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作者：付茂庆南方医科大学

学位级别：硕士

背景对于因颈椎退行性变而导致的颈椎疾病,常常需要外科手术治疗。根据相关生物力学及临床研究报道,由于颈椎后路经椎弓根螺钉内固定是颈椎三柱固定,这种固定方式具有很好的生物力学稳定性能。但后路固定需要充分剥离颈椎后部的肌肉组织... 详细信息

背景对于因颈椎退行性变而导致的颈椎疾病,常常需要外科手术治疗。根据相关生物力学及临床研究报道,由于颈椎后路经椎弓根螺钉内固定是颈椎三柱固定,这种固定方式具有很好的生物力学稳定性能。但后路固定需要充分剥离颈椎后部的肌肉组织,从而引起一系列并发症,如肌筋膜痛、术后相关颈部轴性症状及颈部疼痛。相反,颈前路手术具有手术创伤小、对椎旁肌无破坏、松解彻底等优点。但目前颈椎前路固定系统多为椎体固定,其生物力学性能相对较弱,可导致较高的手术失败率。尤其对于多节段的椎体损伤,虽然前后路联合手术比较能取得令人满意的手术效果,但它需要后路辅助手术,从而导致相关手术并发症发生率的明显升高。随着研究的深入有学者报道了颈椎前路经椎弓根螺钉固定术(ATPS)在临床上的应用,分别对不同病人进行了1到3节段不等的椎体次全切术后,在可视化条件下将腓骨移植到颈椎上植骨并进行了颈椎前路经椎弓根螺钉内固定;又有研究证明了ATPS在解剖学上的可行性,并发现颈椎前路经椎弓根螺钉内固定的拔出力比经椎体螺钉固定效果要好。可以说ATPS技术既具备后路椎弓根固定的生物力学优点,又具有前路手术外科学上的优点。正是因为ATPS能提高颈椎前路手术固定的初始结构稳定性,因此可以认为它是多节段严重颈椎损伤前路手术治疗时的最佳手术方案。如何准确进钉是影响ATPS在临床上推广应用的关键因素。经报道,采用X线透视辅助颈椎前路经椎弓根置钉在轴平面上准确率是78.3%。另外有报道在椎体轴向面透视图像辅助下,成功进行了颈椎病人的颈椎前路经椎弓根螺钉内固定。但是其样本量偏小,并且此种手术方法需要大量时间以及经验丰富的外科医生。另外一项技术电导技术(ECD)也获得了很高的进钉准确率;电导技术的原理是依靠骨组织的不同物理属性以防止螺钉在椎弓根内走行时穿透致密的皮质骨。利用三维重建技术、计算机辅助设计技术(CAD)以及快速成型技术(RP)构建的个性化导航模板能帮助螺钉进入椎弓根并且具备很好的准确度。然而,这些技术目前只在后路经椎弓根螺钉内固定手术中应用,还未应用于前路经椎弓根内固定手术。除此之外,这些模板所使用的材料如光敏树脂有很明显的细胞毒性,在外科钻孔过程中,由于电钻的摩擦,导航模板会产生一定的粉末,而这些粉末将直接与伤口区域接触,如果这些粉末不能完全冲洗干净的话会对人体健康造成潜在的危险。因此,在颈椎前路经椎弓根螺钉内固定术中,如何准确置入螺钉以及使用生物相容性好的材料仍是一个很大的难题。为解决这些问题,本研究将采用三维重建技术、快速成型技术、逆向工程技术等技术来构建一种适用于ATPS手术的生物相容性好的个性化导航模板,这是一种全新的手术策略;并且我们评估了这种个性化导航模板辅助置钉的精确度。目的鉴于颈椎三柱固定的良好生物力学性能以及颈前路椎体固定相对不稳定性,颈椎前路经椎弓根螺钉内固定术(ATPS)对于多节段颈椎损伤的手术治疗就成了比较理想的选择;但是颈椎前路经椎弓根螺钉内固定术(ATPS)螺钉的准确置入仍面临着很大困难。针对此问题,我们将探讨一种生物相容性好的个性化导航模板来辅助进行颈椎前路经椎弓根螺钉内固定螺钉的置入并进行精确性分析。方法1.尸体颈椎标本24个颈椎标本(C2-C7)来自4具尸体(3具为男性,1具为女性,年龄在52到68岁之间,平均年龄61.5岁)。所有样本都用64位CT (Philips, Eindhoven, The Netherlands)扫描。平面像素值为0.5mm,层厚0.705mm。所有24个颈椎标本的48个椎弓根经CT扫描检查显示没有明显骨缺损。以下内容分两部分介绍：1.个性化导航模板的设计与制作;2.体外尸体标本实验与精确性分析1.个性化导航模板的设计与制作1.1设计带有虚拟置钉轨道的颈椎三维模型将颈椎标本CT扫描数据导入Mimics软件14.11(Materialise Corp., Leuven,Belgium),用“阈值分割”、“区域增长”等交互性图像处理策略来分割颈椎轮廓以获得三维重建模型,此三维模型均来自二维CT图像。利用电脑辅助设计软件UG6.0软件设计直径2mm圆柱形轨道,再将此轨道以stl格式导入Mimics软件,在Mimics软件中,圆柱形轨道能任意调动位置以及进行旋转。然后通过视觉观察确保圆柱形轨道位于椎弓根中央。随后利用Geomagic软件中布尔操作的减法运算构建出带有双侧虚拟置针轨道的颈椎模型,将所获模型以STL格式(此格式能支持多种软件并广泛应用于快速成型与计算机辅助制造技术)保存在group1.1.2生物相容性钻孔模板构建将以上所得STL格式颈椎数据导入Zprint7.10(Z Corporation, Burlington, MA)软件进行虚拟切割,厚度为0.0875mm,后转移到Spectrum Z510进行快速

