基于CAD技术的个体化下颌骨正交各向异性有限元模型的建立

目的 建立个体化下颌骨正交各向异性三维有限元模型.方法 利用CT薄层扫描下颌骨获取的断层图像数据,在自主开发的USIS软件的基础上,自动分辨骨皮质和骨松质轮廓边界,并对下颌骨采用"非种子区域分割"、非平行"最佳切割曲面"及"B样条曲线拟合法"一系列新型CAD方法进行人机对话自动重建精确的几何表面模型.定义结构材料参数后划分网格,并导入有限元计算软件ANSYS9.0中完成三维有限元建模.结果 建立了结构精确的个体化下颌骨正交各向异性的三维有限元模型.结论 基于CT数据和USIS软件的新型CAD方法实现了个体化下颌骨正交各向异性三维有限元模型的建立.     

人颅面骨三维有限元模型的建立

目的利用计算机辅助技术,建立颅面骨三维有限元模型,为颌面部火器伤的生物力学分析奠定基础。方法通过薄层螺旋CT扫描正常志愿者颌面部,将获得的颅面骨数据通过Mimics软件进行三维实体重建,利用ANSA软件进行布尔运算,生成颅面骨骼,进行网格划分。结果建立了上颌骨、下颌骨等颅面骨三维有限元模型。结论利用薄层CT,结合Mimics、ANSA软件建立的颅面骨有限元模型真实准确,建立方法实用,可根据枪弹伤情况进行不同的生物力学分析。     

磁共振WATS技术在颞下颌关节三维有限元建模中的应用价值

目的　探讨磁共振WATS技术在颞下颌关节三维有限元建模中的应用价值。方法　利用超薄层磁共振T1W 3DWATS成像技术对模型进行数据采样 ,采用Matlab大型科学计算软件及Ansys三维有限元专用软件建立颞下颌关节模型。结果　建立出的模型形态理想 ,髁突、关节盘及关节结节等与活体解剖TMJ具有良好的相似性 ,尤其对关节盘的位置形态模拟较精确。结论　磁共振WATS技术在显示关节软骨上有独特优势 ,利用该成像技术建立TMJ三维有限元模型比以往其它成像技术更精确 ,为进行TMJ生物力学分析奠定了良好基础     

应用Mimics软件辅助重建人体胸廓三维有限元模型的研究

目的建立人体胸廓三维有限元模型,为研究人体胸外按压的临床效果与机制提供生物力学仿真基础。方法获取1例20岁男性胸部CT扫描图像,将断层影像输入到Mimics10.1软件,利用Mimics软件的三维模型重建和有限元网格辅助划分功能,在Ansys软件中建立完整的人体胸廓三维有限元模型。结果完整重现了人体胸廓的复杂形态,建立了包括锁骨、肋骨、脊柱等结构在内的鲜明、直观的人体胸廓三维有限元模型,共1 158 085个节点、736 022个单元,并依据CT图像灰度值将胸廓模型从骨皮质到髓核区分为6种材料性质。结论利用Mimics软件辅助建立的人体胸廓三维有限元模型具有较高的真实性和精确度,能够满足人体胸廓生物力学分析的需要,为下一步人体胸廓有限元模型的分析提供了基础。     

下颌第一磨牙种植体三维有限元模型的建立

目的详细展现三维有限元建模过程,特别是种植体模型的建立,为三维有限元分析提供数学模型,为更多关注这一领域的研究者提供参考。方法论述Pro／Engineer软件建立种植体三维模型的详细步骤;mimics软件读取cT数据,通过去噪、平滑、减点建立下颌骨模型,magcis进行网格优化。结果成功建立下颌骨及种植体模型。结论该法建立下颌骨及种植体模型简便且易操作,为以后进行三维有限元分析提供了精确的模型。     

腰椎骨质疏松三维有限元模型的建立及应用

目的探讨利用螺旋CT建立骨质疏松腰椎三维有限元模型的高度数字化方法,为腰椎骨质疏松的生物力学试验建立良好的试验模型。方法选取老年男性正常人体脊柱标本一具,范围从L4到L5,先行X线检查以排除可见的脊椎病变及损害。经螺旋CT沿横断面1mm层厚扫描,以jpg格式输出其断面图像并转入微机保存。结果利用三维重建软件Mimics建立腰段脊椎三维计算机模型。利用有限元软件Ansys的前处理功能,补充建立终板、椎间盘、髓核、前纵韧带、后纵韧带、黄韧带、棘间韧带、棘上韧带等结构。结论我们建立的骨质疏松腰椎有限元模型接近真实的生物力学标本,是理想的研究骨质疏松腰椎生物力学的数字化模型。     

猪下颌骨枪弹伤的三维有限元仿真模拟

目的 建立猪下颌骨三维有限元模型,动态模拟子弹侵彻下颌骨过程,探讨颌面部枪弹伤有限元分析方法.方法 将CT所获得的本地猪下颌骨医学数字图像通讯(digital imagins and communications in medicine,DICOM)数据通过MIMICS软件进行三维重建,然后利用ANSA软件划分网格建立猪下颌骨三维有限元模型,并在LS-DYNA软件中仿真7.62 mm制式弹致伤过程,仿真结果与实体动物实验数据对比,验证三维有限元模型和仿真方法的可行性.结果 建立了几何外形高度相似的猪下颌骨枪弹伤三维有限元模型,成功仿真了7.62 mm制式子弹枪弹伤动态损伤过程,部分仿真数据与动物实验数据有较高一致性.结论 有限元法在颌面部火器伤基础研究中有较好的推广应用价值.     

