CN113197664B - 一种基于奇异排除的滑膜炎压痛点具体位置定量分析方法 - Google Patents

一种基于奇异排除的滑膜炎压痛点具体位置定量分析方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于奇异排除的滑膜炎压痛点具体位置定量分析方法，该方法包括如下步骤：S1.CT点云数据的三维重构；S2.粗选压痛点位置中奇异区域的排除；S3.竖直方向精选应力集中区域的确定；S4.融合水平、竖直两向精选压痛点的水平区域确定；S5.精选穿刺深度的确定；该方法定位、检测精度高，具有很好的应用价值。

Description

一种基于奇异排除的滑膜炎压痛点具体位置定量分析方法
技术领域
本发明涉及滑膜炎压痛点具体位置参数确定方法，特别涉及基于奇异排除的滑膜炎压痛点具体位置定量分析方法。
背景技术
滑膜是关节囊的内层。它的主要功能是制造和调节滑液，从而使关节面在磨动时更滑润。滑膜炎是机体免疫系统的反应变化而产生的一种炎症。它会导致关节疼痛，并伴有肿胀以及活动受限。若症状严重的甚至使滑膜失去功能，导致行走困难。对于滑膜炎这一关节性炎症，关节腔穿刺是常见的诊断和治疗技术。但是由于缺少相关的理论指导，医护人员在治疗的时候无法确定适宜的精度，只能依赖过往的经验，这很容易形成病理积液无法完全抽取出来的问题，对治疗效果造成了一定影响。
发明内容
发明目的：本发明目的是提供一种基于奇异排除的滑膜炎压痛点具体位置定量分析方法，该方法精确高效。
技术方案：本发明提供一种基于奇异排除的滑膜炎压痛点具体位置定量分析方法，包括如下步骤：
S1、CT点云数据的三维重构；
S2、粗选压痛点位置中奇异区域的排除；
S3、竖直方向精选应力集中区域的确定；
S4、融合水平、竖直两向精选压痛点的水平区域确定；
S5、精选穿刺深度的确定。
进一步地，CT点云数据的三维重构：
通过CT检查方式对滑膜炎症区域进行扫描，将CT切片数据用SOLIDWORKS软件重构，转化为三维.Prt数据。用ANSYS中的网格划分器对导入的.Prt模型进行网格划分，在前处理模块设置好它的约束条件并施加载荷，对后处理结果求解，得到具体参数，包括：网格修正系数δ，腔内容积V，水平单向应力σi，水平粗选压痛点i，每个粗选压痛点的应力集中系数Ki，并确定它的量化区域。在ANSYS软件中对i个粗选压痛点附近的应力状态进行分析，取每个应力集中点的区域位置作为压痛点的具体位置。其中，i＝1，2，3......N，N为粗选压痛点的总数量。
进一步地，粗选压痛点位置中奇异区域的排除：
在S1中重构的三维.Prt数据基础上回归处理，得到新的CT数据，将其与原始CT数据进行对比，确定并筛选出模型重构过程中存在差异的点。在粗选压痛点中排除存在差异的点，对精选之后的压痛点重新编号为j，并确定精选后的水平单向应力σj及压痛点的应力集中系数Kj。其中，j＝1，2，3......M，M为精选压痛点的总数量。
进一步地，竖直方向精选应力集中区域的确定：
在S2分析的精选压痛点j的基础上，在前处理模块设置边界条件，施加均布拉力，执行求解，得到竖直单向应力εj以及竖直单向应力集中系数Gj，并确定其量化区域。其中，j＝1，2，3......M，M为精选压痛点的总数量。
进一步地，融合水平、竖直两向精选压痛点的水平区域确定：
在S3求解的竖直单向应力εj以及应力集中系数Gj基础上，对水平方向应力比例系数α、竖直方向应力比例系数β进行求解，
Figure BDA0003034920650000021
Figure BDA0003034920650000022
其中，σj为精选后的水平单向应力，εj为竖直单向应力，j为编号，j＝1，2，3......M，M为精选压痛点的总数量。
根据式(1)、(2)求解以单向应力为主的每个压痛点综合应力λj，
Figure BDA0003034920650000023
其中，α为水平方向应力比例系数，β为竖直方向应力比例系数；Kj为压痛点的应力集中系数，Gj为竖直单向应力集中系数；δ为网格修正系数，γ为材质修正系数，0-20岁常取值0.97，20-50岁常取值1.06，50岁以上常取值1.23；μ为环境修正系数，春季常取值1.09，夏季常取值1.2，秋季常取值1.03，冬季常取值0.8。j为编号，j＝1，2，3......M，M为精选压痛点的总数量。
