腰椎4/5节段三维有限元模型的建立及分析

发布时间：2021-12-28 13:58

　　目的基于螺旋CT扫描图像,应用三维重建软件Mimics、有限元软件Hyperworks、数据分析软件Abaqus、模拟测试软件Hyperview等软件建立符合正常腰椎生理及生物力学性能的三维有限元模型,为有限元分析提供模型基础,可用于研究疾病发病机制、测量正常腰椎生理指标、探索并模拟疾病治疗方案等。方法选取一名健康青年男性（25岁,身高177cm,体重75kg）,利用西门子64排螺旋CT扫描获得完整腰椎图像,导入三维重建软件Mimics,重建正常腰椎骨性结构的三维模型（L4-L5）,输入至有限元软件Hyperworks进行网格化。根据解剖学及文献结果建立重要的椎间盘部分。然后,根据文献资料,分别建立韧带、关节囊、关节突软骨等部分的FEM模型,并用合适的材料性质和实体单元类型分别对各部分单位赋值。完毕后以INP格式在Abaqus中进行计算,在Hyperview中进行模拟测试。结果利用三维重建软件Mimics及有限元软件Hyperworks成功对腰椎（L4-L5）三维模型有限元网格化。对于重要的椎间盘部分,为计算时收敛的需要,将其建成全六面体单元,髓核占椎间盘的比例为44%,髓核中心比椎间... 

【文章来源】：青岛大学山东省

【文章页数】：47 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

将CT图像导入Mimics后操作界面

图 1.2 界定阈值范围2.3.2 图像的处理：软件会自动生成各层面骨组织窗轮廓线，对于局部灰度值相近的区域采用人工识别的方式进行提取，经过区域增长对不同区域进行分割，每个区域对应不同的颜色，利用区域增长在所用 CT 断层图像中分割出骨组织。利用编辑蒙板和多段线编辑命令将腰椎各节段进行划分并填充，去除无关结构及噪点、填充空洞、去除伪阴影等冗繁数据。将横截面放至最大化，目的是为了方便勾勒椎体边界。选择“segementation”工具栏中的“edit mask”中的“draw”和“erase”工具处理图像,这样就能保证椎体的完整性,避免生成面模型时存在空洞。该步骤工作量大，耗费时长，且易出错，但又是非常关键的一步，处理不好会影响后续工作的进行，因此要求绝对细心谨慎,不能有差错。然后，选择“segmentation”工具栏中的“morphology operations”命令。点击“operation”中的“dilate”,使椎体边界整个向外膨胀 2 个像素。然后,点击“operation”中的“erode”,使椎体边界再向内腐烛掉 2 个像素,目的在于消除椎体内部未填充完全的小孔洞，使椎体表面平顺。

降噪、去伪影等图像处理

【参考文献】：
期刊论文
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硕士论文
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本文编号：3554181