目的 研究人工智能医学影像辅助诊断系统对肺磨玻璃结节(GGN)良恶性及判断病理成份的临床应用价值.方法 从行胸部CT检查发现GGN的患者中随机选取符合条件的44例纳入研究.根据病理结果分成腺癌组GGN与炎性病变组GGN,然后根据贴壁成份的占比不同将腺癌组GGN分成高占比组和低占比组,记录2组测量参数(包括病灶长径、平均CT值、CT值标准差、紧凑度、球形度及患者年龄).采用SPSS 20.0软件统计分析2组间差异,对有统计学意义的定量参数进行受试者工作特征曲线(ROC)分析,评价各测量参数鉴别良恶性GGN及判断恶性GGN病理成分的能力,同时根据最大约登指数(YI)计算该测量参数的最佳诊断阈值,获得曲线下面积(AUC)、敏感度和特异度,P＜0.05被认为差异具有统计学意义;最后根据二元Logistic回归模型得出鉴别良恶性GGN及判断恶性GGN组织成分的独立危险因素.结果 ①在腺癌组GGN与炎性病变组GGN测量数据对比中,腺癌组GGN病灶长径、平均CT值、CT值标准差大于炎性病变组GGN(P＜0.05),腺癌组GGN紧凑度、球形度均小于炎性病变组GGN(P＜0.05),而2组GGN患者年龄差异无统计学意义(P＞0.05).②在高占比腺癌组GGN和低占比腺癌组GGN测量数据对比中,仅发现高占比腺癌组GGN平均CT值小于低占比腺癌组GGN(P＜0.05),其他无差异.③二元Logistic回归模型分析显示,鉴别腺癌GGN与炎症GGN的独立因素为病灶长径;鉴别高占比腺癌GGN和低占比腺癌GGN的独立因素为平均CT值.结论 基于人工智能医学影像辅助诊断系统CT特征定量分析有助于鉴别良恶性GGN,以各项指标联合诊断的效能最佳;但在判断恶性GGN的病理成份方面能力有限,但仍需结合临床其他各项指标进行综合判断才能做出更准确的诊断.人工智能医学影像辅助诊断系统对GGN良恶性及判断病理成份有较大的临床应用价值,以各项指标联合诊断的效能最佳.

目的:利用三维有限元方法分析聚醚醚酮(polyetheretherketone,PEEK)作为种植固定修复桥架的可行性.方法:建立以PEEK为桥架材料,树脂、全锆、PEEK、烤塑和二硅酸锂为冠修复体的上颌牙列缺失种植固定修复三维有限元模型作为实验组,纯钛桥架全锆冠修复体模型作为对照组.在双侧第一磨牙垂直与斜向加载150 N,比较桥架、冠修复体、种植体、中央螺丝、松质骨、皮质骨压应力与拉应力最大值和von Mises应力值,分析PEEK材料作为桥架的可行性.结果:垂直加载时,实验组冠修复体von Mises应力全锆、二硅酸锂组较大,为361、295 MPa,树脂冠与PEEK冠应力较小,为35、37 MPa.实验组中央螺丝von Mises应力为694～724 MPa,远大于对照组的61 MPa,其中的最大压应力出现在树脂冠、PEEK冠组.斜向加载时,实验组桥架的von Mises应力小于对照组,但最大应力出现在树脂冠、PEEK冠组.实验组冠修复体全锆、二硅酸锂冠von Mises应力较大,树脂冠与PEEK冠应力较小.种植体von Mises应力为对照组的2倍.实验组中央螺丝von Mises应力远大于对照组,应力最大值为对照组的22倍.实验组松质骨、皮质骨应力为对照组的2倍,差异大于垂直加载.结论:PEEK材料作为上颌牙列缺失种植固定修复桥架时,应优先使用弹性模量较低的树脂或PEEK材料作为冠修复体,以降低修复体内部应力,同时减少悬臂及侧向力,避免中央螺丝应力过大.