关键词：颈椎前路生物安全导航模板精确性

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环钻法分层植骨在胫骨平台塌陷骨折治疗中的应用

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中华创伤骨科杂志 2015年第4期17卷 354-356页

作者：张勇曹吉烈张军王君清胡延春付茂庆济南市第五人民医院骨科 250022 南方医科大学人体解剖学教研室

目的探讨环钻法分层植骨在内固定治疗胫骨平台塌陷骨折中的应用价值. 方法回顾性分析2008年6月至2013年10月采用环钻法复位分层植骨内固定手术治疗的42例胫骨平台塌陷骨折患者资料,男29例,女13例;年龄19～72岁,平均38.6岁.骨折根据Sch... 详细信息

目的探讨环钻法分层植骨在内固定治疗胫骨平台塌陷骨折中的应用价值. 方法回顾性分析2008年6月至2013年10月采用环钻法复位分层植骨内固定手术治疗的42例胫骨平台塌陷骨折患者资料,男29例,女13例;年龄19～72岁,平均38.6岁.骨折根据Schatzker分型[s]：Ⅱ型15例,Ⅲ型7例,Ⅳ型11例,Ⅴ型9例.所有患者分别于术后3d、1个月、3个月、6个月、12个月摄膝关节正、侧位X线片,观察骨折愈合情况及是否有胫骨平台骨折再塌陷现象.术后6个月根据美国纽约特种外科医院（HSS）膝关节评分系统[6-8]评定膝关节功能恢复情况.结果所有患者术后获5 ～32个月（平均16个月）随访.所有患者骨折均一期愈合,植骨融合率为100％,无植骨排异反应发生.术后3d、1个月、3个月、6个月、12个月膝关节正、侧位X线片均示无胫骨平台骨折再塌陷现象.术后6个月根据HSS膝关节评分系统评定膝关节功能：优9例,良26例,中5例,差2例,优良率为83.3％. 结论环钻法分层植骨内固定治疗胫骨平台塌陷骨折是一种操作简单、安全有效的方法.

关键词：胫骨骨折固定术,内假体和植入物环钻法 @@

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五指山小型猪肝脏的三维数字化建模

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南方医科大学学报 2015年第9期35卷 1362-1365页

作者：张立力肖菊姣许广威孔祥雪付茂庆王张林李鉴轶南方医科大学护理学院广东广州510515 南方医科大学人体解剖学教研室//广东省医学生物力学重点实验室广东广州510515

目的建立五指山小型猪肝脏的三维数字化模型,并进行肝脏相关术式的虚拟设计,为肝切除术培训提供参考模型。方法用过氯乙烯乙酸乙酯材料混合氧化铅灌注胆总管、肝总动脉,牙托材料混合氧化铅灌注肝静脉、门静脉。对灌注后的肝脏标本进行C... 详细信息

