七 年 制 专 业 学 位 论 文 论 文 题 目 正 常 人 群 上 肢 骨 与 关 节 周 围 解 剖 数 据 库 的 建 立 及 意 义 研 究 生 姓 名 指 导 教 师 姓 名 陈 国 兆 张 长 青 专 业 名 称 临 床 医 学 ( 本 硕 连 读 ) 研 究 方 向 外 科 学 ( 骨 外 科 学 ) 论 文 提 交 日 期 2013 年 6 月
正 常 人 群 上 肢 骨 与 关 节 周 围 解 剖 数 据 库 的 建 立 及 意 义 中 文 摘 要 正 常 人 群 上 肢 骨 与 关 节 周 围 解 剖 数 据 库 的 建 立 及 意 义 中 文 摘 要 研 究 背 景 :1 目 前 我 国 尚 未 建 立 正 常 人 群 上 肢 的 骨 与 关 节 周 围 解 剖 数 据 库, 国 内 运 用 的 骨 科 器 材 形 式 多 为 仿 制 国 外 产 品, 形 态 不 符 合 国 人 的 骨 关 节 解 剖 生 理 特 点, 故 建 立 正 常 人 群 的 上 肢 骨 与 关 节 周 围 解 剖 形 态 学 数 据 库 势 在 必 行, 为 国 产 上 肢 接 骨 板 及 螺 钉 的 设 计 制 造 力 学 分 析 临 床 应 用 奠 定 基 础 2 现 在, CT 三 维 重 建 已 成 为 成 熟 技 术 广 泛 应 用 于 临 床 医 学 CT 三 维 重 建 图 像 具 有 传 统 方 法 不 可 比 拟 的 优 势, 能 从 任 意 角 度 和 方 向 观 察 图 像, 减 小 测 量 误 差 因 此, 本 次 研 究 利 用 三 维 重 建 技 术 来 对 各 角 度 进 行 精 确 测 量 目 的 : 利 用 CT 三 维 重 建 影 像 学 图 像, 测 出 正 常 人 群 上 肢 骨 与 关 节 周 围 解 剖 学 参 数, 测 出 每 个 参 数 的 均 数 与 标 准 差, 并 将 数 据 与 西 方 人 相 比 较, 探 讨 国 人 正 常 上 肢 解 剖 学 参 数 与 西 方 人 的 差 异 方 法 :( 一 ) 研 究 对 象 图 像 采 集 及 重 建 :2012 年 3 月 至 2013 年 3 月 期 间 将 168 位 志 愿 者 正 常 上 肢 行 肱 骨 尺 桡 骨 CT 三 维 重 建,( 二 ): 数 据 测 量 : 在 计 算 机 上 测 出 正 常 上 肢 骨 与 关 节 周 围 24 个 解 剖 学 参 数, 如 肱 骨 外 上 髁 角 肱 骨 内 上 髁 角 肱 骨 前 屈 角 桡 骨 头 颈 角 桡 骨 颈 干 角 等 ( 三 ): 测 出 24 个 解 剖 学 参 数 的 均 值 及 标 准 差, 将 其 与 西 方 人 群 正 常 值 进 行 Z 检 验 分 析 结 果 : 选 用 SPSS 15.0 对 测 量 解 剖 学 参 数 进 行 统 计 学 分 析, 测 量 每 个 解 剖 学 参 数 的 平 均 值 与 标 准 差, 以 肱 骨 前 屈 角 及 桡 骨 颈 干 角 为 例, 与 西 方 人 解 剖 形 态 学 参 数 行 Z 检 验 : 国 人 肱 骨 前 屈 角 与 西 方 人 中 肱 骨 前 屈 角 比 较 测 得 Z=10.37,P<0.01, 两 者 差 异 有 明 显 统 计 学 意 义 ; 国 人 桡 骨 颈 干 角 与 西 I
中 文 摘 要 正 常 人 群 上 肢 骨 与 关 节 周 围 解 剖 数 据 库 的 建 立 及 意 义 方 人 种 颈 干 角 比 较 测 得 Z=12.96,P<0.01, 两 者 差 异 有 明 显 统 计 学 意 义 结 论 :1CT 三 维 重 建 测 量 与 传 统 的 测 量 方 法 比 较 具 有 明 显 优 势, 可 以 将 各 个 部 位 切 割 透 视 及 旋 转, 能 够 方 便 测 量 减 少 测 量 误 差, 为 骨 骼 的 解 剖 学 测 量 提 供 了 新 的 技 术 与 方 法 2 进 口 内 固 定 器 械 及 仿 制 产 品 不 能 适 合 中 国 人 群 上 肢 解 剖 生 理 特 点, 建 立 中 国 人 的 正 常 上 肢 骨 与 关 节 周 围 解 剖 数 据 库 的 重 要 性 越 来 越 突 出 关 键 词 : 上 肢 骨 骼, 解 剖 学 参 数,CT 三 维 重 建, 数 据 库 作 者 : 陈 国 兆 指 导 教 师 : 张 长 青 II
