頸椎三維模型過程中涉及到多項(xiàng)參數(shù)的選擇，這些參數(shù)的選擇與所建模型的質(zhì)量密切相關(guān)。
對應(yīng)骨組織的灰度7值取值適當(dāng)與否不僅關(guān)系到所建模型的正確，也關(guān)系到后面編輯的工作量。7值最小門限過低，取色區(qū)域范圍就較大，會將骨區(qū)周邊的一些非骨組織虛影也囊括進(jìn)來，所建立的三維模型會較肥大；而7值最小門限過高，取色區(qū)域就較小，松質(zhì)骨區(qū)著色范圍會不足，斷層面圖上著色區(qū)會有很多孔洞，所建立的三維模型內(nèi)部會存在極難處理的多個(gè)空洞。門限值偏差越大，所建立的三維模型質(zhì)量越差，后期的修整工作量也越大。
Mimics醫(yī)學(xué)圖像處理軟件自帶有成人和兒童的骨、皮質(zhì)骨、松質(zhì)骨、脂肪、皮膚、軟組織等多種材質(zhì)的閡值，例如骨組織：2263071。不過，因?yàn)镃T斷層圖像數(shù)據(jù)的來源CT機(jī)類型多種多樣，同一CT機(jī)的參數(shù)也可自行調(diào)整，每一套CT斷層圖像數(shù)據(jù)的灰度閡值都會有所不同，所以灰度取色7值最好自行調(diào)整，調(diào)整的標(biāo)準(zhǔn)是將所有皮質(zhì)骨全部包括，皮質(zhì)骨外周界限清晰，然后再將松質(zhì)骨區(qū)盡量多的囊括進(jìn)來。
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