目的建立五指山小型猪肝脏的三维数字化模型,并进行肝脏相关术式的虚拟设计,为肝切除术培训提供参考模型。方法用过氯乙烯乙酸乙酯材料混合氧化铅灌注胆总管、肝总动脉,牙托材料混合氧化铅灌注肝静脉、门静脉。对灌注后的肝脏标本进行CT扫描,所获得的数据用mimics软件进行三维重建,并设计肝切除术的断层图像。用浓盐酸腐蚀灌注标本,制作小型猪肝内管道结构铸型标本。结果铸型标本轮廓较饱满,管道末梢细密,可显示门静脉、肝静脉的5~6级分支,肝动脉、胆管的3~4级分支。三维数字化模型立体感强,可清晰显示肝静脉、门静脉的3~4级分支,肝动脉、胆管的2~3级分支。三维数字化模型显示的分级数比铸型标本少,但能显示的管道结构分布走行情况与铸型标本相同。虚拟切割肝组织,可清晰显示肝断面的管道结构与肝脏软组织的空间位置关系。结论三维数字化模型可清晰立体地显示肝脏内部管道结构的分布走行,虚拟术式设计可提供大致的肝脏断面管道结构分布情况,为腹腔镜肝切除术培训提供数字化参考模型。

关键词：三维重建培训铸型标本腹腔镜肝切除术

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3D打印技术在快速治疗老年股骨转子间骨折医患沟通中的应用

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中国临床解剖学杂志 2021年第4期39卷 480-483页

作者：梁国光付茂庆刘永明黄冠就唐理英徐亚非南方医科大学第七附属医院骨科广东佛山528000

目的探讨3D打印技术在快速治疗老年股骨转子间骨折医患沟通中的应用效果。方法选取2018年7月~2019年4月本院老年髋部中心30例老年股骨转子间骨折拟行PFNA内固定手术治疗的患者。经签署知情同意书,利用随机数表将患者分成实验组和对照组... 详细信息

目的探讨3D打印技术在快速治疗老年股骨转子间骨折医患沟通中的应用效果。方法选取2018年7月~2019年4月本院老年髋部中心30例老年股骨转子间骨折拟行PFNA内固定手术治疗的患者。经签署知情同意书,利用随机数表将患者分成实验组和对照组,每组15例。实验组采用3D打印模型进行术前沟通,对照组采用常规术前沟通方法,分别进行术前医患沟通调查问卷信息采集,记录手术时机(入院到手术的间隔天数)、手术时间、出血量等,并进行统计分析。结果术前应用3D打印模型进行医患沟通,患者对病情、手术方案、护理等方面的理解有明显优势,患者满意度较高;实验组从入院到手术间隔时间明显较短,为(2.92±1.16)d,对照组(4.36±2.10)d,P<0.05。结论3D打印技术在快速治疗老年股骨转子间骨折医患沟通方面有显著效果,缩短术前间隔时间,提高患者满意度。

关键词： 3D打印快速治疗股骨转子间骨折医患沟通

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腓骨骨折或缺损对下肢功能影响的研究进展

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中国临床解剖学杂志 2017年第1期35卷 109-111页

作者：王乙琲许道荣付茂庆钱蕾江春宇欧阳钧南方医科大学人体解剖学教研室广东省医学生物力学重点实验室广州510515

传统解剖学观念认为腓骨的主要功能是组成踝关节及作为肌肉附着点,而胫骨单独承担膝关节传递至踝关节的重力,腓骨鲜有承重作用[1]。因此腓骨作为＂非承重＂骨,当发生骨折或缺损造成其连续性缺失时,除远端腓骨骨折外,临床上多数情况下可... 详细信息

传统解剖学观念认为腓骨的主要功能是组成踝关节及作为肌肉附着点,而胫骨单独承担膝关节传递至踝关节的重力,腓骨鲜有承重作用[1]。因此腓骨作为＂非承重＂骨,当发生骨折或缺损造成其连续性缺失时,除远端腓骨骨折外,临床上多数情况下可不行腓骨骨折固定或缺损修复[2]。与此同时,腓骨因其丰富的血供及良好的几何形态等特点作为自体骨移植骨供体,广泛应用于修复骨缺损并取得了显著疗效。