The establishment and importance of the database of normal anatomy of upper limb bone and joint Abstract The establishment and importance of the database of normal anatomy of upper limb bone and joint Abstract Research background: 1Currently,the anatomy database of normal bones and joins has not been established in our country, the orthopedic fixations of the upper limb madden by domestic enterprise are the copy of westerners, and the geometry is not suitable for Chinese anatomical and physiological feature of bones and joins,so the establishment of Chinese database of the normal upper limb bones and joins is imperative. 2Nowadays, Three-dimensional CT reconstruction has become mature technology, it is widely used in clinical medicine. Three-dimensional CT reconstruction has more advantage than the traditional methods. It can be observed at any angle and direction in the images, and be easy to reduce errors. So, three-dimensional reconstruction technique is used in this study. Objective:The anatomy parameters of Chinese normal upper limb bones and joins are measured on three-dimensional CT images, and each parameter s mean and standard deviation is calculated. Then we compare the Chinese anatomy parameters with westerner s,to find if there is significant deviation between them. Methods: First:During the period from March 2012 to March 2013,168 volunteer s humerus radius and ulna were reconstructed with the Three-dimensional CT reconstruction. Second:24 anatomic parameters such as lateral epicondyle angle of humerus medial epicondyle angle of humerus flexion angle of humerus neck angle of radius collodiaphysical III
Abstract The establishment and importance of the database of normal anatomy of upper limb bone and joint angel of radius are measured on the three-dimensional CT images. Third: mean and deviation are measured of the 24 anatomical parameters, Z-text was used to compare them with westerner s. Results: The SPSS 15.0 was selected for measuring anatomical parameters, mean and standard deviation are measured. Taken the measured value flexion angle of humerus collodiaphysical angel of radius of which are compared with westerner s by Z-text for example, there is significant