膝关节三维有限元模型的建立

目的 建立完整的膝关节三维有限元模型.方法 获取正常膝关节SCT扫描图像数据,使用3D-Doctor、Geomagic Studio、ABAQOUS等软件建立膝关节三维有限元模型.结果 建立的膝关节三维有限元模型具有良好的生物形态,外形与实体标本一致性高.结论 采用CT扫描资料建立三维有限元模型是切实可行的,简便、高效,特别适用于骨科领域三维有限元模型的建立.     

膝关节三维有限元模型的重建

通过MSC．MARC建立膝关节的三维有限元模型，为膝关节的创伤、骨折的力学分析及人工关节的开发提供方法学的支持。以螺旋CT得到整个膝关节的CT影像图，扫描层间距为1．0mm。以DICOM文件的数据点信息为数据源，通过相关软件读取DICOM数据文件，获得膝关节的二维CT影像，通过平面图形软件编辑和处理得到膝关节的边界，将边界曲线输入MSC．MARC中建立了膝关节三维有限元模型。通过MSC．MARC建立的三维有限元模型能够真实反应膝关节的解剖结构。     

膝关节周围韧带三维有限元模型的建立

目的建立膝关节周围韧带的三维有限元模型,探讨膝关节韧带建模途径。方法选取一无病理改变的膝关节节段标本作为研究对象。首先精细解剖出膝关节周围韧带,用金属线圈标记,止点采用钻孔标记,其中前、后交叉韧带按不同功能束分别解剖并标记;然后进行CT扫描,层厚0.625 mm,应用Mimics软件对数据进行三维重建;最后将数据导入ANSYS有限元软件中,建立膝关节周围韧带三维有限元模型。结果所选膝关节周围韧带三维有限元模型包括了股骨节段、胫骨节段、前交叉韧带两个功能束、后交叉韧带两个功能束、内侧副韧带和外侧副韧带,总单元数235 879,总节点数69 997。结论研究所建立的膝关节韧带有限元模型形态逼真,能真实反映膝关节骨外形和韧带三维结构,为进一步分析膝关节周围韧带损伤的发病机制奠定了基础。     

膝关节周围韧带三维有限元模型的建立

目的 建立膝关节周围韧带的三维有限元模型,探讨膝关节韧带建模途径.方法 选取一无病理改变的膝关节节段标本作为研究对象.首先精细解剖出膝关节周围韧带,用金属线圈标记,止点采用钻孔标记,其中前、后交叉韧带按不同功能束分别解剖并标记;然后进行CT扫描,层厚0.625 mm,应用Mimics软件对数据进行三维重建;最后将数据导入ANSYS有限元软件中,建立膝关节周围韧带三维有限元模型.结果 所选膝关节周围韧带三维有限元模型包括了股骨节段、胫骨节段、前交叉韧带两个功能束、后交叉韧带两个功能束、内侧副韧带和外侧副韧带, 总单元数235 879,总节点数69 997.结论 研究所建立的膝关节韧带有限元模型形态逼真,能真实反映膝关节骨外形和韧带三维结构,为进一步分析膝关节周围韧带损伤的发病机制奠定了基础.     

膝关节三维有限元模型的建立及生物力学分析

目的：建立正常中国成年男性膝关节三维有限元模型,并在模型上加载压缩、弯曲、内外翻和旋转力矩进行受力分析,以验证模型的有效性。方法：选取1名正常男性青年膝关节直立位横断CT扫描片一套,利用图像处理和转换技术,运用有限元软件ABAQOUS/STANDARD Version6.5,建立正常膝关节三维有限元模型。在模型上加载压缩、弯曲、内外翻和旋转力矩进行受力分析。结果：建立了正常中国成年男性膝关节三维有限元模型。正常膝关节的内、外翻活动范围较小,且同一膝关节的内、外翻活动范围无统计学差异（P>0.05）。正常膝关节的旋转活动发生在屈膝状态下,且同一膝关节的内旋、外旋活动范围有明显差异（P<0.05）,外旋活动范围较大。结论：本实验建立的模型能逼真地反应膝关节的真实几何结构,模拟膝关节的各种运动,是进行生物力学研究的有效工具。     

