肛管直肠环有限元模型建立及在规范挂线疗法治疗肛瘘中的生物力学仿真研究

项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81373651
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    75.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H3109.中医外科学
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Good anal function is the key to the evaluation of anal fistula surgery success. In case of the anal function injury induced by direct incision in the anorectal ring fistula, surgeons usually choose the TCM(traditional Chinese medicine) seton therapy relying on their clinical experience. Most research on this field focus on the anatomy and function of perianal muscle, while the biomechanical mechanisms of the dysporia induced by the anorectal ring damage are rarely concerned based on the entity model.In our study we plan to integrate the three-dimensional anorectal ultrasound and MR into imitating and reconstructing the three-dimensional finite element anorectal ring model of postoperation of anal fistula surgery.From multi views ( the rest image, the elevating anus image, forcibly bowel movement image, e.g.), multi levels (overall function evaluation and assessment of the damage to the local tissue), and visualization (stress nephogram), we can study the changes of the anorectal ring biomechanics occurred on different plysiological states (on rest,and on maximum abdominal pressure), different impaired regions and varying degrees of damage.As a result, we can find the relativity of the anorectal ring damage and the anal function, determine the thickness and the security range of the anorectal ring incision, and clarify the biomechanical mechanism of the dysporia induced by anorectal ring damage in the treatment of anal fistula. By all the work mentioned above, we wish to provide a new platform for studying the TCM seton therapy in anal fistula treatment.
良好的肛门功能是评价肛瘘手术成功与否的关键。为避免直接切开穿越肛管直肠环的瘘管导致肛门功能损伤,手术医师多凭临床经验采用中医挂线疗法,研究亦偏重肛周肌肉形态解剖学及功能学临床研究,对肛管直肠环损伤造成的控便障碍的生物力学机制尚未有研究。本课题在前期治疗肛瘘术后肛门肌肉缺损临床研究基础上,拟采用三维肛管直肠超声及MR结合,模拟重建肛瘘术后肛管直肠环三维有限元模型,并进行有限元模型分析,多角度(静息像、提肛像、力排像)、多层次(整体功能评价、局部组织受损评估)、可视化(应力云图)相结合仿真研究肛管直肠环有限元模型在不同生理状态(静息、最大腹压)不同点位受损、不同程度损伤的生物力学仿真变化,总结肛管直肠环损伤与肛门功能的相关性,确定肛管直肠环切开厚度、点位的安全范围,阐明肛管直肠环损伤在肛瘘治疗中发生控便障碍的生物力学机制,为临床深入研究并规范中医挂线疗法在肛瘘治疗中的应用范围提供一个新平台。

结项摘要

为规范中医挂线疗法,分别对健康志愿者、肛瘘术后肛门不完全失禁、完全失禁患者各40例,进行三维肛管直肠超声、肛肠测压/盆底表面肌电实验,Wexner评分;采集肛管直肠环部分肌群,应用万能材料试验机对肌肉组织进行肛管直肠环准静态拉伸实验等生物力学分析;通过三维肛肠超声影像学资料应用Mimics、Geomagic Studio12.0软件建立肛管直肠肌环的有限元模型,进行四种载荷工况下有限元分析、得出不同部位损伤及各种损伤下肛直环的平均应力变化,即肛直环内压变化。结果发现肛管直肠环有限元模型建立及力学分析结果与临床研究评估结果具有高度一致性;实验中肛管直肠环所受应力与临床肛肠测压中中上段肛管内压意义一致。在相同载荷情况下,随着肛管直肠环损伤(切断)厚度的增加,肛管直肠环平均应力不断下降;在相同载荷情况下,1点、11点位挂线最容易受到损伤,造成肛门失禁;3点、9点位受到损伤造成肛门受损的风险次之,在6点位挂线切断肛管直肠环失禁的可能性最小;随着载荷不断增加,肛管直肠环相同点位受到的应力也不断增加;在相同载荷情况下,肛管直肠环右侧相对左侧更易造成肛门功能受损;在后位及侧后位切断肛管直肠环的1/2以内,基本可以避免肛门功能受损,因此可以不必采用挂线疗法; 载荷增大到一定程度,当损伤肛管直肠环1点、11点位的1/2、3/4肌肉厚度时,最易造成肛门功能受损。因此采用三维肛管直肠超声、MRI薄层扫描数据建立的肛管直肠环肌群三维有限元模型能够真实的反映肛管直肠环肌在盆腔的位置,仿真度高,可以依此模型对控便肌肉进行各种状态下的模拟,并且计算出肛门肌肉的压力,与正常肛门压力进行对照,评估肛门控便功能,对于规范挂线治疗具有重要作用。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
基于MRI正常人肛管直肠环三维有限元建模的研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    结直肠肛门外科
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    贝绍生;李华山
  • 通讯作者:
    李华山
三维肛肠超声检查在高位肛瘘术后肛门括约肌复合体损伤评估中的应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    山东医药
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    贝绍生;李华山
  • 通讯作者:
    李华山
超声刀外痔切除联合弹力线内痔套扎术治疗Ⅲ、Ⅳ度混合痔体会
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    结直肠肛门外科
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张茜;贝绍生;李宇飞;崔国策;周娇娇;李华山
  • 通讯作者:
    李华山
TST-STARR术治疗老年女性出口梗阻型便秘的临床观察
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    中国现代普通外科进展
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    贝绍生;李华山
  • 通讯作者:
    李华山
人肛管直肠环肌群的力学特性实验研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    中国现代普通外科进展
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    贝绍生;李华山
  • 通讯作者:
    李华山
共 5 条
  • 1
前往

其他文献

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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    结直肠肛门外科
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李宇飞;陈琴;周娇娇;李嘉俊;王晓峰;贝绍生;崔国策;李华山
  • 通讯作者:
    李华山
共 1 条
  • 1
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