【摘要】：目的: 1.基于組織的連續(xù)切片并結(jié)合有限元軟件實現(xiàn)耳蝸的三維重建,使得宏觀解剖結(jié)構(gòu)得到清晰的顯示,在闡明生物體結(jié)構(gòu)和功能的互動機制及形態(tài)學(xué)、解剖學(xué)等領(lǐng)域的研究具有重要的意義。 2.通過耳蝸的三維重建,不但能精確顯示耳蝸復(fù)雜的解剖結(jié)構(gòu),并可進行多個視角的旋轉(zhuǎn),獲得長度、面積、體積和角度等精準的解剖參數(shù),為內(nèi)耳相關(guān)疾病的病理生理及發(fā)病機制等基礎(chǔ)研究、也為臨床選擇最佳手術(shù)路徑及電子耳蝸的研制和植入提供了量化的分析平臺。 3.通過耳蝸的三維重建,使我們更加直觀的了解耳蝸與毗鄰結(jié)構(gòu)甚至與頭顱的相對位置關(guān)系,同時也為進一步實現(xiàn)其它組織器官局部乃至整體的三維重建提供了方法參考。 4.基于耳蝸三維重建,利用有限元專用軟件,建立耳蝸基底膜數(shù)值模型。探討了耳蝸基底膜的結(jié)構(gòu)特征并進行模態(tài)分析,為內(nèi)耳功能的數(shù)值模擬提供了研究基礎(chǔ)。 材料及方法:取成年健康豚鼠1只,行電耳鏡、聽性腦干反應(yīng)、耳聲發(fā)射及內(nèi)耳薄層CT掃描,除外耳部疾患及內(nèi)耳畸形,全麻后迅速斷頭取出左側(cè)顳骨,打開聽泡,暴露耳蝸,并灌注及固定,經(jīng)修剪、脫鈣、脫水、透明、浸蠟、包埋、定位等步驟后行石蠟連續(xù)切片及排序,切片厚度0.6×10-5 m,固定后染色、封片。對切片進行連續(xù)攝像,獲得一整套豚鼠內(nèi)耳組織切片的圖像資料,將圖像導(dǎo)入Photoshop軟件,進行去色、調(diào)整灰度及對比度等處理后,利用mimics軟件識別邊界并標(biāo)定,獲得邊界點的三維坐標(biāo),將坐標(biāo)導(dǎo)入Hypermesh軟件建立網(wǎng)格化模型,利用ANSYS有限元軟件進行重建,得到豚鼠耳蝸膜結(jié)構(gòu)的三維有限元模型,應(yīng)用有限元方法,求解基底膜簡化模型的模態(tài)。 結(jié)果: 1.通過組織連續(xù)石蠟切片及攝像,獲取了一整套豚鼠耳蝸二維連續(xù)切片的圖像信息。 2.利用石蠟連續(xù)切片并結(jié)合有限元軟件,建立了豚鼠耳蝸的三維有限元模型,該模型清晰地顯示耳蝸的空間結(jié)構(gòu)特性,具有實際意義及應(yīng)用價值。 3.建立了基底膜三維重建模型,利用ANSYS軟件求解基底膜的模態(tài),獲得了了豚鼠基底膜的前十階模態(tài)。 結(jié)論: 1.基于組織連續(xù)切片的計算機三維重建,既具備切片的細節(jié)性,又能反映其解剖結(jié)構(gòu)的空間特性,是一種提高耳蝸和顳骨形態(tài)學(xué)研究水平的方法。 2.通過組織連續(xù)石蠟切片技術(shù)并結(jié)合ANSYS軟件,能夠?qū)崿F(xiàn)耳蝸的三維重建,為耳蝸內(nèi)相關(guān)結(jié)構(gòu)與功能的互動機制數(shù)值模型的研究提供基礎(chǔ)。 3.依據(jù)耳蝸基底膜固有的動力學(xué)屬性,結(jié)合組織連續(xù)切片及ANSYS軟件,建立了耳蝸基底膜的三維重建模型,通過求解模態(tài),加深了對基底膜在聽覺傳導(dǎo)過程中作用機制的理解,為內(nèi)耳疾病的研究提供了量化分析平臺。
[Abstract]:Objective: 1. The three-dimensional reconstruction of cochlea based on tissue serial slice and finite element software makes the macroscopic anatomical structure clearly displayed, and the interactive mechanism and morphology of organism structure and function are clarified. The study of anatomy and other fields is of great significance. 2. Through the three-dimensional reconstruction of the cochlea, not only the complex anatomical structure of the cochlea can be accurately displayed, but also the multiple angles of view can be rotated, and the exact anatomical parameters such as length, area, volume and angle can be obtained. It provides a quantitative analysis platform for the basic research of pathophysiology and pathogenesis of inner ear diseases, and also provides a quantitative analysis platform for clinical selection of optimal surgical path and cochlear implant. 3. Through the three-dimensional reconstruction of cochlea, we can understand the relative position of cochlea and adjoining structure or even the head directly, and at the same time, it provides a method reference for the further realization of 3D reconstruction of other tissues and organs. 4. Based on three-dimensional reconstruction of cochlea, a numerical model of basal membrane of cochlea was established by using finite element software. The structural characteristics of the basal membrane of the cochlea were discussed and modal analysis was carried out, which provided a basis for the numerical simulation of the inner ear function. Materials and methods: a healthy adult guinea pig was treated with electroauroscope, auditory brainstem response, otoacoustic emission and thin layer CT scan of inner ear, excluding ear diseases and deformity of inner ear. After general anesthesia, left temporal bone was taken out quickly, auditory bubble was opened and cochlea was exposed. After pruning, decalcification, dehydration, transparency, wax immersion, embedding and positioning, paraffin sections were continuously sliced and sequenced. The thickness of sections was 0.6 脳 10 ~ (-5) m. A whole set of image data of guinea pig inner ear tissue slice was obtained by continuous camera. The image was imported into Photoshop software. After decolorization, gray scale and contrast adjustment were processed, the boundary was recognized and calibrated by mimics software. The 3D coordinates of the boundary point were obtained, the coordinates were imported into the Hypermesh software to establish the mesh model, and the ANSYS finite element software was used to reconstruct the 3D finite element model of the cochlea membrane structure of guinea pig, and the finite element method was used. The mode of simplified model of basement membrane is solved. Results: 1. A whole set of image information of 2-D continuous slice of guinea pig cochlea was obtained by tissue continuous paraffin section and camera. 2. A three-dimensional finite element model of guinea pig cochlea was established by using paraffin serial section and finite element software. The model clearly shows the spatial structure of the cochlea and has practical significance and application value. 3. The 3D reconstruction model of basement membrane was established, and the first ten modes of guinea-pig basement membrane were obtained by using ANSYS software to solve the mode of basement membrane. Conclusion: 1. The computer 3D reconstruction based on tissue serial section has not only the detail of the slice but also the spatial characteristics of its anatomical structure. It is a method to improve the research level of the morphology of cochlea and temporal bone. 2. The 3D reconstruction of cochlea can be realized by the technique of tissue continuous paraffin section and ANSYS software, which provides the basis for the study of the interactive mechanism of structure and function in cochlea. 3. According to the inherent dynamic properties of the basal membrane of cochlea, the 3D reconstruction model of the basal membrane of cochlea was established by combining with the tissue serial slice and ANSYS software. By solving the mode, the mechanism of the basement membrane acting on the auditory conduction process was further understood. It provides a quantitative analysis platform for the study of inner ear disease.
【學(xué)位授予單位】：大連醫(yī)科大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：R764

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本文編號：2338761