节段性缺失的犬下颌骨有限元模型的建立

 目的 建立犬下颌骨节段缺失的有限元模型.方法 运用Mimics软件读取基于实验犬下颌骨CT资料的DICOM数据形成几何模型,在Magics软件中使用cut工具对几何模型进行切割,模型由缺损侧和非缺损侧下颌骨、重建钛板组成,每个部分依靠Magics的粘接功能粘在一起,生成实体单元后在MARC软件中完成模型的力学分析.结果 建立了犬下颌骨节段缺失的有限元模型,可模拟牵张过程,观察任意点的应力、位移情况,并可选取模型的任意部分,查看其相应计算结果.结论 犬下颌骨节段缺失的有限元模型的建立,为进一步研究节段缺损下颌骨的各种生物力学状况奠定了基础.     

螺旋CT扫描和CAD技术建立精密附着体义齿三维有限元模型的研究

目的:研究利用CT扫描和CAD技术建立按扣式和键槽缓压式两种不同的精密附着体义齿的三维模型.方法:采用CT扫描和CAD技术.结果:本研究采用该法建立了下颌骨及按扣式和键槽缓压式精密附着体的三维有限元模型.结论:①CT断层扫描影像结构完整,数据精确,扫描无创伤便于三维重建;②本研究建立的下颌骨及按扣式和键槽缓压式精密附着体的三维有限元模型科学准确.     

老年人股骨颈骨折股骨头置换术中短柄假体的有限元分析

目的针对老年人股骨颈骨折后假体置换术,使用有限元分析的方法对股骨短柄假体与常规股骨假体的生物力学特性进行对比。方法利用薄层CT资料建立股骨三维有限元模型,利用我院股骨中空多孔股骨假体相关参数建立两种髋关节股骨假体三维有限元模型;应用Ansys 5.7有限元分析软件考察两种假体植入后的应力分布,并进行比较。结果短柄假体所受最大mises应力较常规股骨假体明显减小;力学传导模式仍为远端应力集中,最大mises应力仍出现在张力侧。结论老年人股骨颈骨折关节置换术中短柄假体力学特性优越。     

足部三维有限元模型的建立和跗跖关节模拟碾伤生物力学特性

目的 通过CT数据对人体足部主要结构进行三维有限元模型建立,并对跗跖关节进行准稳态有限元受力分析.方法 对一成年女子行足部螺旋CT扫描,将所得图像经Mimics、GUG、ANSYS等软件处理得到三维有限元数字模型,并对跗跖关节进行准稳态有限元力学分析.结果 建成了足部包括全部骨骼、韧带、皮肤、软组织的三维有限元数字模型,并在正常及模拟碾压伤情况下对跗跖关节进行了有限元应力分析.结论 在正常及模拟碾压伤情况下第二跖骨所受应力最大并集中于第二跖骨基底部.     

结合Micro-CT技术的上颌第一前磨牙三维模型的建立

目的建立上颌第一前磨牙的精细三维模型,并最终应用于有限元分析(FEA)。方法用M icro-CT对选取的完整上颌第一前磨牙进行扫描,将获得的CT影像通过M im ics8.1软件进行拟合,初步形成模型。再将模型转入Geom agic7软件进行修改和细化,最终形成FEA软件可识别的实体三维模型。结果成功建立了上颌第一前磨牙的三维模型,并摸索出一套行之有效、方便快捷的有限元模型建立方法。结论结合M icro-CT技术的牙体组织三维重建可以获得极高的真实性和精确性,能够满足各种牙体生物力学分析的需要。     

Measurement of an intact knee kinematics using gait and fluoroscopic analysis

A method has been introduced in this paper to measure the kinematics of a knee joint and to use it as a boundary condition to model the knee’s mechanical behaviour. A mobile C-Arm fluoroscopy system (Ziehm Vision R) and a CCD camera were used for the measurement of a patient’s knee kinematics. The fluoroscopic images were recorded with 12 fps and then sent to Matlab software (Mathworks, Natick, MA, USA) for image processing. In parallel, CT scan images of the knee bones were used to create the 3D anatomical geometry of the knee by aid of Mimics software (Materialise NV). However, the geometrical model of the two medial and lateral menisci was generated from MRI data. The 3D geometrical model of the knee was then sent to Abaqus finite element software (Simulia Dassault Systems) to analyse the knee joint contact loads by introducing the boundary condition which was obtained from fluoroscopic images. The finite element model was used to evaluate the stress distribution on the cartilages during the gait. The result was then compared with the experimental data of gait analysis. The comparison between the results showed a close agreement between the two outcomes.     

人颞下颌关节CT三维重建及其有限元实体建模

目的：由活体直接获得人颞下颌关节（包括下颌骨、关节盘及关节结节）的三维影像,以建立其三维有限元模型。材料与方法：利用ＡｕｔｏＣＡＤ软件及螺旋ＣＴ扫描技术与三维有限元分析方法相结合,将ＣＴ扫描图像转换为可用于有限元实体建模的数字图像。结果：三维有限元实体模型与螺旋ＣＴ三维重建影像比较,几何相似性与还原性良好,材料构造合理,并由此建立了理想的人颞下颌关节三维有限元模型。结论：在临床实践中,借助于螺旋ＣＴ扫描及Ａｕｔｏ－ＣＡＤ软件在活体建立人颞下颌关节三维有限元模型是切实可行的,结果是满意的。