在整形外科手术中软组织预测:通过解剖细节提高准确性
Federica Ruggiero1, Alessandro Borghi2, Mirko Bevini3
1DIBINEM, Alma Mater Studiorum University of Bologna, Bologna, Italy.
PloS one
|November 27, 2023
概括
这项研究通过创建特定患者的模型,改进了整形手术的3D虚拟手术模拟. 包括肌肉数据显著提高了预测软组织变化的准确性,这是当前方法的一个关键挑战.
科学领域:
- 面外科手术 面外科手术
- 生物医学工程 生物医学工程
- 计算建模 计算建模
背景情况:
- 三维虚拟模拟是在面外科手术中建立的.
- 目前商业软件在准确预测软组织变化方面存在局限性.
- 准确的软组织预测对于成功的整形手术结果至关重要.
研究的目的:
- 开发一个解剖学上详细的,针对患者的数值模型,用于模拟在整形手术中的软组织变化.
- 评估将肌肉特性纳入有限元模型 (FEM) 的影响,以提高模拟精度.
- 根据术后患者数据验证模型.
主要方法:
- 使用圆束计算机断层扫描 (CBCT) 为硬组织和磁共振成像 (MRI) 为软组织 (肌肉,皮肤) 生成特定患者的3D模型.
- 采用有限元模型 (FEM) 来模拟术后软组织变化.
- 将一个同质的模型 (均的材料特性) 与一个包含肌肉数据和度变化的模型进行比较,该模型根据术后CBCT扫描进行了验证.
- 利用实验设计 (DoE) 来分析肌肉存在和性的影响.
主要成果:
- 同质模型显示,与实际患者表面相比,中面区域的定量距离误差为0.55 mm (SD 2.9 mm).
- 将肌肉纳入数值模拟表明软组织预测的质量有所改善.
- 评估了对中脸部区域的特定肌肉效应.
结论:
- 包括肌肉在整形外科的数值模拟中提高了模拟质量.
- 结合硬和软组织数据的特定患者的3D模型对于准确的外科手术规划至关重要.
- 这种方法为克服当前虚拟手术模拟软件的局限性提供了一条途径.
