基于CT图像的三维建模和生物力学仿真研究

发布时间：2022-09-28 15:41

　　目的:因为髋骨在人体环境中处于承担重要的身体性能,且自身的模型结构复杂,因此在髋关节置换手术的诊断中具有一定的局限性。所以本论文是基于CT图像,建立了术前优化的髋关节模型,一种准确,快速的生物骨骼实体模型重建方法。同时研究人体内髋骨的力学性能,建立出术前的优化髋关节模型,以便3D打印和降低手术前的风险。方法:研究对象是一例髋骨肉瘤患者,采取患者术前髋CT图像,通过医学Mimics软件显示人体的光学图像模型,采用“原始CT图像——图像处理——曲面重构——实体化”的设计步骤,判断患者髋骨得而损伤情况以及可修复状态,医生可以从中详细的了解肉瘤的侵蚀大小和范围。首先使用核心医学Mimics软件,从光学图像和噪声点中,找出髋关节CT图像并且获得矢量断层图像,人工分离拟合多层图像,形成3D的图像结构。然后在逆向工程Geomagic Studio软件中,使得模型的完成拟合曲面,同时生成曲面化结构和实体化结构。在Geomagic Studio软件中,通过网格修复命令使骨骼模型表面光滑和曲线流畅,达到模型使用的精度要求,满足后续的有限元分析。期间使用Anybody软件用于模拟人体步态模拟,计算模型中各块... 

【文章页数】：65 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 国内外研究现状
    1.3 本课题的目的和意义
    1.4 课题研究软件介
    1.5 论文框架
2 医学图像的三维重建
    2.1 CT的三维重建方法
    2.2 CT来源研究对象
    2.3 CT图像数据处理
3 有限元的前处理
    3.1 髋骨模型导入格式
    3.2 曲面重构及网格处理
    3.3 模型的曲面拟合过程
    3.4 骶骨模型导入及修复
4 逆动动力学分析
    4.1 Anybody软件
    4.2 建立人体模型
    4.3 建立步态分析
    4.4 步态结果分析
5 有限元分析
    5.1 导入ABAQUS的模型
    5.2 模型网格划分
    5.3 模型仿真分析
    5.4 髋骨重建的有限元分析
    5.5 人工骨骼模型
    5.6 人工骨骼模型的分析
    5.7 模型网格划分
    5.8 模型仿真分析
6 研究结果与讨论
    6.1 结果
    6.2 展望
参考文献
硕士期间的主要研究成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]快速康复外科理念在老年全髋关节置换术护理中的应用[J]. 方艳红.  中外女性健康研究. 2018(19)
[2]基于Abaqus下植入体与股骨腔配合的有限元分析[J]. 尚晓峰,窦坚,韩青.  临床骨科杂志. 2018(03)
[3]五轴数控加工仿真系统的设计[J]. 褚人宇,杨忠林,潘炳伟.  上海电气技术. 2018(01)
[4]基于术后髋骨CT数据重建个性化骨肌多体动力学模型及步态仿真[J]. 李兴,王洪福,罗伟,成博,王俊元,刘峰.  中国组织工程研究. 2017(35)
[5]3D打印钛合金个性化骨盆假体静态和步态有限元分析[J]. 李宁,杨涵,黄秋悦,许苑晶,叶堃,李勇,李嘉文,武文,俞超,郝永强,严孟宁,李慧武,王金武,戴尅戎.  医用生物力学. 2017(06)
[6]有限元法分析髋关节表面置换后髋关节的力学特点[J]. 时亮,惠文斌,刘宗智,杨佩.  中国组织工程研究. 2017(27)
[7]基于CT三维重建模型在数字化骨科的应用研究[J]. 成博,赵文,罗伟,王洪福,刘峰.  武汉理工大学学报. 2017(02)
[8]有限元计算在钢结构制造中的应用[J]. 庞延波,杨春松.  科技创新与应用. 2015(18)
[9]基于Mimics和Ansys的人体膝关节生物力学分析[J]. 靳龙,胡迎春,靳剑桥,陈岳坪.  计算机应用与软件. 2014(06)
[10]基于AnyBody的髋关节康复训练肌肉力的分析[J]. 单丽君,胡忠安.  大连交通大学学报. 2014(01)

博士论文
[1]3D打印多孔钛金属骨小梁髋臼杯的临床应用、体内基础研究与生物力学研究[D]. 胡如印.广西医科大学 2018
[2]改良股骨近端髓内钉固定Evans Ⅳ型股骨转子间骨折的有限元分析[D]. 虎群盛.广州中医药大学 2017
[3]基于三维有限元动态模拟分析健脾活骨方治疗ARCOⅡ期股骨头坏死的生物力学研究[D]. 鲁超.中国中医科学院 2014
[4]股骨三维重建与人工髋关节生物力学研究[D]. 张玉朵.天津大学 2006

硕士论文
[1]基于CT图像的人工假体3D打印建模技术研究[D]. 赵劼.西安电子科技大学 2017
[2]髋骨的三维重建技术与生物力学仿真研究[D]. 罗伟.中北大学 2017
[3]基于AnyBody模拟空降兵半蹲式着陆脊柱生物力学分析[D]. 付理强.大连医科大学 2017
[4]肋间肌对胸廓变形影响的实验研究与数值模拟[D]. 刘博伦.天津理工大学 2017
[5]基于AnyBody的汽车驾驶员坐姿力学特性建模及坐姿支撑设计[D]. 吕国敏.山东大学 2016
[6]基于有限元方法分析股骨颈短缩对股骨近端生物力学的影响[D]. 姜轩.天津医科大学 2016
[7]上颈椎三维有限元模型的建立与分析[D]. 丁欣.厦门大学 2014
[8]有限元模型条件下股骨力学分布及材质分析[D]. 马伟平.青岛大学 2012
[9]股骨三维重建与髋关节置换的有限元分析[D]. 巩慧明.厦门大学 2009
[10]人工全髋关节置换术的临床应用研究[D]. 杨重飞.第四军医大学 2009



本文编号：3681933