关键词：腓骨骨折下肢功能自体骨移植下肢负重附着点骨缺损解剖学研究近端腓骨远端胫腓连结

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生物安全性的下颈椎后路经椎弓根固定的个性化导航模板研究

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中国临床解剖学杂志 2012年第5期30卷 509-512页

作者：宋柯付茂庆孔祥雪梁栋柱林荔军黄志平李鉴轶欧阳钧南方医科大学人体解剖学教研室广东省医学生物力学重点实验室广州510515 南方医科大学附属珠江医院骨科广州510282 南方医科大学附属珠江医院影像中心广州510282

目的设计制作生物安全性的下颈椎个性化导航模板,并评价其精度。方法选取4具下颈椎防腐标本,CT扫描后,利用三维重建及快速成型技术设计制作生物安全性的后路经椎弓根个性化导航模板,在标本上辅助克氏针置入。再次CT扫描并三维重建,计算... 详细信息

目的设计制作生物安全性的下颈椎个性化导航模板,并评价其精度。方法选取4具下颈椎防腐标本,CT扫描后,利用三维重建及快速成型技术设计制作生物安全性的后路经椎弓根个性化导航模板,在标本上辅助克氏针置入。再次CT扫描并三维重建,计算实际克氏针与虚拟克氏针的位置参数,通过配对样本T检验检测两者之间的差异;并计算虚拟克氏针与实际克氏针的位置偏差。结果虚拟和实际克氏针在X、Y、Z轴的位移和旋转均无统计学差异(P>0.05);实际克氏针与虚拟克氏针之间的偏差,X、Y、Z轴的位移偏差分别为(1.58±0.66)、(1.96±0.84)、(2.33±1.15)mm;X、Y、Z轴的旋转偏差分别为(1.43±1.18)°、(2.43±1.67)°、(1.14±0.50)°。结论本研究提出了一种可行的新型生物安全的导航模板的制作方法,其造型及精度尚需进一步改进。

关键词：下颈椎导航模板椎弓根固定生物安全性快速成型

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腹腔镜肝切除术培训模型的构建

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中国临床解剖学杂志 2015年第2期33卷 141-143页

作者：肖菊姣孔祥雪付茂庆游辅宇王张林李鉴轶南方医科大学人体解剖学教研室广东省医学生物力学重点实验室广州510515

目的应用离体猪肝构建简单、经济、能模拟出血和胆漏的腹腔镜肝切除术培训模型,并对培训模型进行评价。方法将新鲜的保留肝门和小段肝后下腔静脉的猪肝放置在组装的腹腔镜培训装置中,用红色明胶液体灌注肝静脉、门静脉、肝动脉以模拟肝... 详细信息

目的应用离体猪肝构建简单、经济、能模拟出血和胆漏的腹腔镜肝切除术培训模型,并对培训模型进行评价。方法将新鲜的保留肝门和小段肝后下腔静脉的猪肝放置在组装的腹腔镜培训装置中,用红色明胶液体灌注肝静脉、门静脉、肝动脉以模拟肝脏血流,黄色明胶液体灌注胆总管模拟肝脏胆汁。首先由3名腹腔镜专家对此模型进行各种方式的肝切除操作并提出改进意见,结合专家意见,对模型进行改进。其次,由6名具有腹腔镜经验的肝胆外科医生对最终模型进行肝切除操作,用5分量表对最终模型的解剖结构、质地、血流情况等指标进行评分。结果与真实手术环境相比,对最终模型解剖结构的评分是4.6±0.3,质地的评分是4.9±0.1,血流情况评分是4.7±0.3,胆漏情况评分是4.6±0.2。结论此培训模型构建简单、经济、能较真实的模拟术中出血、胆漏,可以用于腹腔镜肝切除术的高级培训。

关键词：肝切除术腹腔镜手术培训模型

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基于分解和频域特征提取的多变量长时间序列预测模型

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计算机应用 2024年

作者：范艺扬张洋曾尚曾渝付茂栗中国科学院成都计算机应用研究所深圳市中钞科信金融科技有限公司中国科学院大学计算机科学与技术学院

针对现有基于Transformer的多变量长时预测模型主要从时域中提取特征，难以直接从长时间序列分散的时间点中找出可靠依赖关系的问题，提出了一种新的基于分解和频域特征提取的模型。首先提出了基于频域的周期项-趋势项分解的方法，降低... 详细信息