当压痛点综合应力λj为最大值时，取该压痛点的水平位置为滑膜炎治疗的最适穿刺水平位置。
进一步地，精选穿刺深度的确定：
在S4求解的压痛点综合应力λj基础上，获得深度修正系数Hj，
Figure BDA0003034920650000031
其中，V为腔内容积，λj为压痛点综合应力，C(λj)max为所有压痛点综合应力中的最大值；j为编号，j＝1，2，3......M，M为精选压痛点的总数量。
然后根据式(4)对精选穿刺深度Dj进行求解，
Dj＝3Hjλj (5)
其中，Hj为深度修正系数，λj为压痛点综合应力，j为编号，j＝1，2，3......M，M为精选压痛点的总数量。
取精选穿刺深度Dj的最大值作为滑膜炎治疗的最适穿刺深度位置。
有益效果：本发明专利将生物力学、压痛点疗法与计算机知识相结合，精确高效地分析穿刺治疗的最佳区域，为医护人员提供了科学有用的理论指导，更好地提高了治疗效果。
附图说明
图1为本发明的流程框图。
具体实施方式
如图1所示，本实施例基于一种基于奇异排除的滑膜炎压痛点具体位置定量分析方法，包括以下步骤：
S1.CT点云数据的三维重构：
通过CT检查方式对滑膜炎症区域进行扫描，将CT切片数据用SOLIDWORKS软件重构，转化为三维.Prt数据。用ANSYS中的网格划分器对导入的.Prt模型进行网格划分，在前处理模块设置好它的约束条件并施加载荷，对后处理结果求解，得到具体参数，包括：网格修正系数δ，腔内容积V，水平单向应力σi，水平粗选压痛点i，每个粗选压痛点的应力集中系数Ki，并确定它的量化区域。在ANSYS软件中对i个粗选压痛点附近的应力状态进行分析，取每个应力集中点的区域位置作为压痛点的具体位置。其中，i＝1，2，3......N，N为粗选压痛点的总数量。
S2.粗选压痛点位置中奇异区域的排除：
在S1中重构的三维.Prt数据基础上回归处理，得到新的CT数据，将其与原始CT数据进行对比，确定并筛选出模型重构过程中存在差异的点。在粗选压痛点中排除存在差异的点，对精选之后的压痛点重新编号为j，并确定精选后的水平单向应力σj及压痛点的应力集中系数Kj。其中，j＝1，2，3......M，M为精选压痛点的总数量。
S3.竖直方向精选应力集中区域的确定：
在S2分析的精选压痛点j的基础上，在前处理模块设置边界条件，施加均布拉力，执行求解，得到竖直单向应力εj以及竖直单向应力集中系数Gj，并确定其量化区域。其中，j＝1，2，3......M，M为精选压痛点的总数量。
S4.融合水平、竖直两向精选压痛点的水平区域确定：
在S3求解的竖直单向应力εj以及应力集中系数Gj基础上，对水平方向应力比例系数α、竖直方向应力比例系数β进行求解，
Figure BDA0003034920650000041
Figure BDA0003034920650000042
其中，σj为精选后的水平单向应力，εj为竖直单向应力，j为编号，j＝1，2，3......M，M为精选压痛点的总数量。
根据式(1)、(2)求解以单向应力为主的每个压痛点综合应力λj，
Figure BDA0003034920650000051
其中，α为水平方向应力比例系数，β为竖直方向应力比例系数；Kj为压痛点的应力集中系数，Gj为竖直单向应力集中系数；δ为网格修正系数，γ为材质修正系数，0-20岁常取值0.97，20-50岁常取值1.06，50岁以上常取值1.23；μ为环境修正系数，春季常取值1.09，夏季常取值1.2，秋季常取值1.03，冬季常取值0.8。j为编号，j＝1，2，3......M，M为精选压痛点的总数量。
当压痛点综合应力λj为最大值时，取该压痛点的水平位置为滑膜炎治疗的最适穿刺水平位置。
S5.精选穿刺深度的确定：
在S4求解的压痛点综合应力λj基础上，获得深度修正系数Hj，
Figure BDA0003034920650000052
其中，V为腔内容积，λj为压痛点综合应力，C(λj)max为所有压痛点综合应力中的最大值；j为编号，j＝1，2，3......M，M为精选压痛点的总数量。
然后根据式(4)对精选穿刺深度Dj进行求解，
Dj＝3Hjλj (5)
其中，Hj为深度修正系数，λj为压痛点综合应力，j为编号，j＝1，2，3......M，M为精选压痛点的总数量。
取精选穿刺深度Dj的最大值作为滑膜炎治疗的最适穿刺深度位置。

