参数化可自适应改变的桩核冠三维有限元模型的建立

目的:利用逆向工程技术结合Pro/E的参数化建模功能,建立可自适应改变的上颌中切牙预成桩核冠的三维有限元模型.方法:采用3DSS三维光学扫描仪扫描上颌中切牙教学模型,在逆向工程软件Geomagic 10.0中进行扫描数据拼合,建立上颌中切牙模型.利用Pro/E建立包含桩核冠、牙根、粘固剂、牙胶尖、牙周膜、松质骨和皮质骨各个组件的三维实体模型,设置根管桩的外形尺寸参数为变量,对各个组件进行三维重组,在Ansys Workbench中进行模型单元划分和力学检测.结果:建立了可随根管桩自适应变化的包含全瓷冠、桩核、粘固剂、牙胶尖、牙根、牙周膜、松质骨和皮质骨的三维有限元模型.结论:逆向工程技术结合Pro/E参数化建模,提高了建模的准确性、灵活性和速度,也为后期预成根管桩形态的优化设计提供模型支持.     

包含微型种植体和直丝弓矫治器下颌三维有限元模型的建立

目的：：建立包含微型种植体和直丝弓矫治器的下颌骨三维有限元模型,为口腔正畸生物力学研究提供模型支持。方法：对志愿者进行头颅部螺旋 CT 扫描,利用 MIMICS 软件进行微型种植体、直丝弓托槽及三维实体模型的重建,在 Geomagic 中优化后导入 ANSYS 赋值及网格划分,建立完整的下颌三维有限元模型。结果：建立了包含微型种植体、排齐整平的下颌牙列、牙周膜、牙槽骨及直丝弓托槽的下颌三维有限元模型,计算机实验模拟牙齿的位移状况与临床基本一致。结论：精确、高效地建立下颌整体三维有限元模型,可为模拟牙齿不同状态下的移动及周围牙槽骨的应力分析,提供数字模型基础。     

基于CT图像和逆向工程方法建立正常人体腰椎三维有限元模型

背景:利用有限元法可以分析静止及活动时正常脊柱的生物力学,并预测应力时的风险。目的:建立腰椎L3~L5三维有限元模型。方法:选取一名健康30岁男性志愿者L3~L5薄层CT扫描图像,使用工具软件Geomagic和Ansys,应用逆向工程原理构建三维有限元模型,设定边界条件进行加载,记录角位移及应力集中部位,计算模型的平均刚度。结果与结论:建立L3~L5椎体三维有限元模型,包括椎体、韧带、椎间盘、纤维环和小关节,模型总单元数51905个,通过定量和定性两方面验证模型有效。说明所建立的L3~L5椎体三维有限元模型符合脊柱生物力学特征,可用于进一步脊柱生物力学研究。     

CT扫描结合逆向工程软件建立下胸椎三维有限元模型

背景:脊柱生物力学的研究有赖于三维有限元模型的建立,对于下胸椎的生物力学研究,由于其结构特点,使其对有限元模型的准确性和精确性要求更高.目前脊柱有限元研究通常以颈、腰段为多见,对于下胸段方面的研究,目前文献报道不多.目的:通过CT扫描结合逆向工程软件建立下胸椎三维有限元模型,为其进一步生物力学研究奠定基础.方法:选择内蒙古医学院附属医院影像科标本1例,志愿者无脊柱疾患和骨质疏松,对试验方案知情同意.利用非脊柱疾患病例CT资料,利用医学图像处理软件Mimics实现直接从CT图像中提取数据,再利用逆向工程技术平台Geomagic,在可视化的界面下对模型进行修改,建立人完整下胸椎、椎间盘及韧带的有限元模型.结果及结论:利用Mimics,Geomagic等逆向工程软件,结合CT技术对人下胸椎进行了三维重建,精确再现了下胸椎外形解剖特征,实现了对椎体组织内部不同结构的精细区分,下胸椎共具有112 540个四面体单元.提示此方法可以提高建模的效率和可操作性,能够成功的建立符合实验要求的下胸椎有限元模型.     