deviation between them. Conclusion: 1.The measurement on the three-dimensional CT image has more advantage than the traditional measurement methods, they can be cut up, perspected and rotated to be convenient for measurement and reducing error. And, it provides a new technology and method for anatomical measurement of bones. 2. The import orthopedic fixations and copy ones are not suitable for Chinese anatomical and physiological features, so it is important to establish anatomical database of Chinese upper limb bones and joins. Key words: upper limb bone, anatomy Parameter, three-dimensional CT reconstruction, database Written by Chen guozhao Supervised by Zhang changqing IV
目 录 引 言...1 资 料 与 方 法...3 结 果...13 讨 论...15 结 论...19 参 考 文 献...20 综 述...22 缩 略 词 表...31 致 谢...32
正 常 人 群 上 肢 骨 与 关 节 周 围 解 剖 数 据 库 的 建 立 及 意 义 引 言 引 言 随 着 现 代 化 的 不 断 发 展, 交 通 工 具 也 得 以 不 断 发 展, 随 之 而 来 的 是 各 种 高 能 量 造 成 的 上 肢 骨 折 明 显 增 加, 越 来 越 多 的 肱 骨 及 尺 桡 骨 明 显 移 位 甚 至 是 粉 碎 性 骨 折 摆 在 临 床 骨 科 医 生 面 前, 而 这 些 闭 合 骨 折 常 常 需 要 行 手 术 切 开 复 位 内 固 定 方 能 达 到 良 好 的 复 位 坚 强 内 固 定 及 早 期 功 能 锻 炼, 从 而 恢 复 上 肢 骨 解 剖 及 功 能 在 骨 折 切 开 复 位 内 固 定 手 术 中, 普 通 接 骨 板 需 要 通 过 塑 形 与 骨 表 面 达 到 贴 附, 否 则 极 易 出 现 钢 板 断 裂 甚 至 出 现 骨 不 连, 锁 定 钢 板 在 应 用 过 程 中, 虽 然 贴 附 程 度 不 如 普 通 接 骨 板 要 求 那 么 高, 但 是 过 低 的 贴 附 度 会 导 致 钢 板 螺 钉 与 肌 腱 及 周 围 软 组 织 产 生 大 量 摩 擦, 从 而 导 致 肌 腱 断 裂 等 并 发 症 的 产 生 因 此, 内 固 定 器 械 应 该 尽 量 符 合 患 者 解 剖 生 理 结 构 已 经 [1] 成 为 骨 科 医 生 的 广 大 共 识 西 方 发 达 国 家 已 经 建 立 了 西 方 人 的 骨 与 关 节 形 态 学 数 据 库, 如 瑞 士 AO 研 究 中 心 已 对 367 个 冰 冻 长 骨 进 行 CT 扫 描 并 三 维 重 建, 根 据 年 龄 身 高 性 别 体 重 等 分 组, 建 立 三 维 骨 骼 模 型, 并 输 入 存 储 于 数 据 库 [2] 中, 根 据 数 据 库 信 息 设 计 骨 科 内 固 定 器 械 即 使 这 样,Schmutz [3] 等 对 胫 骨 远 端 内 侧 解 剖 型 钢 板 与 21 个 胫 骨 三 维 模 型 进 行 贴 附 程 度 分 析, 结 果 只 有 19% 的 模 型 完 全 符 合 规 定 标 准 然 而, 国 内 骨 科 内 固 定 器 械 多 为 仿 制 [4] 国 外 产 品, 我 国 国 内 陈 爱 民 李 钧 等 对 中 国 正 常 人 群 下 肢 骨 与 关 节 周 围 解 剖 数 据 库 的 建 立 做 了 初 步 工 作, 但 尚 未 有 人 建 立 系 统 的 正 常 人 群 上 肢 骨 骼 解 剖 形 态 学 数 据 库, 本 文 对 此 开 展 初 步 研 究, 为 设 计 和 制 造 上 肢 骨 骼 接 骨 板 及 螺 钉 奠 定 了 一 定 基 础 以 往 的 解 剖 学 形 态 学 研 究 包 括 传 统 的 解 剖 学 测 量 和 影 像 学 测 量, 都 1