Claims (5)

1.一种基于奇异排除的滑膜炎压痛点具体位置定量分析方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、CT点云数据的三维重构；
S2、粗选压痛点位置中奇异区域的排除；
S3、竖直方向精选应力集中区域的确定；
S4、融合水平、竖直两向精选压痛点的水平区域确定；
S5、精选穿刺深度的确定：在S4求解的压痛点综合应力λj基础上，获得深度修正系数Hj，
Figure FDA0003775201260000011
其中，V为腔内容积，λj为压痛点综合应力，C(λj)max为所有压痛点综合应力中的最大值；j为编号，j＝1，2，3......M，M为精选压痛点的总数量，
然后根据式(4)对精选穿刺深度Dj进行求解，
Dj＝3Hjλj (5)
其中，Hj为深度修正系数，λj为压痛点综合应力，j为编号，j＝1，2，3......M，M为精选压痛点的总数量，取精选穿刺深度Dj的最大值作为滑膜炎治疗的最适穿刺深度位置。
2.根据权利要求1所述的基于奇异排除的滑膜炎压痛点具体位置定量分析方法，其特征在于：步骤S1三维重构过程如下：通过CT检查方式对滑膜炎症区域进行扫描，将CT切片数据用SOLIDWORKS软件重构，转化为三维.Prt数据，用ANSYS中的网格划分器对导入的.Prt模型进行网格划分，在前处理模块设置好它的约束条件并施加载荷，对后处理结果求解，得到具体参数，包括：网格修正系数δ，腔内容积V，水平单向应力σi，水平粗选压痛点i，每个粗选压痛点的应力集中系数Ki，并确定它的量化区域，在ANSYS软件中对i个粗选压痛点附近的应力状态进行分析，取每个应力集中点的区域位置作为压痛点的具体位置，其中，i＝1，2，3......N，N为粗选压痛点的总数量。
3.根据权利要求2所述的基于奇异排除的滑膜炎压痛点具体位置定量分析方法，其特征在于：步骤S2排除过程如下：在S1中重构的三维.Prt数据基础上回归处理，得到新的CT数据，将其与原始CT数据进行对比，确定并筛选出模型重构过程中存在差异的点，在粗选压痛点中排除存在差异的点，对精选之后的压痛点重新编号为j，并确定精选后的水平单向应力σj及压痛点的应力集中系数Kj，其中，j＝1，2，3......M，M为精选压痛点的总数量。
4.根据权利要求3所述的基于奇异排除的滑膜炎压痛点具体位置定量分析方法，其特征在于：步骤S3确定过程如下：在S2分析的精选压痛点j的基础上，在前处理模块设置边界条件，施加均布拉力，执行求解，得到竖直单向应力εj以及竖直单向应力集中系数Gj，并确定其量化区域，其中，j＝1，2，3......M，M为精选压痛点的总数量。
5.根据权利要求4所述的基于奇异排除的滑膜炎压痛点具体位置定量分析方法，其特征在于：步骤S4确定过程如下：在S3求解的竖直单向应力εj以及应力集中系数Gj基础上，对水平方向应力比例系数α、竖直方向应力比例系数β进行求解，
Figure FDA0003775201260000021
Figure FDA0003775201260000022
其中，σj为精选后的水平单向应力，εj为竖直单向应力，j为编号，j＝1，2，3......M，M为精选压痛点的总数量，
根据式(1)、(2)求解以单向应力为主的每个压痛点综合应力λj，
Figure FDA0003775201260000023
其中，α为水平方向应力比例系数，β为竖直方向应力比例系数；Kj为压痛点的应力集中系数，Gj为竖直单向应力集中系数；δ为网格修正系数，γ为材质修正系数，对于两个修正系数，0-20岁取值0.97，20-50岁取值1.06，50岁以上取值1.23；μ为环境修正系数，春季取值1.09，夏季取值1.2，秋季取值1.03，冬季取值0.8，j为编号，j＝1，2，3......M，M为精选压痛点的总数量，
当压痛点综合应力λj为最大值时，取该压痛点的水平位置为滑膜炎治疗的最适穿刺水平位置。
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