基于CT图像的股骨上段有限元建模及单元尺寸分析

发布时间：2017-11-20 13:04

  本文关键词：基于CT图像的股骨上段有限元建模及单元尺寸分析

  更多相关文章： 股骨上段 有限元分析 三维重建 单元类型 材料赋值

【摘要】：目的基于CT图像构建5个不同的股骨上段有限元模型,并分析模型单元尺寸对股骨模型材料属性分布以及生物力学性能的影响。方法利用螺旋CT扫描股骨上段并以DICOM格式输出图像文件,利用Mimics软件提取三维几何文件,分别使用Mimics、3-Matica、ICEM软件生成体素网格模型、四面体网格模型和3个六面体网格模型(单元尺寸分别为2、1和0.5 mm),在Mimics中对网格文件进行材料赋值,将最终的有限元模型导入ABAQUS中进行力学行为分析。结果单元尺寸对5个模型总质量影响较小,5个模型沿相同路径上节点处Von Mises应力和节点位移整体变化趋势一致,但是各个节点处Von Mises应力误差较大,单元尺寸为0.5 mm的六面体网格模型与体素网格模型各节点处Von Mises应力值接近。结论基于CT灰度值进行材料赋值时,单元尺寸对模型的总质量和节点位移影响较小,但是单元尺寸的减小将导致模型中各材料含量和分布的改变,引起应力分布的变化。当模型单元尺寸与体素尺寸接近时,能较好反映股骨的质量分布和力学行为。
【作者单位】： 太原理工大学应用力学与生物医学工程研究所;
【基金】：山西省高等学校创新团队支持计划项目
【分类号】：R681;R816.8
【正文快照】： 目前,骨科生物力学的研究主要包括临床观察与解剖、尸体标本实验、标准人体假肢试验和有限元仿真等多种手段,考虑到实验材料获取难易程度、实验体个体差异、对实验设备和技术的要求以及试验成本等因素,有限元方法被越来越广泛地应用于生物力学分析[1-3]。在股骨上段有限元仿真

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