科技创新研究国际杂志
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本文建议对自定义人工肢体和关节采用最新制作程序出乎意料?读上.本文描述的技巧试图使用高级计算机辅助设计/有限元素分析检测并理解膝盖、臀部和肩接合的压力点并帮助制造人工关节和肢体系统取输入和CT扫描,然后通过外部引用输入封存内含二维表示联合下一步是将数据输入固态建模软件,获取三维联合表示法获取真实表示法后,计算机辅助工程软件使用有限分量分析等技术详细观察不同部分的优缺点输出对外科手术等应用有用 制造个性化假肢等快速原型设计是制造期望联合时将采用的下一个阶段
关键字 |
| CADFEA快速原型 |
导 言 |
| 结构优化领域的科学研究在过去几十年中大幅增加,并取得了相当大的进展。这是由于可靠通用分析工具的进展,如有限元素分析法、设计敏感度分析法和数学编程法,并因指数式增速和容量而得到强推使用计算机辅助设计分析实事求是地实现这一点,计算完整性和精度上方应用可用于判定人体结构压力点直接医学数据与FEA和CAD环境相联可改善对联包生物机学分析以及整形移植设计过程,为数字计算机组织提供非常实用的几何信息医疗扫描机与工程软件直接接口使用,使用CT扫描.MRI扫描机数据生成固3D联合结构模型商业软件标题系统用个人扫描器格式数据接口FEA软件和CAD软件可用格式剖析膝盖、臀部和肩部关节有可能重构不同组织类型连接并用FEA/CAD环境内不同的体积实体表示以这种方式可以精确地几何表示图像结构并分配不同物质属性限制假设将医学成像数据导出CAD可读格式还使得联合结构快速原型化,为新移植设计验证和安装测试提供硬拷贝确定出实用精确系统连接医学成像数据工程环境,提供可自动生成联合计算机模型供FEA/CAD和快速原型设计使用移植设计可与实际病人数据作比较植物和联合组织可合并、观察、操纵、建模分析单一环境方法建议为联合置换提供更好的分析工具并改进联合置换设计过程 |
生物医疗方法 |
| 生物医学建模包含各种技术,允许开发虚拟或物理模型解剖结构,基础是医学图像中的信息(CTMRI)。医疗扫描仪一直是“闭合系统”(医疗扫描仪和工作站组成单一综合系统),外部访问数据有限或无外部访问接口系统必须合并:分割、可视化和操作医学成像数据,高效、实用和精确地供研究和临床环境使用 |
| 通用生物医学建模法如下: |
| 步骤1:图像格式识别界面 |
| 步骤2:图像处理与组织识别 |
| 步骤3:三维重构 |
| 步骤4解剖建模:计算机辅助设计-计算机模拟-有限元素分析-物理重构-医学原型 |
| STEP1:图像格式识别界面 |
| 广度格式可识别使用(菲利浦、GE、Hitachi、Picker、Siemens、Toshiba和Elscit)。软件工具可识别几乎所有图像数据,包括技术扫描数据数据格式自动检测,图像存储成数据集各种医学工程软件包和格式之间的接口问题可以解决医学成像数据可按需接口各种软件环境 |
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| STEP2图像处理组织识别 |
| 广域工具提供增强CTORMRI扫描机生成图像数据的力量可增强对比度完全自动组织选择画或擦除图象组织并定位组织选择显示原始扫描数据并重构对角平面视图并实时移动每个视图中的图像 |
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| STEP3三维重构 |
| 三维计算机模型选择解剖结构可以在分钟内自动开发,使用各种扫描器数据(GE、Siemens、Phillips等)。重建可从任何角度观察实时旋转和对模型透明化能力可用高级可视化方法还允许模型或图像与计算机辅助设计对象合并插件设计可视觉化二维交叉段并用原创CMRI数据验证与相关组织的交互作用并正确定位 |
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| STEP4解剖建模 |
| CAD解剖结构建模 |
| 计算机辅助设计目前使用一天设计各种医疗设备CAD环境内引入解剖结构几何信息便于设计标准或定制移植物、假肢或相关组件迄今任何这类数据都需人工输入CAD环境,结果产生复杂、耗时和不切实际程序,结果往往产生大容量计算机文档,需要极强计算机系统这种方法低效供医院环境或小研究中心使用硬件和软件组件不兼容性也是一个非常重要的问题。图像数据可视化分解和三大维重建可导入CAD环境固态表面可用公共CAD软件(STL、IGES等),可在3D重建期间生成应用扫描器数据与CAD系统之间的桥梁技术参考对象可在原成像数据内生成,复合器官面可与CAD环境医疗设备合并CAD对象,如移植器,可以在医学数据内导入,便于设计CAD环境还作为一种工具进一步建模解剖结构使用界面图像医学设计成为现实 |
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| 计算机模拟-有限元素分析 |
| 有限元素分析广泛用于调查各种机械组件医学领域FEA用于预测植入物前后压力分布,结果用于设计医疗设备直至最近,大多数模型都是二维并引入重要组织的存在及其属性近似此外,有限元素模型开发人工耗时,生成大型计算机文件医学成像数据不容易使用,直到现在才解决三维复杂模型 |
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| 有限元素分析广泛用于受外部约束时对组件或系统性能预测开发有限元素模型需要几何属性、物料属性、约束和加载条件信息为人所知自动方法使用CT或MRI数据开发三维FEA机体模型也可以考虑其他成像数据CAD数据(亦为IGES数据)可校正并转换成各种FEA软件包可接受格式生成解剖模型内含感兴趣的组织输入FEA环境兴趣组织三大维度由不同的体积实体表示,允许对不同属性的存在减少近似值使用的方法大为压缩计算机文件大小,便于分析复杂解剖结构 |
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| 物理重构-医学原型 |
| 医学快速原型设计最新技术使我们能够直接从医院扫描机图像中建起复杂物理模型解剖过去几年里,医学图像处理快速原型制作证明是一个非常重要的发展,仍然大规模应用医学,特别是外科手术医学模型目前被世界各地不同技能中心使用,用于多种应用:三维可视化特殊解剖学、诊断和通信复杂病理、术前干预规划、定制移植设计、定制医疗设备制作、外科模板教学辅助工具三维重建与快速原型设计直接接口允许开发物理实3D模型模型用于:可视化通信、外科演练和自定义移植准备可使用各种RP系统,但每种技术相似: |
| 开工RP系统接受数据格式精确描述组件面 |
| 二叉RP系统软件切片模型数据深入极薄段 |
| 3级RP系统随后搭建模型切片切片 |
| 几乎任何复杂形状都可建模RP模型精度通常优于0.1毫米,适合大多数案例模型可在接收有效图像数据后10个工作日内交付 |
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结论 |
| 从数据架起界面 有可能实现人工联合精度为0.1毫米即快速原型技术取出输出法 精确替换计算机辅助设计有限元分析技术这一事实惊人,因为如果对流机破损并帮助设计实验,则替换它,但如果在人机破损后,它会导致不幸和不愉快。通过应用这些技术,可以替换人机内破损部分,如臀部、膝盖和肩接合点。 |
引用 |
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