正常人膝关节三维有限元模型的建立

目的 在膝关节MRI基础上建立膝关节三维有限元模型,探讨对半月板及软骨建模的效果.方法 对MRI图像进行处理和转换,在逆向工程理念下,建立膝关节三维有限元模型.结果 建立了包括膝关节所涉及的几乎所有骨骼、软骨、半月板和韧带等基本力学结构的模型,模型形态逼真,能在力学性质上很好地模拟膝关节.结论 MRI基础上建立的有限元模型可较真实地模拟膝关节的几何结构,逆向工程理念在膝关节三维有限元模型建立方面具有可行性和创新性.     

基于参数化联合建模法建立膝关节单髁置换三维有限元模型的研究

目的为膝关节单髁置换有限元分析提供一种参数化联合建模方法。方法获取1例成年男性膝关节炎患者的膝部CT扫描,利用Mimics 13.1软件重建出膝部三维骨性模型,通过参数化软件Pro/Engineer 5.0设计与骨性模型相匹配的单髁假体,导入Mimics 13.1建立膝关节单髁置换三维模型,然后通过Ansys 12.1建立膝关节单髁置换三维有限元模型并进行有限元分析。结果参数化联合建模法效率高,所建模型形态逼真,精确度高。结论参数化联合建模法为膝关节单髁置换的生物力学研究提供了模型基础和新的实验思路,在单髁置换治疗膝关节病的临床和科研中将有广泛的应用前景。     

建立数字化虚拟中国男性一号膝关节的有限元模型

目的针对数字化虚拟中国男性一号的膝关节断面切片图像,建立可供有限元结构仿真分析的膝关节三维模型。方法将中国数字化虚拟人体男性一号膝关节部位的薄层切片数码图像输入PC机,经过分割、配准等处理后,利用三维重建软件Mimics建立三维图像,然后通过自由造型系统进行表面光滑处理,再对表面图像矢量化,存储为有限元仿真分析可以接受的格式。结果建立了人体膝关节的三维计算机模型,并转换为IGES格式,可以提供膝关节的有限元生物力学仿真分析。结论利用Mimics重建后的三维计算机模型,可经自由造型系统FreeForm plus转换后应用于有限元仿真分析。     

种植义齿部件有限元建模与试验研究

目的:建立与种植义齿部件实体具有几何和力学相似性的三维有限元模型。方法:用CaMega光学扫描,建立种植体、基台三维CAD模型,导入ANSYS软件,进行单元划分建立有限元模型,并根据载荷-变形实验数据,调整有限元模型参数。结果:建立的种植义齿三维有限元模型,经试验验证,与义齿实体具有几何和力学相似性。结论:采用光学三维扫描,修正有限元模型参数,建立的种植义齿部件有限元模型,能反映其实体的几何形状和力学特性。该研究是种植义齿有限元分析的基础。     

建立数字化虚拟中国男性一号膝关节的有限元模型

目的 针对数字化虚拟中国男性一号的膝关节断面切片图像，建立可供有限元结构仿真分析的膝关节三维模型。方法 将中国数字化虚拟人体男性一号膝关节部位的薄层切片数码图像输入PC机，经过分割、配准等处理后，利用三维重建软件Mimics建立三维图像，然后通过自由造型系统进行表面光滑处理，再对表面图像矢量化，存储为有限元仿真分析可以接受的格式。结果 建立了人体膝关节的三维计算机模型，并转换为IGES格式，可以提供膝关节的有限元生物力学仿真分析。结论 利用Mirnics重建后的三维计算机模型，可经自由造型系统FreeForm plus转换后应用于有限元仿真分析。     

人体髋关节三维有限元模型的建立及其生物力学意义

目的:构建正常人体髋关节的三维有限元模型,作为该部位进一步有限元分析的基础.方法:采用活体髋关节为标本,应用CT扫描技术及图形数字化方法获取髋关节的三维坐标,输入有限元分析软件,并通过确定材料特性参数和网格化,建立髋关节的三维有限元模型.结果:所构建髋关节三维有限元模型客观反映髋关节真实解剖形态及其生物力学行为,还原性良好,可以满足有限元分析的需要.结论:采用CT扫描资料建立的三维有限元模型切实可靠,实体建模法将有限元模型的几何特征和边界条件的定义与有限元网格的生成分开进行,减少了模型生成的困难.所构建的髋关节三维有限元模型,可以为髋关节力学行为以及骨折内固定、髋关节成型术的力学基础研究提供精确模型.     

