基于MRI快速建立前交叉韧带三维数字化模型初步报道

doi:10.13418/j.issn.1001-165x.2014.05.015

中国临床解剖学杂志 ›› 2014, Vol. 32 ›› Issue (5): 571-575.doi: 10.13418/j.issn.1001-165x.2014.05.015

基于MRI快速建立前交叉韧带三维数字化模型初步报道

吴冰^1，2，　陆伟^2,3，　田毅⁴，　王大平^2,3，　朱伟民^2,3 ，　欧阳侃²柳海峰²，　彭亮权²，　李皓²，　冯文哲²，　叶建平⁴，　张吉帅⁴

1. 广州医科大学，广州 510182； 2. 深圳大学第一附属医院（深圳市第二人民医院）运动医学科，广东深圳 518000 ；
3. 深圳市数字骨科技术工程实验室，广东深圳 518000 ；4. 深圳市旭东数字医学影像技术有限公司，广东深圳 518048

收稿日期:2014-05-21 出版日期:2014-09-25 发布日期:2014-10-14
通讯作者: 陆伟,教授,主任医师,E-mail: 13922855513@139.com　　　　　　　王大平,教授,主任医师,E-mail: winerl@sina.com E-mail:cdtywubing@163.com
作者简介:吴冰（1989-），男，湖南人，广州医科大学在读硕士，研究方向：运动医学
基金资助:
广东省科技计划项目 (2012B031800022)；深圳市科技研发计划项目 (20120123 ，CXZZ20130321152713220)

A preliminary report of fast establishment of three-dimensional digital models of anterior cruciate ligament based on MRI

WU Bing ^1,2, LU Wei ^2,3, TIAN Yi ⁴ , WANG Da-ping ^2,3, ZHU Wei-min ^2,3, OU Yang-kan ², LIU Hai-feng ², PENG Liang-quan ², LI Hao², FENG Wen-zhe ², YE Jian-ping ⁴, ZHANG Ji-shuai ⁴

1.Guangzhou Medical University, Guangzhou 510182, China; 2.Department of Sports Medical, Shenzhen First Affiliated Hospital, Shenzhen University (Shenzhen Second People Hospital), Shenzhen 518000, China; 3.Shenzhen Digital Orthopaedic Engineering Laboratory, Shenzhen 518000, China; 4.Shenzhen XuDong Digital Medical Image Technology co., LTD

Received:2014-05-21 Online:2014-09-25 Published:2014-10-14

摘要/Abstract

摘要：

目的　研究利用MRI二维图像快速建立前交叉韧带(ACL)三维数字化模型的方法，并评估模型的真实可靠程度。方法　选择 20 例临床诊断为ACL断裂患者的术前健侧MRI图像资料，导入自主开发的ACL快速分割技术软件（3D MIA ）进行图像分割，再以面绘制方式进行三维重建，建立膝关节及ACL三维数字化模型，测量模型的ACL长度、宽度、厚度及与人体三个解剖平面的角度，所得数据与前期解剖研究结果进行统计学的分析对比，评估模型的可靠程度。结果造模包括膝关节各骨性结构及前后交叉韧带，平均造模时间18 min，测量得到ACL长(39.80±1.86)mm、宽(5.80±1.83)mm、厚(9.96±1.26)mm；ACL与冠状面夹角(27.58±3.64)°、与矢状面夹角(39.82±4.01)°、与水平面夹角(22.27±4.23)°。与前期研究获得的相应数据对比，经独立样本t 检验，差异均无显著性意义(P>0.05)。结论利用自主开发的ACL分割技术及三维重建软件可以快速且较准确地建立健侧 ACL三维数字化模型，为计算机辅助ACL手术系统及实现ACL临床仿真个体化解剖重建提供了参考基础。

关键词: 前交叉韧带, 三维重建, 数字化模型

Abstract:

Objective　To investigate the method of quickly establishing three-dimensional digital model of anterior cruciate ligament (ACL) using magnetic resonance imaging (MRI), and to evaluate authenticity and reliability of the model.　Methods　Contralateral knee joint MRI data of 20 cases of patients with clinical diagnosis of ACL rupture were selected. These data were imported into independent development of 3D-MIA software, and were segmented by the method of independent invention of ACL fast segmentation technology, and then three-dimensional substance digital models of ACL and the knee joint were established by carrying through three-dimensional reconstruction on the basis of surface rendering. The length, width, thickness, and the angle of ACL and the human body planes were measured on models. The results were compared with that of early anatomical results.　Results　Three-dimensional digital models included bones and cruciate ligaments of the knee joint . The average building time was 18 minutes. The mean length, width and thickness of ACL were (39.80±1.86), (5.80±1.83) and (9.96±1.26) mm respectively, and the angle formed by ACL and the coronal plane, sagittal plane, horizontal plane were (27.58±3.64)°, (39.82±4.01)° and (22.27±4.23)° respectively. Compared with the corresponding data of previous researches, by independent sample t-test, there was no significant difference (P>0.05).　Conclusions　A relatively reliable three-dimensional digital model of ACL and the knee joint can be quickly established using the novel ACL segmentation technology and 3D-MIA software, laying an foundation for establishing a complete set of computer aided ACL operation system and realizing the dream of simulational, individualized and anatomical reconstruction of ACL in the future.

Key words: Anterior cruciate ligament(ACL), Three-dimensional（3D）reconstruction, Digital model

中图分类号:

R602

吴冰, 陆伟, 田毅, 王大平, 朱伟民, 欧阳侃, 柳海峰, 彭亮权, 李皓, 冯文哲, 叶建平, 张吉帅. 基于MRI快速建立前交叉韧带三维数字化模型初步报道[J]. 中国临床解剖学杂志, 2014, 32(5): 571-575.

TUN Bing, LIU Wei, TIAN Yi, WANG Da-Beng, SHU Wei-Min, OU Yang-Kan, LIU Hai-Feng, BANG Liang-Quan, LI Hao, FENG Wen-Zhe, XIE Jian-Beng, ZHANG Ji-Shuai. A preliminary report of fast establishment of three-dimensional digital models of anterior cruciate ligament based on MRI[J]. Chinese Journal of Clinical Anatomy, 2014, 32(5): 571-575.

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基于MRI快速建立前交叉韧带三维数字化模型初步报道

A preliminary report of fast establishment of three-dimensional digital models of anterior cruciate ligament based on MRI

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