女性中重度SUI患者受损肛提肌生物力学的有限元分析

发布时间：2020-06-17 17:01

【摘要】：目的:利用盆底MRI图像数据,基于逆向工程方法,建立女性中重度压力性尿失禁(Stress Urinary Incontinence,SUI)患者受损肛提肌的三维有限元模型,并借助有限元分析方法,模拟腹压作用下受损肛提肌的位移、应力分布规律,观察最大位移、应力出现的位置,从力学的角度,进一步探讨女性SUI发生发展的机制,为改进盆底修复治疗的方案提供生物力学理论依据。方法:对就诊于我科的女性中重度SUI患者,应用3.0T的核磁共振扫描仪(GE Siganl3.0T磁共振机)扫描盆腔组织,采取常规仰卧位,自膀胱中部至阴道外口行横断面磁共振扫描,层厚2.0mm,获取MRI原始数据,通过阅片选取肛提肌受损的女性中重度SUI患者1例,将其原始磁共振数据以DICOM(Digital Imaging and Communications in Medicine,医学数字影像和通讯标准)的格式导入MIMICS 19.0医学图像三维重建软件中,构建包含骨盆、受损肛提肌及双侧闭孔内肌在内的三维几何模型,借助逆向工程技术,对几何模型进行优化处理,将优化后的模型导入ANSYS 18.0有限元分析软件中,经定义单元类型、赋予材料属性,体网格划分后生成有限元模型,并以实际测得的尿动力学结果作为必要条件施加载荷,得到受损肛提肌的位移、Von Mises应力分布云图,观察受损肛提肌的位移、Von Mises应力分布特征及最大位移、Von Mises应力出现的位置。结果:1.基于盆底MRI图像资料和逆向工程方法成功构建一能够反映女性中重度SUI患者受损肛提肌的三维有限元模型;2.获得了该模型在3种状态6种载荷模式下的位移云图和Von Mises应力云图,并计算出最大位移值(mm)和最大Von Mises应力值(Mpa);3.该模型在3种状态6种载荷模式下的位移云图、Von Mises应力云图均呈左右不对称分布,最大位移均发生在肛提肌断裂处,最大Von Mises应力均出现在肛提肌与骶骨相连并靠近断裂一侧处;4.该模型中显示的受损肛提肌处于同一状态(即肌肉弹性模量恒定)时,最大位移及最大Von Mises应力均随肛提肌表面载荷的增加而逐渐增大;同一体位下,腹压随肌肉弹性模量的增加而逐渐增大,相应的最大位移及最大Von Mises应力也随之增大。结论:通过盆底MRI薄层扫描数据建立的受损肛提肌的三维有限元模型真实可靠,能够真实地反映盆底结构的空间立体关系,结合同一患者的相应尿动力学检查结果,基于有限元应力分析方法,可以较真实地反映女性患者中重度SUI状态下受损肛提肌位移、应力变化的分布规律。肛提肌损伤后导致沿着耻骨内脏肌的腹压传递被中断,腹压作用下肛提肌两侧受力不均匀,其承载腹压的能力便会下降。从力学角度来看,盆底支持结构的稳定性丧失可能是SUI发生的原因之一,也为盆底修复治疗技术的改进提供了一定的生物力学理论基础。
【学位授予单位】：山西医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：R711.59
【图文】：

图 1 MRI 轴位图像（一个层面）结构的三维重建 MRI 数据Mimics 19.0医学图像三维重建软件，导入采集的DICOM格式点击 File New Project Wizard 导入 3D T2 SPACE 轴位据导入后，生成轴位、冠状及矢状位三个视图界面（图 2），一界面编辑图像，本研究选择轴位。

图 1 MRI 轴位图像（一个层面）结构的三维重建 MRI 数据Mimics 19.0医学图像三维重建软件，导入采集的DICOM格式点击 File New Project Wizard 导入 3D T2 SPACE 轴位据导入后，生成轴位、冠状及矢状位三个视图界面（图 2），一界面编辑图像，本研究选择轴位。

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本文编号：2717893