模拟肛门括约肌复合体应力的方法和装置制造方法及图纸

本公开实施例公开了模拟肛门括约肌复合体应力的方法和装置。根据本公开实施例，通过无创检查结合有限元模型模拟肛门括约肌复合体的应力，能够更加直观地从力学角度认识肛门括约肌复合体的力学特性及其损伤导致肛门失禁的发病机制，为盆底功能障碍性疾病尤其是因肛周肌肉组织导致控便功能障碍的发生机制提供了生物力学基础，为如中医挂线疗法等肛萎诊疗方案的制定和定量手术的实施提供了理论支持。持。持。

【技术实现步骤摘要】
模拟肛门括约肌复合体应力的方法和装置


[0001]本公开涉及计算机
，具体涉及模拟肛门括约肌复合体应力的方法和装置。

技术介绍

[0002]肛门失禁是肛瘘术后最严重的后遗症，尤其是高位复杂性肛瘘手术因破坏了肛门括约肌而导致不同程度肛门功能受损，所以手术时对肛门括约肌的处理至关重要。目前临床对于穿越肛门括约肌以上的高位肛瘘，临床医生在手术时主要根据影像学资料及自身经验，采用挂线疗法。临床上准确评估肛门括约肌损伤程度、权衡肛瘘切开术与挂线术的利弊，恰当地应用挂线疗法，进一步规范挂线、挂线的部位、肌肉挂线的厚度、松紧度及线脱落时间，既不盲目挂线又要兼顾保护肛门功能及患者的舒适度，对治疗肛瘘具有重要意义，急需采用现代技术进行深入细致研究。