目的 尿道瘢痕是患者尿道手术后常见的并发症之一,并且难以通过手术治疗方法清除.低强度脉冲超声(low intensity pulse ultrasound,LIPUS)在抑制纤维化,抑制炎症方面有十分突出的表现,为超声防治尿道瘢痕提供了理论的可能性.尽管如此,目前并没有对超声用于尿道瘢痕的防治作用的报道,另外有关超声抑制纤维化、抑制炎症的作用机制也仍需要进一步的研究.本文针对新西兰雄兔尿道重建模型设计了一种超声探头,用于LIPUS抑制尿道瘢痕疗效和作用机制的动物实验研究.方法 根据兔阴茎的尺寸与形状设计探头结构,通过有限元仿真预测探头声场,用3D打印技术制造原型机.最后对探头声场进行测试,并且用于动物实验验证其实用性.结果 探头超声频率为2 MHz,治疗腔长度44 mm,直径8 mm.治疗腔沿长度方向上有3个紧邻的治疗区,每个治疗区的半功率长度约6 mm,治疗区内的Isata(时间平均空间平均声强)可通过前端驱动器电源电压进行调节,当电源电压为30 V时,Isata大于0.87 W/cm2.结论 本文设计的超声探头体积小、重量轻、声场均匀,可以对动物尿道实施稳定有效的超声照射,为超声治疗尿道瘢痕动物实验提供了一种有用的工具.

目的 探讨不同内固定方式治疗股骨颈骨缺损骨折的静力学特征以及固有和约束模态对内固定的影响.方法 首先基于CT图像建立伴有股骨颈内固定系统(femoral neck system,FNS)和倒三角空心钉(cannulated screw,CS)两种不同内固定装置的股骨颈骨折模型与股骨颈骨缺损骨折模型,然后模拟3倍体重载荷下,不同骨折内固定模型的应力、位移分布及峰值以及模态下的位移峰值、频率以及固有和约束模态振型.结果 两种内固定方式下,股骨颈骨缺损骨折的内固定应力峰值(337.69 MPa,618.58 MPa)显著高于股骨颈骨折模型(149.38 MPa,300.57 MPa),股骨头应力峰值(107.75 MPa,93.78 MPa)与位移峰值(5.244 mm,4.415 mm)也都高于股骨颈骨折模型[(95.73 MPa,85.64 MPa),(4.367 mm,3.478 mm)].在骨折类型相同的情况下,FNS内固定模型相比CS内固定模型具有更低的位移峰值以及更加均匀的应力分布.模态分析结果显示,振动对于内固定的稳定性有一定影响,约束模态的振型频率范围要小于固有模态.固有模态下FNS的位移峰值较CS降低了6.99％,约束模态下位移峰值降低了14.02％.结论 骨缺损会严重破坏内固定的力学环境,无论是普通骨折模型还是骨缺损骨折模型,FNS固定的静态与动态特性都要优于CS固定.临床治疗中要考虑股骨及内固定器械的固有、约束频率所产生的影响,避免因共振而造成内固定失效等问题.

目的:建立鼻中隔偏曲矫正手术前后鼻中隔三维有限元模型，探究鼻中隔偏曲矫正手术对鼻中隔软骨应力的减张效果。方法:该研究选取1例于2022年1月在南方医科大学珠江医院治疗的40岁男性鼻中隔偏曲患者，进行鼻内镜下二线减张鼻中隔矫正术，在术前和术后6个月行鼻中隔软骨CT三维重建及有限元分析，采集三维CT的DICOM格式数据，运用Mimics 21.0、Geomagic Studio 2014、ANSYS Workbench 17.0软件建立鼻中隔三维有限元模型。在鼻中隔软骨的顶端与底端设置固定约束，在软骨前端平面设置加载一个压强为10 6 Pa的沿X轴方向的接触应力，然后进行鼻中隔总形变位移和von Mises应力(VMS)分布的有限元分析。 结果:(1)鼻中隔偏曲软骨的总形变位移值最高点位于软骨前端，术前总形变位移最大值为0.022 296 m，术后为0.108 810 m。(2)鼻中隔偏曲软骨的应力分布主要集中于软骨前中段，VMS在鼻中隔前端有一峰值，术前VMS峰值为725 000 Pa，术后为2 426 000 Pa。(3)术后鼻中隔软骨总形变位移和VMS分布曲线从鼻中隔前端至后端有"瀑布样"落差。(4)术前鼻中隔VMS最大分布范围约为0.003 252 4 m 2，术后约为0.000 418 6 m 2，术后鼻中隔应力分布范围较术前明显减少。 结论:通过CT三维重建结合有限元分析技术，成功建立了鼻中隔三维有限元模型；通过对比手术前后的总形变位移和VMS曲线，证明鼻中隔偏曲矫正手术对鼻中隔软骨应力有减张效果。