针对现有基于Transformer的多变量长时预测模型主要从时域中提取特征，难以直接从长时间序列分散的时间点中找出可靠依赖关系的问题，提出了一种新的基于分解和频域特征提取的模型。首先提出了基于频域的周期项-趋势项分解的方法，降低了分解过程的时间复杂度；其次在利用周期项-趋势项分解提取序列趋势性特征的基础上，利用基于Gabor变换进行频域特征提取的Transformer网络捕捉周期性的依赖，提高了预测的稳定性和鲁棒性。在5个基准数据集上进行了实验，结果显示，与现有先进的方法相比，所提出的模型在多变量长时间序列预测上的均方误差(MSE)平均减少7.4%，最高减少18.9%，表明所提模型有效提升了预测精度。

关键词：多变量长时间序列预测频域特征提取 Gabor变换 Transformer 时间序列深度学习

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基于多尺度门控膨胀卷积网络的时间序列预测算法

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计算机应用 2024年

作者：曾渝张洋曾尚付茂栗何启学曾林隆中国科学院成都计算机应用研究所中国科学院大学计算机科学与技术学院深圳市中钞科信金融科技有限公司

针对当前时间序列预测任务存在高维特征、大规模数据以及对预测准确性高要求等问题，提出一种基于多尺度趋势-周期分解的多头门控膨胀卷积网络模型。该模型采用多尺度分解方法，将原始协变量序列和预测变量序列分解为各自的趋势项和周... 详细信息

针对当前时间序列预测任务存在高维特征、大规模数据以及对预测准确性高要求等问题，提出一种基于多尺度趋势-周期分解的多头门控膨胀卷积网络模型。该模型采用多尺度分解方法，将原始协变量序列和预测变量序列分解为各自的趋势项和周期项，从而实现独立的预测。对于周期项，引入多头门控膨胀卷积网络的编码器，以提取各自的周期信息。在解码器阶段，使用交叉注意力机制进行通道信息的交互融合，将预测变量的周期信息采样对齐后通过时间注意力与通道融合信息进行周期预测；对于趋势项，采用自回归方式进行趋势预测，最终通过与周期预测结果相加得到最终的预测序列。与长短期记忆(LSTM)、Informer等多个主流基准模型进行比较，所提模型在ETTm1、ETTh1等5个数据集上的均方误差(MSE)平均下降了19.2%～52.8%，平均绝对误差(MAE)平均下降了12.1%～33.8%。通过消融实验验证了本文的多尺度分解模块、多头门控膨胀机制以及时间注意力模块能提升时序预测的准确度。

关键词：时间序列预测序列分解膨胀卷积编码器解码器注意力机制

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基于改进NSGA-Ⅲ算法的多无人机协同目标分配

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航空兵器 2024年

作者：王爽宇申庆茂孙铭阳唐爽甄子洋南京航空航天大学自动化学院空军装备部驻北京地区第二军事代表室航天科工智能运筹与信息安全研究院

武器-目标分配问题是战场环境下无人机对敌方执行打击任务的关键，其目的是基于目标的威胁、价值和我方武器的毁伤概率，寻找合理的武器目标分配方案，以提高作战效率。针对当前多目标优化算法解决静态武器-目标分配问题时收敛速度慢、... 详细信息

武器-目标分配问题是战场环境下无人机对敌方执行打击任务的关键，其目的是基于目标的威胁、价值和我方武器的毁伤概率，寻找合理的武器目标分配方案，以提高作战效率。针对当前多目标优化算法解决静态武器-目标分配问题时收敛速度慢、收敛稳定性差，难以适应当前战场高度实时性的问题，提出一种改进的基于参考点的非支配排序遗传算法，通过二进制编码打击方案并优化初始种群，引入自适应变异与交叉策略以及种群寻优更新策略，基于对战场态势进行评估得到的威胁矩阵和优势矩阵，种群多次迭代后生成目标打击方案。最后计算满足约束条件的Pareto解集，并将Pareto前沿中的相对最优解作为多无人机的打击方案。多次实验证明，在较好情况下改进算法相比于原始算法的收敛时间减少46.74%，目标威胁值降低50.5%，总飞行航程减少26.46%，杀伤目标数增加11.76%，证明该算法在解决多无人机空对地打击任务目标分配问题时具有合理性和高效性。

关键词：对地打击多无人机武器目标分配多目标优化 NSGA-Ⅲ Pareto解

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