引 言 正 常 人 群 上 肢 骨 与 关 节 周 围 解 剖 数 据 库 的 建 立 及 意 义 存 在 一 定 的 局 限 性 随 着 电 子 计 算 机 技 术 飞 速 发 展, 数 字 化 三 维 重 建 技 术 已 发 展 成 熟, 并 广 泛 应 用 于 临 床 医 学 领 域 三 维 图 像 不 仅 可 以 清 晰 直 观 地 观 察, 而 且 可 以 将 各 个 部 位 切 割 透 视 缩 小 放 大 及 旋 转, 能 够 方 便 测 量 减 少 测 量 误 差 MRI 根 据 物 质 的 信 号 高 低 成 像,MRI 三 维 重 建 时 阈 值 分 割 不 如 CT, 最 终 成 像 可 能 包 括 软 骨 等 非 皮 质 骨 组 织, 会 增 大 测 量 误 差 因 此, 此 次 研 究 以 CT 三 维 重 建 图 像 对 上 肢 解 剖 学 参 数 进 行 测 量 2
正 常 人 群 上 肢 骨 与 关 节 周 围 解 剖 数 据 库 的 建 立 及 意 义 资 料 与 方 法 资 料 与 方 法 一 研 究 对 象 168 名 志 愿 者 来 自 长 期 居 住 华 东 地 区, 男 性 84 例, 女 性 84 例, 年 龄 最 大 77 岁, 最 小 21 岁, 平 均 49.2 岁, 志 愿 者 为 正 常 人, 上 肢 均 无 畸 形 无 肿 瘤 无 骨 折 无 手 术 史 实 验 之 前 均 告 知 患 者 本 次 实 验 过 程 及 目 的, 并 签 署 知 情 同 意 书 二 CT 图 像 采 集 1. 对 168 名 志 愿 者 行 上 肢 单 侧 肱 骨 及 尺 桡 骨 CT 平 扫, 男 女 不 限, 左 侧 84 例, 右 侧 84 例 2.CT 扫 描 仪 :TOHSIBA Aquilion 32 层 C T 扫 描 仪, 常 规 行 CT 平 扫, 范 围 为 上 肢 肱 骨 尺 桡 骨 扫 描 参 数 : 厚 层 1mm, 重 建 间 隔 为 0.5-0.8mm, 螺 距 15(0.938),FOV 280-330mm,120kV,125-175mAs, 0.5s/Rot,FC01 三 个 人 电 脑 Windows XP 操 作 系 统, 英 特 尔 酷 睿 TM2 双 核 处 理 器 T7300,2GHz 1GB 的 内 存,120G 硬 盘 四 影 像 学 参 数 测 量 及 数 据 存 储 1. 在 个 人 电 子 计 算 机 平 台 上, 将 CT 平 扫 Dicom 格 式 输 入 Mimics 10.01 软 件 中, 通 过 阈 值 分 割 消 除 噪 音 分 离 结 构 及 光 滑 图 像 等 步 骤 对 上 肢 骨 与 关 节 周 围 骨 骼 CT 扫 描 数 据 行 三 维 重 建, 并 且 可 对 三 维 图 像 进 行 任 意 旋 转 分 割 等 操 作 2. 将 测 量 所 得 数 值 记 录 于 Microsoft Excel 表 格 中 如 下 表 格 ( 表 一 表 二 表 三 表 四 ) 中 为 患 者 姓 名 年 龄 日 期 影 像 号 及 肱 骨 尺 桡 骨 各 角 度 的 测 量 值 3
资 料 与 方 法 正 常 人 群 上 肢 骨 与 关 节 周 围 解 剖 数 据 库 的 建 立 及 意 义 表 一 受 试 者 基 线 资 料 及 部 分 尺 骨 相 关 解 剖 角 度 参 数 姓 名 影 像 号 年 龄 日 期 尺 骨 α1 尺 骨 α7 尺 骨 α2 WYZH 1937152 41 2012.9.7 131 138.4 174.4 SHYJ 1361989 37 2012.9.20 138 128.6 173.8 WLM 2248800 47 2012.10.8 118.2 136.5 173.2 DYF 1964548 62 2012.10.13 133.5 129.8 177.2 ZHGY 2256540 57 2012.10.15 145.7 143.2 178 ZHCR 1792488 51 2012.10.16 129 136.4 173 GYX 2261404 39 2012.10.19 139.2 142.8 172.9 TR 2266499 52 2012/10/24 112.2 144.7 177.9 LHB 2275404 21 2012.11.2 126 131.1 173.5 LHS 2276040 43 2012.11.3 127.5 144.8 171.8 ZHTJ 2282841 36 2012.11.6 130 133.2 176.5 CSF 2289498 58 2012.11.15 136.4 128.6 172.5 YXY 2292173 35 2012.11.18 129.8 126.4 172.8 WYF 2297235 