喉关节的建模及数值模拟研究
本文关键词: 喉关节 有限元 喉再造 三维重建 出处:《中国生物医学工程学报》2014年02期 论文类型:期刊论文
【摘要】:运用MIMICS软件对喉关节进行个性化三维数字模型重建,并对重建喉模型进行有限元分析。为后续对喉关节进行针对结构特点的细化建模、材料遴选和具有关节的人工喉软骨支架的生物3 D打印提供必要依据。导入CT图像到MIMICS软件,对281层、层间距为1.25 mm的CT螺旋扫描图像进行图像去噪、分割和平滑处理,创建三维模型,对三维模型进行修复,得到完整、精确、清晰的喉关节三维模型。然后使用ANSYS有限元分析软件进行分析。验证主要还是通过与原始层片的比对。人体所有组织的灰度值都不相同,这个灰度在MIMICS中主要是阈值范围体现出来的。利用MIMICS软件不断试验找到喉关节的阈值范围,提取喉关节大概模型轮廓,此时的三维模型和真实人体喉关节外形结构差距比较大,所以需要利用各种方法不断对其相关处理,生成一个和人体喉关节结构相似的三维模型。获得了高精度的喉关节的三维模型,建立了三维坐标系下的可以从任意角度观察的健康人喉关节三维重建生物医学模型和三维有限元模型。该模型在外边轮廓上与真实喉关节具有较好的几何相似性,在喉发声上喉软骨和喉关节相互作用与真实喉关节具有很好的力学相似性。
[Abstract]:The three-dimensional digital model of laryngeal joint was reconstructed with MIMICS software, and the laryngeal model was analyzed by finite element method. Material selection and biological 3D printing of artificial laryngeal cartilage scaffolds with joints provided the necessary basis. Import CT images into MIMICS software for 281 layers. Image denoising, segmentation and smoothing of CT spiral scan images with 1.25mm interval are carried out, 3D models are created, and the 3D models are repaired, which are complete and accurate. A clear three-dimensional model of the larynx joint. Then use ANSYS finite element analysis software to analyze. The verification is mainly through the comparison with the original slice. The gray value of all human tissues is not the same. This gray level is mainly reflected in the threshold range in MIMICS. The threshold range of laryngeal joint is found by MIMICS software and the outline of laryngeal joint model is extracted. The difference between the 3D model and the real human laryngeal joint structure is large, so we need to use a variety of methods to deal with it. A three-dimensional model similar to the structure of human laryngeal joint is generated and a high-precision three-dimensional model of laryngeal joint is obtained. A three-dimensional biomedical model and a three-dimensional finite element model for the reconstruction of the laryngeal joint from any angle in a three-dimensional coordinate system are established. The model has good geometric similarity with the real laryngeal joint on the outside contour. . The interaction between the laryngeal cartilage and the laryngeal joint on the laryngeal articulation has a good mechanical similarity with the real laryngeal joint.
【作者单位】: 杭州电子科技大学生物制造研究中心;
【基金】:国家自然科学基金(61272389)
【分类号】:R767.2
【正文快照】: 引言喉内部组织中,喉关节控制着喉的发声、呼吸和吞咽功能。因先天畸形、喉癌切除或严重碎裂等引起的喉软骨缺损不仅会严重影响其日常呼吸、吞咽和发声等,而且会危及生命。喉部外伤和喉部疾病外科手术常带来喉腔的复杂缺损,由于损伤和疾病侵犯范围大,喉软骨的支撑作用丧失,术
【参考文献】
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【共引文献】
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