技术实现思路

[0003]为了解决相关技术中的问题，本公开实施例提供模拟肛门括约肌复合体应力的方法和装置。
[0004]第一方面，本公开实施例中提供了一种模拟肛门括约肌复合体应力的方法，包括：
[0005]基于骨盆CT数据和肛门括约肌复合体肌群MR数据构建肛门括约肌复合体模型，其中，所述肛门括约肌复合体模型包括肛门括约肌复合体圆孔；
[0006]在有限元仿真系统中获取所述肛门括约肌复合体模型；
[0007]在所述有限元仿真系统中创建解析刚体，所述解析刚体包括圆柱部分，和与圆柱部分连接的半球部分；
[0008]在所述有限元仿真系统中使所述解析刚体穿过所述肛门括约肌复合体圆孔，获得所述肛门括约肌复合体的应力。
[0009]结合第一方面，本公开在第一方面的第一种实现方式中，所述解析刚体的圆柱部分和半球部分的直径为13mm
‑
15mm。
[0010]结合第一方面，本公开在第一方面的第二种实现方式中，所述解析刚体的弹性模量为0.95KPa，泊松比为0.45，密度为1.12e
‑9Kg/mm3。
[0011]结合第一方面、第一方面的第一种实现方式和第一方面的第二种实现方式中的任一项，本公开在第一方面的第三种实现方式中，在所述有限元仿真系统中使所述解析刚体穿过所述肛门括约肌复合体圆孔之前，还包括：
[0012]在所述有限元仿真系统中将所述肛门括约肌复合体模型和所述解析刚体转化为实例；
[0013]在所述有限元仿真系统中使所述肛门括约肌复合体模型和所述解析刚体处于临近位置，所述解析刚体为接触主面，所述肛门括约肌复合体为接触负面，设定接触属性为摩擦接触，接触类型为面面接触；
[0014]在所述有限元仿真系统中定义边界条件，约束所述肛门括约肌复合体两侧面的六个自由度。
[0015]结合第一方面、第一方面的第一种实现方式和第一方面的第二种实现方式中的任一项，本公开在第一方面的第四种实现方式中，在所述有限元仿真系统中使所述解析刚体穿过所述肛门括约肌复合体圆孔之前，还包括：
[0016]对所述肛门括约肌复合体进行网格划分，所述网格属性为四面体自由化网格，所述网格的单元类型为显式非线性单元类型。
[0017]结合第一方面，本公开在第一方面的第五种实现方式中，所述在所述有限元仿真系统中使所述解析刚体穿过所述肛门括约肌复合体圆孔，获得所述肛门括约肌复合体的应力包括：
[0018]旋转所述解析刚体使其轴线方向与所述肛门括约肌复合体圆孔相垂直；
[0019]使所述解析刚体沿Z轴向下移动穿过所述肛门括约肌复合体圆孔。
[0020]结合第一方面，本公开在第一方面的第六种实现方式中，所述基于骨盆CT数据和肛门括约肌复合体肌群MR数据构建肛门括约肌复合体模型包括：
[0021]对所述骨盆CT数据和肛门括约肌复合体肌群MR数据通过数据读入、图像定位、图像筛选和区域增长处理，得到肛门括约肌复合体全局几何模型；
[0022]将所述肛门括约肌复合体全局几何模型转化为实体，从所述实体中选择从肛缘处外括约肌皮下部到肛门括约肌复合体下缘之间的肌肉组织得到所述肛门括约肌复合体模型。
[0023]结合第一方面的第六种实现方式，本公开在第一方面的第七种实现方式中，所述图像筛选包括将勾勒的肛门括约肌复合体组织从复杂图像中筛选出来；所述区域增长用于分割出肛门括约肌复合体肌组织。
[0024]接和第一方面的第六种实现方式，本公开在第一方面的第八种实现方式中，在所述将所述全局几何模型转化为实体之前，还包括对所述肛门括约肌复合体全局几何模型进行三维有限元前处理。
[0025]第二方面，本公开实施例中提供了一种模拟肛门括约肌复合体应力的装置，包括：
[0026]模型构建单元，被配置为基于骨盆CT数据和肛门括约肌复合体肌群MR数据构建肛门括约肌复合体模型，其中，所述肛门括约肌复合体模型包括肛门括约肌复合体圆孔；
[0027]应力模拟单元，被配置为在有限元仿真系统中获取所述肛门括约肌复合体模型数据；在所述有限元仿真系统中创建解析刚体，所述解析刚体包括圆柱部分，和与圆柱部分连接的半球部分；并在所述有限元仿真系统中使所述解析刚体穿过所述肛门括约肌复合体圆孔，获得所述肛门括约肌复合体的应力。
[0028]结合第二方面，本公开在第二方面的第一种实现方式中，所述解析刚体的圆柱部分和半球部分的直径为13mm
‑
15mm。
[0029]结合第二方面，本公开在第二方面的第二种实现方式中，所述解析刚体的弹性模量为0.95KPa，泊松比为0.45，密度为1.12e
‑9Kg/mm3。
[0030]结合第二方面、第二方面的第一种实现方式和第二方面的第二种实现方式中的任一项，本公开在第二方面的第三种实现方式中，在所述有限元仿真系统中使所述解析刚体穿过所述肛门括约肌复合体圆孔之前，还包括：
[0031]在所述有限元仿真系统中将所述肛门括约肌复合体模型和所述解析刚体转化为实例；
[0032]在所述有限元仿真系统中使所述肛门括约肌复合体模型和所述解析刚体处于临近位置，所述解析刚体为接触主面，所述肛门括约肌复合体为接触负面，设定接触属性为摩擦接触，接触类型为面面接触；
[0033]在所述有限元仿真系统中定义边界条件，约束所述肛门括约肌复合体两侧面的六个自由度。
[0034]结合第二方面、第二方面的第一种实现方式和第二方面的第二种实现方式中的任一项，本公开在第二方面的第四种实现方式中，在所述有限元仿真系统中使所述解析刚体穿过所述肛门括约肌复合体圆孔之前，还包括：
[0035]对所述肛门括约肌复合体进行网格划分，所述网格属性为四面体自由化网格，所述网格的单元类型为显式非线性单元类型。
[0036]结合第二方面，本公开在第二方面的第五种实现方式中，所述在所述有限元仿真系统中使所述解析刚体穿过所述肛门括约肌复合体圆孔，获得所述肛门括约肌复合体的应力包括：
[0037]旋转所述解析刚体使其轴线方向与所述肛门括约肌复合体圆孔相垂直；
[0038]使所述解析刚体沿Z轴向下移动穿过所述肛门括约肌复合本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种模拟肛门括约肌复合体应力的方法，包括：基于骨盆CT数据和肛门括约肌复合体肌群MR数据构建肛门括约肌复合体模型，其中，所述肛门括约肌复合体模型包括肛门括约肌复合体圆孔；在有限元仿真系统中获取所述肛门括约肌复合体模型；在所述有限元仿真系统中创建解析刚体，所述解析刚体包括圆柱部分，和与圆柱部分连接的半球部分；在所述有限元仿真系统中使所述解析刚体穿过所述肛门括约肌复合体圆孔，获得所述肛门括约肌复合体的应力。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述解析刚体的圆柱部分和半球部分的直径为13mm
‑
15mm。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述解析刚体的弹性模量为0.95KPa，泊松比为0.45，密度为1.12e
‑9Kg/mm3。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的方法，在所述有限元仿真系统中使所述解析刚体穿过所述肛门括约肌复合体圆孔之前，还包括：在所述有限元仿真系统中将所述肛门括约肌复合体模型和所述解析刚体转化为实例；在所述有限元仿真系统中使所述肛门括约肌复合体模型和所述解析刚体处于临近位置，所述解析刚体为接触主面，所述肛门括约肌复合体为接触负面，设定接触属性为摩擦接触，接触类型为面面接触；在所述有限元仿真系统中定义边界条件，约束所述肛门括约肌复合体两侧面的六个自由度。5.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的方法，在所述有限元仿真系统中使所述解析刚体穿过所述肛门括约肌复合体圆孔之前，还包括：对所述肛门括约肌复合体进行网格划分，所述网格属性为四面体自由化网格，所述网格的单元类型为显式非线性单元类型。...

【专利技术属性】
技术研发人员：贝绍生，权隆芳，王轶群，贾小强，张丽娟，李宇飞，孙杰，
申请(专利权)人：中国中医科学院西苑医院，
类型：发明
国别省市：