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背景与目的: 颅内动脉瘤是指颅内动脉的局灶性异常扩大,蛛网膜下腔出血是颅内动脉瘤破裂最常见的临床表现。在所有脑血管疾病中,颅内动脉瘤破裂出血的发生率仅次于脑梗死和脑出血,位居第三位。颅内动脉开窗畸形也称为有孔型脑动脉,是一种非常罕见的先天性动脉血管变异,是由于原始胚胎血管融合不全所致的。通常情况下,颅内动脉开窗畸形本身诊断价值有限,但是当其合并其他脑血管疾病后的影像学表现会对诊断和治疗产生很大的影响,尤其是颅内动脉瘤。 虽然数字减影血管造影术是目前诊断颅内血管性病变的金标准,但是计算机断层摄影血管造影术简单方便,可操作性强,已经广泛应用于临床,能够清晰显示颅内血管的情况,可明确诊断颅内动脉瘤、颅内动脉开窗畸形或者其他血管异常性疾病。随着现代医学影像学技术日新月异的发展以及“数字医学”这个全新概念的提出,数字化是医学影像学的必然趋势这个道理显而易见。目前研究表明,颅内动脉瘤的形成是一个既是动态也是静态的过程,而血流动力学因素和炎症反应与颅内动脉瘤的发生、发展和转归密切相关,颅内动脉瘤的建模以及相关血流动力学研究已经成为近年来国内外研究的热点。颅内动脉瘤的血流动力学研究主要应用工程学中的计算流体力学方法实现,而其中建立准确有效的三维有限元模型是其关键所在。国内外关于颅内动脉瘤三维有限元模型的研究甚多,而关于颅内动脉瘤伴开窗畸形三维有限元模型的研究非常罕见。 综合以上所述,本研究旨在以颅脑螺旋CT原始数据为基本数据进行颅内动脉瘤伴开窗畸形的三维重建和数字化模型的建立,探讨构建颅内动脉瘤伴开窗畸形三维数字化模型的可行性,同时也为之后进一步的三维有限元模型和相关血流动力学研究分析打下良好的基础。 材料与方法: 选取我院1例前交通动脉瘤伴开窗畸形的急诊患者作为研究对象,利用GELightspeed64排螺旋CT获得该患者的颅脑CT原始数据。基本扫描参数设置如下:层厚0.625mm,层间距0.5mm,螺距0.984∶1,扫描速度0.5s/转,电压100kV,电流500mA。首先应用Mimics软件连续读入DICOM格式的颅脑CT原始数据,采用阈值分割与手动分割相结合的图像处理方法得到最感兴趣部位并且选择3D重建按钮对此进行三维重建,然后应用Geomagic studio软件对三维重建模型的表面三角面片形态网格和血管壁截面进行进一步优化处理,特别值得注意的是创造性地采用一种非常巧妙的方法称为“抽壳法”对血管壁截面进行更好的优化处理从而能够很好地再现血管壁的真实形态,最后由两名经验丰富的生物力学专家经过仔细评估分析达成一致意见之后把优化后的三维数字化模型以STL格式保存并输出。 结果: 联合应用Mimics软件和Geomagic studio软件首次成功建立了颅内动脉瘤伴开窗畸形的三维数字化模型。完成的颅内动脉瘤伴开窗畸形三维数字化模型不但具有良好的生物学形态和结构相似性,可以从不同角度清晰完整地重现颅内动脉瘤、颅内开窗畸形和载瘤动脉区域以及三者之间的关系,而且数字化程度高,实用性强,是研究关于颅内动脉瘤伴开窗畸形医学影像学和生物力学之间的一个重要桥梁。另外,模型还可以进一步生成三维有限元模型并且进行相关血流动力学分析。 结论: 借助可靠的CT成像技术和优化的建模方法,联合应用Mimics软件和Geomagic studio软件可以成功建立颅内动脉瘤伴开窗畸形的三维数字化模型,为其三维有限元模型的建立和血流动力学分析提供了必要的条件,为其相关临床血流动力学研究和手术治疗措施提供了新的思路。