目的:建立不同结构腰椎融合器植入人体内的有限元模型，与健康人体腰椎有限元模型进行对比，探讨其治疗腰椎退行性疾病的临床可行性。方法:选择山西省忻州市人民医院1名健康男性，年龄45岁，身高176 cm，基于正常人体腰椎的CT扫描数据，设计出适用于腰椎椎体L 3～L 4段个性化腰椎融合器，利用Mimics、Solidworks和Abaqus软件，建立正常生理状态腰椎模型和双侧椎弓根螺钉内固定加椎间融合器有限元模型，比较两种模型在腰椎椎体、融合器、椎间盘的受力，变形以及应力分布的差异，从生物力学的角度解释融合器在腰椎内固定术中的作用。 结果:健康腰椎椎体模型最大应力为26.60 MPa(1 MPa＝7 500.62 mmHg)、最大位移为0.553 mm，而融合器模型所受最大应力为37.59 MPa、最大位移为0.531 mm。两种模型中腰椎椎体所受应力值接近，在直立工况下融合器模型椎体最大位移比正常椎体最大模型位移小3.9%；融合器所受应力值与其对应L 3～L 4段健康模型椎间盘所受应力值相差不大，位移变化比健康椎体模型小4.2%。 结论:融合器植入可以有效改善椎体力学性能和运动性能。

目的:探索新型导流支架治疗复杂腹主动脉瘤的血流动力学机制，比较多层密网支架(streamliner multilayer flow modulator，SMFM)与新型导流支架对复杂腹主动脉瘤血流动力学的影响。方法:将临床采集的复杂腹主动脉瘤增强CT图像数据导入后处理软件Mimics中进行数据处理和三维重构。分别进行SMFM及新型导流支架数值建模，再导入动脉瘤数值模型，使用ICEM软件(Ansys ICEM CFD v15.0)进行网格划分后导入有限元分析软件Fluent 16.0中进行血流动力学分析。结果:两种支架均可以改变瘤腔内血液流态、稳定血流，在降低瘤腔内血流速度、瘤壁压力及剪切力方面起到一定的作用，同时维持分支动脉血流通畅；与SMFM相比，新型导流支架可以更为显著的降低瘤腔内血流速度、瘤壁压力及剪切力，同时可以加快分支动脉血流速度。结论:新型导流支架可以显著降低复杂腹主动脉瘤内血流速度、瘤壁压力及剪切力，同时可以加快分支动脉血流速度从而利于维持分支动脉通畅。

目的:研发新型解剖型后踝锁定接骨板，并通过有限元分析其力学稳定性。方法:收集100例健康志愿者胫腓骨和踝关节螺旋CT数据，测量国人后踝解剖学参数，结合相关计算机辅助技术设计制作新型国人解剖型后踝锁定接骨板，进行体外匹配性验证。通过建立有限元模型，对比分析该新型接骨板与3.5 mm皮质骨螺钉及1/3管型接骨板经力学加载后后踝骨折面的相对位移、最大Von Mises应力及置入物Von Mises应力峰值及分布。结果:利用胫腓骨和踝关节螺旋CT数及相关计算机辅助技术设计生产的新型解剖型后踝锁定接骨板与胫骨后踝匹配良好，解剖贴服。影像解剖学测量显示，后踝宽度四分位数 Q1、 Q2、 Q3分别为19.4、26.6、35.0 mm，相应踝关节CT三维重建模型对应小、中、大3种型号后踝基础接骨板。有限元分析显示：在不同加载方案下，新型国人解剖型后踝锁定接骨板固定后踝骨折时，骨折面Von Mises应力较3.5 mm皮质骨螺钉和1/3管型接骨板更低，内置物最大Von Mises应力较3.5 mm皮质骨螺钉和1/3管型接骨板更低，但不同固定方式间骨折面位移未见明显差异。 结论:新型国人解剖型后踝锁定接骨板与后踝匹配良好，力学强度高、稳定性好，可实现后踝骨折坚强固定。