立体三维膝关节模型的创建

目的本研究利用人体膝关节的CT/MRI二维断层扫描图片数据创建三维模型,并将重建的三维模型以IGES文件输出,可做人体结构的有限元分析等。方法使用逆向工程理论,Mimics逆向工程软件。结果研究人员可以根据特定人膝关节的CT/MRI影像的二维成像数据,通过Mimics逆向工程软件设计并创建三维膝关节模型。结论为膝关节模型数据库的建立提供了方法,给膝关节疾病的治疗,膝关节置换手术,膝关节假体设计提供临床上的精确数据,对假体、植入体的设计意义重大。     

螺旋CT扫描建立成人股骨头坏死三维有限元模型

目的:通过螺旋CT扫描获取相关数据,建立成人股骨头坏死的三维有限元模型,为分析股骨头坏死后的力学改变及治疗方法的评价打下基础。方法:采用健康成人股骨上段为研究对象,应用螺旋CT扫描技术,获取股骨上段三维坐标,结合松质骨、皮质骨的材料特性参数,输入通用三维有限元分析软件ANSYS8.0中,建立正常成人股骨上段三维有限元模型,并在此基础上建立具有不同大小、方向、深浅坏死区的成人股骨头坏死模型。结果:建立的模型在几何形状、材料特性方面贴近真实情况,坏死区的设计能够全面覆盖临床常见的类型,可以满足临床进一步分析的需要。结论:采用螺旋CT扫描资料建立三维有限元模型,几何模拟、材料模拟、更加接近于自然情况,简便、高效,为进一步的分析提供一个理想的平台。     

Post-Operative Assessment of an Implant Fixation in Anterior Cruciate Ligament Reconstructive Surgery

The objective of this paper is to numerically simulate the behaviour of an anterior cruciate ligament (ACL) reconstructed knee using interference screw fixation under a single cycle loading or a cyclic loading test and to compare the numerical results with experimental tests using porcine samples of knee joint. A hyper-elastic material model was used to model the tendon graft and evaluate its elongation during continuous and cyclic tensile loading. The rigidity of the interference screw fixation was also examined using the finite element based numerical model. The finite element model uses the benefit of an anatomical 3D geometry of the tibial bone and tendon graft which was created from a CT scan of a patient.     

含种植体无牙下颌骨三维有限元模型的建立

目的：旨在探讨一种建立含种植体无牙下颌骨三维有限元模型的方法：方法和结果：采用对无牙下颌骨干骨标本的CT扫描,计算机图像处理及CAD技术,在ALGOR有娶元分析软件支持下,建立具有不同结构的含种植体无牙下颌骨三维有限元分析模型,结论;CT扫描,计算机图像处理以及CAD技术的应用,为三维有限元模型的建立提供了准确,简洁的方法。     

胫骨模型对膝关节有限元分析结果影响的探讨

目的：通过有限元法对膝关节进行力学仿真,探讨胫骨模型对膝关节生物力学行为的影响。方法：应用MimiCS建立膝关节三维实体模型并对骨骼赋予不同的材料属性;使用Hypermesh建立膝关节三维网格模型,同时建立了不同胫骨长度的膝关节三维模型;在Abaqus中设置边界条件和软组织材料属性,施加载荷进行膝关节力学仿真。结果：通过有限元分析获得了膝关节主要软组织的应力和相互接触面积,得到胫骨上的Mises应力分布。结论：膝关节骨骼材料属性以及胫骨长度对膝关节软组织的力学行为基本没有影响,可在实际的对膝关节软组织的有限元分析中将骨性结构定义为刚体;胫骨上的Mises应力随骨骼材料属性和长度有明显的变化,在针对骨骼的有限元分析中需要建立完整的骨骼结构以及将骨骼划分为至少10种材料属性。