数字人阴茎及其支持结构断面解剖和三维可视化研究

发布时间：2018-03-06 07:16

  本文选题：阴茎及其支持结构　切入点：阴茎悬吊韧带系统　出处：《第三军医大学》2017年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：研究背景阴茎再造及延长手术是整形外科常见的手术之一。其中阴茎延长术以切断阴茎浅悬韧带、离断部分深悬韧带以释放阴茎海绵体,使阴茎固定部前移而达到阴茎延长目的的手术方式目前在国内外比较盛行,此法可将充血状态下阴茎长度延长2-4cm甚至更长,可同时,也带来一定程度的负面影响,据不完全统计,约3%的病患反应术后出现不同程度的阴茎稳定性下降,勃起角度减少,严重影响到性生活质量,甚至出现心理障碍导致阳痿发生。因此,为了提高手术成功率,减少术后并发症,术前医生对阴茎延长术所涉及的器官组织的解剖特征、毗邻关系、悬吊与支持机制、手术入路与方式必须要有准确的把握和认识。现阶段关于阴茎及其支持结构的实验室研究主要为解剖学研究,包括对动物及尸体进行实验研究。虽然传统解剖方法具有直观、客观等优点,但同时由于实验条件的限制,尚有许多问题无法用解剖实验研究的方法加以解决。另外,由于阴茎延长术所涉及的解剖器官多是韧带、筋膜和肌肉等软组织,传统的影像学检查方式,如CT、MRI和B超等方法由于分辨率和清晰度较差,对上述软组织的显影都比较模糊,从而影响了医生对阴茎及其相关结构的掌握和判断。而三维重建技术的出现,可作为传统解剖学观察方法和影像学检查方法一种有益的补充,提供人体各个解剖结构真实的在三维数字化模型和立体图像供医生和医学生观察和参考。虽然现在已有阴茎及其相关结构的三维模型问世,但大多是通过MRI二维图像来重建的,但MRI图像对阴茎悬韧带这一阴茎延长术所涉及到的最关键的结构无法清楚地显影,从而影响了重建模型的精确度。相比之下,可视化数字人所提供的二维彩色断面图像具有更高的分辨率,更薄的层厚和与真实结构相似的颜色,能提供更多的解剖信息,并能鉴别与分辨一些细微的解剖结构,如韧带,肌肉和筋膜等,因而在阴茎及其毗邻组织的应用解剖研究方面具有很大的优势。本研究的目的,就是在可视化数字人数据集的薄层断面图像基础上,对阴茎及其支持结构进行断面解剖学的观察、建立三维数字化模型以及进行阴茎延长术的虚拟手术仿真的模拟,为阴茎及其相关结构的解剖学教学与疾病的诊断和治疗提供立体而真实的数字化模型,为提高阴茎延长术的成功率,减少术后并发症提供可靠的形态学依据。研究方法第一部分:采用男性可视化数字人:中国可视化数字人1号(CVH-1)和美国男性可视化数字人(VHM)人体数据集的二维横断面、矢状面和冠状面断层图像来鉴别和标注阴茎悬吊韧带系统和其周围组织器官,并结合相应的MRI二维图像作为对照,对阴茎悬吊韧带系统及其相关结构的解剖形态和毗邻关系进行解剖学描述和分析;第二部分:运用三维重建软件Amira对可视化数字人的二维横断面图像上对阴茎及其支持结构进行了自动,半自动及人工手动图像分割,并在分割的图像基础上对阴茎及其支持结构,包括阴茎及周围皮肤、阴茎头、阴茎浅筋膜、阴茎深筋膜、阴茎白膜、阴茎海绵体、尿道海绵体、阴茎浅悬韧带、阴茎深悬韧带、耻骨弓状韧带、坐骨海绵体肌、耻骨联合、耻骨及坐骨支等结构进行了面绘制三维重建。同时对中国可视化数字人1号(CVH-1)和美国男性可视化数字人(VHM)人体数据集进行体绘制重建,对阴茎及其支持结构在三维立体空间中的解剖特征和毗邻关系进行观察和分析;第三部分运用Mimics软件系统对三维可视化模型进行阴茎延长术的虚拟手术设计操作,模拟阴茎延长术的手术切口的设计,阴茎悬韧带的切断以及释放阴茎海绵体的过程,预测术后软组织的形态变化,进行阴茎延长术的虚拟手术模拟。实验结果1、在可视化数字人的横断面、矢状面和冠状面的二维连续断层图像上对阴茎浅悬韧带、阴茎深悬韧带和耻骨弓状韧带的形状、位置,走行,起止及毗邻关系进行了鉴别与分析,并与相应的MRI图像上的结构进行了对照研究,对阴茎悬吊韧带系统的解剖特征和阴茎的悬吊机制进行了阐述与说明;2、在Amira软件中建立起了阴茎及周围皮肤、阴茎头、阴茎浅筋膜、阴茎深筋膜、阴茎白膜、阴茎海绵体、尿道海绵体、阴茎浅悬韧带、阴茎深悬韧带、耻骨弓状韧带、坐骨海绵体肌、耻骨联合、耻骨及坐骨下支等结构的面绘制三维模型。同时利用起了中国数字人1号(CVH-1)和美国男性数字人(VHM)可视化人体数据集的连续断面图像建立了阴茎及支持结构体绘制的三维重建模型,并结合之前建立的面绘制三维模型对阴茎及其支持结构在横断面、矢状面和冠状面的三维空间位置与关系进行了观察与研究;3、在Mimics软件中对阴茎延长术的手术过程进行了虚拟手术设计,初步设计了阴茎延长术的不同的手术切口,模拟了切断阴茎悬韧带时切割平面的位置和深度,模拟了术中牵拉阴茎进释放阴茎海绵体的过程,并对术后阴茎及周围软组织的变化进行了初步的预测。结论本实验采用可视化数字人技术,获取了中国和美国男性可视化数字人的二维连续断面图像数据集,并在图像上对组成阴茎悬吊韧带系统的阴茎浅悬韧带、阴茎深悬韧带和耻骨弓状韧带解剖特征与毗邻关系进行了鉴别与阐述;用数字化解剖学的方法对上述结构的一些争议点进行了澄清与重新定义;同时通过在二维连续断面图像上进行图像分割,并在此基础上进行三维重建,建立了阴茎及其支持结构的三维可视化模型,为阴茎及其周围器官组织的数字化解剖学教学的开展提供了可视化教学平台,并在阴茎及其支持结构三维可视化模型上对阴茎延长术手术方案的设计与制定进行了初步的虚拟模拟,为以后计算机辅助阴茎延长术的术前虚拟手术设计与规划提供精确的三维数字化模型。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：第三军医大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：R699.8

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