目的:应用有限元分析比较5种内固定方式固定髋臼后柱骨折的生物力学特性。方法:选取1例健康女性志愿者，年龄为50岁，身高160 cm，体重63 kg，体重指数为24.6 kg/m 2。将志愿者CT扫描数据以DICOM格式导入Mimics15.0软件生成骨盆三维模型，应用ANSYS 14.5软件建立骨盆三维有限元模型，并验证其有效性。然后生成髋臼后柱骨折模型，建立内髂坐钢板、常规后柱钢板、顺行空心拉力螺钉、经坐骨小切迹逆行空心拉力螺钉及经坐骨结节逆行空心拉力螺钉固定模型。对5种固定模型行应力加载，比较5种固定模型髋臼后柱骨折线的位移及应力集中部位。 结果:髋臼后柱骨折线上节点的平均位移：站立位时，常规后柱钢板固定模型（6.13 μm）<经坐骨结节逆行空心拉力螺钉固定模型（6.85 μm）<经坐骨小切迹逆行空心拉力螺钉固定模型（7.07 μm）<内髂坐钢板固定模型（7.08 μm）<顺行空心拉力螺钉固定模型（7.85 μm）；坐位时，常规后柱钢板固定模型（7.77 μm）<内髂坐钢板固定模型（9.65 μm）<顺行拉力螺钉固定模型（9.69 μm）<经坐骨小切迹逆行空心拉力螺钉固定模型（10.1 μm）<经坐骨结节逆行空心拉力螺钉固定模型（10.20 μm）。5种内固定模型的应力均主要集中于骨折断端。结论:内髂坐钢板及常规后柱钢板固定髋臼后柱骨折的稳定性较空心螺钉（顺行空心拉力螺钉、经坐骨结节逆行空心拉力螺钉、经坐骨小切迹逆行空心拉力螺钉）固定好。

目的:通过有限元分析比较单纯动力髁螺钉（dynamic condylar screw，DCS）、锁定加压钢板（locking compression plate，LCP）联合DCS、股骨近端内侧解剖支撑钢板（medial anatomic buttress plate，MABP）联合DCS翻修治疗内侧缺损型股骨转子间骨折的生物力学差异。方法:选取一名健康成年志愿者的股骨CT影像数据，通过Mimics 21.0软件及Geomagic Studio 12软件重建股骨实体化三维模型。使用Ansys Workbench 18.0软件建立股骨转子间Evans-Jensen ⅡB型骨折模型。在Solidworks 2015软件中重建股骨近端防旋髓内钉（proximal femoral nail antirotation，PFNA）、DCS、LCP、MABP的三维模型；将PFNA与骨折模型进行装配，随后取出PFNA，建立股骨转子间骨折术后失败模型，再模拟股骨转子间骨折术后失败保髋翻修手术进行装配固定，分别采用DCS（无内侧支撑重建）、DCS+LCP（间接内侧支撑重建）、DCS+MABP（股骨颈下部分直接内侧支撑重建）固定；在Abaqus 6.14软件中分别模拟70 kg正常人站立（700 N）、缓慢行走（1 400 N）、快步行走（1 750 N）和上下楼梯（2 100 N）时的髋关节受力进行加载，记录不同模型中骨折断端的相对位移、应力峰值以及内固定的应力分布和应力峰值。结果:加载700 N轴向载荷时，采用DCS、DCS+LCP及DCS+MABP固定的骨折断端相对位移分别为0.28、0.13、0.09 mm，骨折断端应力峰值分别为49.01、15.29、1.35 MPa，整体内固定应力峰值分别为230、220、174 MPa；加载1 400 N轴向载荷时三种内固定方式的骨折断端相对位移分别为0.56、0.24、0.16 mm，骨折断端应力峰值分别为108.49、28.96、3.12 MPa，整体内固定应力峰值分别为469、352、324 MPa；加载1 750 N轴向载荷时三种内固定方式的骨折断端相对位移分别为0.70、0.30、0.20 mm，骨折断端应力峰值分别为139.59、37.57、4.17 MPa，整体内固定应力峰值分别为594、421、393 MPa；加载2 100 N轴向载荷时三种内固定的骨折断端相对位移分别为0.85、0.35、0.23 mm，骨折断端应力峰值分别为170.05、46.36、5.24 MPa，整体内固定应力峰值分别为724、504、460 MPa。结论:采用DCS+MABP固定对内侧缺损型股骨转子间骨折进行翻修具有更好的生物力学特性。