62 2012.11.23 134.4 154.1 172.2 CLZ 1422092 61 2012.11.28 140.2 134.3 170.8 DZM 2302389 41 2012.11.28 142.8 142.4 172.6 YWY 2006578 26 2012.12.4 135.8 133.9 172.3 ZAJ 2316359 36 2012.12.13 164.4 126.8 176 SGD 2329401 48 2012.12.27 133.6 134.2 174.7 LBB 2136461 25 2012.6.10 125.8 117.7 175.1 ZLF 2140804 64 2012.6.14 126.8 165.4 170 GXQ 2145607 74 2012.6.19 120.5 132.4 173.5 ZHP 2151179 53 2012.6.26 146.3 136.2 171.4 ZHZF 2159750 35 2012.7.4 138.4 126.7 172.5 ZHJF 2162900 50 2012.7.7 147.6 126.4 174.3 4
正 常 人 群 上 肢 骨 与 关 节 周 围 解 剖 数 据 库 的 建 立 及 意 义 资 料 与 方 法 表 二 部 分 尺 骨 及 桡 骨 相 关 解 剖 角 度 参 数 尺 骨 α3 尺 骨 α4 尺 骨 α5 尺 骨 α6 桡 骨 β1 桡 骨 β8 桡 骨 β2 174.4 153.9 164.6 163.4 140.6 138.7 165.4 168.8 155.7 164.6 162.3 143.4 143.6 155.6 176.8 158.7 162.4 158.7 150.5 146.5 158.7 174.1 139.3 163.9 157.8 140.1 153.2 164 173.1 167.4 166.6 162.3 158 129.8 144.5 170.8 158.7 159.8 159.8 158.6 137.6 152.3 166.7 157.2 168.6 162.1 154.5 138.5 160.4 163.3 135.9 161.7 161.2 152.3 143.2 160.9 169.5 140.8 165.4 158.7 148.7 145.3 157.6 165.6 159.4 171.6 157.8 154 150.3 159.2 170.5 148.7 170.8 159.8 145.6 153.8 153.4 173.4 150.8 168.7 154.3 138.9 147.6 165.4 169 151.6 163.4 152.3 142.3 142.3 167.8 174.3 156.2 168.3 167.6 141.8 137.6 169 167.5 155.8 163 150.3 151.8 148 149.5 169.4 158.4 165.7 151.2 148.7 146.5 148.9 170.1 153.8 167.6 148.8 145.3 146.1 167.6 173.8 151.4 155.7 158.6 139.4 150 159.8 171 150.8 162.8 157.6 147.6 153.4 154.7 164.5 148.6 163.4 157.4 143.5 137.8 158.7 161.4 157.8 164.6 161.1 146.3 129.4 159.9 167.8 146.7 164.5 161.2 150.7 136.7 164.6 5
资 料 与 方 法 正 常 人 群 上 肢 骨 与 关 节 周 围 解 剖 数 据 库 的 建 立 及 意 义 表 三 部 分 桡 骨 及 肱 骨 解 剖 角 度 参 数 桡 骨 β7 桡 骨 β3 桡 骨 β4 桡 骨 β5 桡 骨 β6 肱 骨 γ1 肱 骨 γ2 150.8 165.7 158.7 137.6 174.3 148.7 165.1 154.3 170.5 164.5 145.7 170.8 151.2 162.3 163.4 165.8 158.7 154.6 173.2 156.7 158.9 156.7 159.8 140.7 129.5 169.6 149.8 162.1 148.7 167.3 164.5 158.1 172 152.4 159.8 153.4 163.8 163.2 154.3 171 148.9 163.2 167.5 170.6 154 159.9 171.2 147.8 161.3 153.7 171.2 153.2 146.6 170.4 156.4 166.4 149.8 165.8 163.2 147.6 172.3 155.4 164.5 