中下胸椎肋椎单元三维有限元模型的建立☆

背景：建立中下胸椎肋椎单元有限元模型对进一步的力学分析意义重大。 目的：通过CT扫描结合逆向工程软件建立中下胸椎肋椎单元三维有限元模型。 方法：选择内蒙古医学院附属第二医院影像科无脊柱疾患和骨质疏松标本1例,利用医学图像处理软件Mimics实现直接从CT图像中提取数据,再利用逆向工程技术平台Geomagic,在可视化的界面下对模型进行修改,建立人完整中下胸椎肋椎单元、椎间盘的有限元模型。 结果与结论：利用Mimics,Geomagic等逆向工程软件,结合CT扫描技术对人中下胸椎肋椎单元进行了三维重建,精确再现了中下胸椎肋椎单元外形解剖特征,实现了对椎体组织内部不同结构的精细区分,中下胸椎肋椎单元共具有132 649个四面体单元。提示此方法可以提高建模的效率和可操作性,能够成功建立符合实验要求的有限元模型。      

数字及逆向工程技术在复杂骨科应用进展

背景：医学数据可视化技术的快速发展及不断对医学领域地渗透,尤其使脊柱外科在诊断和治疗上发生了根本性地改变,朝着“精确化、个性化、微创化”方向发展,已成为临床骨科治疗中不可或缺的重要手段。 目的：通过对数字技术在复杂骨科应用进展,明确研究突破口。 方法：由第一作者在PubMed数据库、万方数据库、维普数据、中国知网库检索,时间范围为1990/2011。检索词为“个性化的定位导航模板,数字解剖模型,螺钉内固定术,逆向工程技术,快速成型技术”。纳入标准为导航模板制备工艺及技术的研究、有限元相关理论的研究、实验及临床应用。排除标准为与此文目的无关、较陈旧的文献和重复同类研究。 结果与结论：利用数字化技术重建的导航模板为骨科螺钉内固定的定位、定向固定提供了一种新的方法。通过数字化重建技术可以制作个体化导航模板,将模板紧密贴合于相应的解剖结构上进行导航穿刺,即可完成对术区的准确定位和定向。对复杂骨科手术,尤其是解剖结构畸形变的患者有着不可替代的意义。为临床手术设计奠定良好的基础,提高准确性和安全性。     

正常踝关节模型的建立及后踝骨折对踝关节稳定性影响的有限元分析

我们一直在探索并改进复杂踝关节骨折脱位治疗方法和固定器材,以期更大程度恢复踝关节功能,借助有限元方法建立踝关节模型,分析踝关节各部位在维持踝关节稳定中的作用,以及在高能量损伤中各部位应力传导原理,指导临床治疗。建立正常人体踝关节三维有限模型,做为复杂踝关节骨折脱位进一步研究的基础,满足后续有限元分析的需要。     

传统方法与快速曲面方法进行复杂曲面重建的比较

背景：逆向工程技术在外科手术中的应用越来越广泛,如何快速、高效地制作出满足快速原型加工所需的模型越来越受到医务人员的关注. 目的：在对常用曲面重构方法建模技术进行总结的基础上,针对传统方法和快速曲面方法对面部复杂曲面进行了重建比较分析. 方法：采用日本Konica公司生产的VIVID9i非接触式三维数字化仪对30名在校大学生面部进行三维坐标测量.采用传统方法和快速曲面方法对扫描得到的面部点云数据进行曲面重建,并对结果进行误差分析和光顺性评价. 结果与结论：传统方法和快速曲面方法重建曲面与原始点云的最大误差分别为2.99 mm和0.69 mm,传统方法重建曲面的光顺性优于快速曲面方法.综合比较得出了快速曲面方法是更适合复杂曲面重建的高效的方法,为复杂曲面的三维重建提供了参考依据.     

基于逆向工程技术的人体股骨近端形态参数误差分析

背景：准确描述股骨近端形态特征对髋关节假体设计和假体置入十分关键。目的：基于逆向工程技术,对股骨近端形态参数描述股骨近端形态时产生的误差（简称股骨近端形态参数误差）进行有效分析。方法：基于Mimics软件、Imageware软件,对1例25岁女性健侧髋关节的股骨近端形态参数进行测量、逆向建模,并利用Imageware中差异分析命令进行相关的曲线-点云及曲面-点云差异的计算与分析。结果与结论：该例股骨基于股骨近端形态参数逆向建模后模型与人体股骨点云的整体差异为（1.29±0.99）mm,其中外壁的匹配误差占70.43%,髓腔占21.46%,股骨头占8.11%。股骨近端形态参数误差存在于以下方面：股骨头并不是标准球形;股骨干5个平面皮质骨内、外壁交线简单地认为是圆,或者认为是长短轴方向不变的椭圆;忽视小转子的几何特征的测量。提出以下改进意见：应在测量长短轴长度的同时,补充测量长短轴与正位片平面的夹角;增加小转子几何特征的测量。     

基于变半径球的数据压缩

逆向工程中的点云数据压缩正受到越来越多的关注。它是模型重构和配准的基础。点云数据压缩后,可以改善重构以及配准的速度。在保持原始点云形状的基础上,提出了一种数据压缩算法。首先计算每一点处的法向量并且通过相邻点法向量间的关系去除坏点,然后计算每一点的曲度,最后通过移动球检测控制点并且简化点云。实验表明该算法在保持点云几何形状的同时,能够有效地降低点云数量。