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漏斗胸是一种常见的先天性胸廓畸形,发病率为0.1%~0.3%,其主要特点是以剑突为中心的胸骨下段及相应的肋软骨向后凹陷,严重情况下凹陷的胸骨会压迫心脏,降低肺活量,影响患者的心肺功能,同时胸壁畸形的外观,会造成患者自卑感,心理损害。纠治漏斗胸的手术方式有多种,包括Nuss手术、Ravitch手术和胸骨翻转术,几种手术方式都有各自的优势与特点,但是Nuss手术以其优于其它几种手术方式的治疗效果,成为时下最为外科医生所推崇的漏斗胸矫正手术方式。在Nuss手术中,通过在患者体内插入矫形板,强制性抬高凹陷的胸骨及部分肋软骨,达到矫正漏斗胸的目的,但对术后产生大变形的胸骨及肋软骨力学环境的改变却鲜有研究。本课题就是要通过生物力学有限元仿真的方法,模拟Nuss手术过程,研究其改变胸骨及肋软骨的力学环境对人体产生的影响,得到相关数据,为漏斗胸矫正手术提供理论依据;同时对Nuss手术做参数化研究,为以后提出一种更切实可行的漏斗胸矫正手术方案提供了可能。目的建立漏斗胸患者前胸廓三维实体模型,进行生物力学有限元仿真分析,为Nuss手术提供可参考的依据,并提出更可行的手术方案。方法首先利用三维造型软件Mimics和逆向工程软件Geomagic Studio的三维造型功能,构建出漏斗胸患者前胸廓三维模型,包括患者前胸廓图像数据采集、生成点云数据和构建前胸廓三维实体造型;然后利用有限元分析软件ANSYS建立三维有限元模型,共198964个单元,332216个节点,赋予模型相关材料属性,模拟Nuss手术过程,对模型进行生物力学有限元仿真分析。结果和讨论本文完整重现了漏斗胸患者前胸廓骨骼的复杂形态,提出了一种配合使用三维造型软件Mimics和逆向工程软件Geomagic Studio构建人体骨骼三维实体分体模型的方法,建立了包括肋骨、肋软骨、胸骨体和胸椎在内的鲜明、直观的漏斗胸患者前胸廓三维有限元模型。通过有限单元法,对Nuss手术过程进行生物力学仿真分析,得到了漏斗胸患者经过Nuss手术后,前胸廓力学环境改变的相关数据,为之前只是凭医生经验进行的Nuss手术提供可参考的依据。综上所述,本文所建立的三维模型一定程度上反映了漏斗胸患者前胸廓骨骼的生物力学特性,并且得到了经过Nuss手术后,前胸廓力学环境改变的相关数据,所以该模型为今后更好的研究漏斗胸矫正手术,提出参数化手术方案打下了良好的基础。