146.5 170.1 159.9 145.7 172.1 160.3 165.2 149.8 167.9 156.8 153.2 168.7 152.3 158.7 163.4 169.7 157.6 156.5 173.2 156.4 157.6 156.7 170.5 153.7 143.5 172.1 154.4 156.7 158.1 170.4 164.3 158.7 172.8 147.6 161.3 150.2 170.9 143.9 146.6 165.8 145.6 164.3 158.3 165.9 149.8 146.8 168.7 147.5 158.7 159.3 172.7 159.7 158.4 173.6 146.7 163.4 148.6 168.6 161.6 156.4 172.9 153.2 166.3 152.3 167.8 154.6 148.7 172.1 151.2 158.7 148.7 170.4 156.8 152.3 172.1 146.7 161.2 表 四 部 分 肱 骨 解 剖 角 度 参 数 肱 骨 γ3 肱 骨 γ4 肱 骨 γ5 肱 骨 γ6 肱 骨 γ7 肱 骨 γ8 肱 骨 γ9 170.5 165.4 136.7 128.7 153.3 173.3 146.7 171.2 163.2 143.5 132.5 148.7 168.7 152.4 167.8 161.6 147.7 127.6 152.3 173.2 156.5 6
正 常 人 群 上 肢 骨 与 关 节 周 围 解 剖 数 据 库 的 建 立 及 意 义 资 料 与 方 法 167.5 163.2 138.7 126.5 148.7 176.6 143.5 172.3 164.8 139.8 128.6 152.4 170.7 145.4 166.8 158.9 143.6 132.4 156.4 168.7 147.6 173.2 170.8 145.7 134.6 148.7 169.8 153.5 166.7 163.4 147.6 128.7 153.5 165.7 153.7 168.9 167 143.6 125.6 162.4 172.1 148.7 170.8 165.4 150.9 128.5 148.7 170.4 146.7 171.2 166.4 137.6 134.5 152.3 169.8 146.7 169.8 162.3 132.6 132.5 146.7 172.1 153.4 168.7 160.4 246.5 126.5 152.1 171.3 138.7 172.3 159.8 141.9 129.8 152.3 174.3 138.7 171.2 167.5 147.6 125.6 147.6 170.8 154.3 168.7 163.2 143.5 127.6 162.3 173.2 147.8 169.8 161.2 144.5 132.5 145.6 172.3 138.6 170.3 165.4 146.6 126.5 154.3 171.2 139.7 171.2 167.4 137.6 132.6 152.8 168.8 143.4 173.2 163.5 138.7 136.5 162.3 171.2 142.7 注 : 如 下 图 ( 图 一 至 图 五 ) 可 见 γ1 至 γ9 α1 至 α7 β1 至 β8 所 示 角 度 意 义 : ( 一 ) γ1: 肱 骨 大 结 节 角,γ2: 肱 骨 颈 角,γ3: 肱 骨 干 角,γ4: 肱 骨 外 上 髁 角,γ5: 肱 骨 外 侧 髁 角,γ6: 肱 骨 内 侧 髁 角,γ7: 肱 骨 内 上 髁 角,γ8: 肱 骨 前 屈 角,γ9: 肱 骨 下 段 干 髁 角 ( 二 ) α1: 尺 骨 鹰 嘴 角 度,α2: 尺 骨 后 侧 角,α3: 尺 骨 下 段 后 倾 角, α4: 尺 骨 下 段 前 倾 角,α5: 尺 骨 干 前 倾 角,α6: 尺 骨 近 端 角, α7: 冠 突 角 ( 三 ) β1: 桡 骨 头 颈 角,β2: 桡 骨 颈 粗 隆 角,β3: 桡 骨 粗 隆 干 屈 角, β4: 桡 骨 远 端 内 侧 角,β5: 桡 骨 颈 干 角,β6: 桡 骨 干 角,β7: 桡 骨 粗 隆 角,β8: 桡 骨 远 端 外 侧 角 度 7
资 料 与 方 法 正 常 人 群 上 肢 骨 与 关 节 周 围 解 剖 数 据 库 的 建 立 及 意 义 图 片 图 一 : 肱 骨 三 维 CT 重 建 正 位 片 测 得 γ1 至 γ7 角 度 γ1 γ3 1 γ4 γ5 γ2 γ7 γ6 图 二 : 肱 骨 三 维 CT 重 建 侧 位 片 测 得 γ8 和 γ9 角 度 8