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不同材料赋值下股骨静力学有限元模型的力学仿真分析 被引量：14
1
作者 颜继英 《中国组织工程研究》 CAS 北大核心 2020年第9期1390-1394,共5页
背景:不同骨质的材料属性差异很大,因此在很多生物力学分析过程中为了简化模型,提高分析效率,很 多学者在进行生物力学仿真研究中对骨骼模型采用了不同的赋值方法,而材料属性分配将对生物力学分析 结果产生很大的影响。 目的:采用不同... 背景:不同骨质的材料属性差异很大,因此在很多生物力学分析过程中为了简化模型,提高分析效率,很 多学者在进行生物力学仿真研究中对骨骼模型采用了不同的赋值方法,而材料属性分配将对生物力学分析 结果产生很大的影响。 目的:采用不同的材料属性赋值方法建立3种股骨有限元模型并进行有限元仿真分析,探究不同材料赋值 方法对股骨有限元生物力学仿真分析的影响。 方法:采集志愿者股骨CT扫描数据,以DICOM格式文件导入Mimics医学影像处理软件重建股骨模型, 对模型分别赋予3种不同的材料属性,即均一材料赋值、皮-松质骨赋值和灰度赋值,并将模型导入有限元 分析软件Abaqus 6.14中,设置相同的载荷和边界条件进行应力及位移分析。 结果与结论:①3种股骨模型的应力输出结果相差不大,且均在合理范围内;②但是均一材料赋值股骨模 型与皮-松质骨赋值股骨模型的最大应力主要分布于股骨干部位,而灰度赋值股骨模型的最大应力分布在股 骨颈处,这也与现实状态下股骨骨折部位主要出现于股骨颈部位所吻合;③皮-松质骨赋值模型和灰度赋值 模型输出的位移值基本一致;而均一材料赋值的股骨模型位移值最小,并且与其他2种模型位移量相差40% 左右;④提示灰度赋值的方法能够较好地反映人体股骨的生物力学特性,从而可以更准确地模拟真实股骨 的生物力学特征,这也为骨科生物力学进行有限元仿真建模提供了重要理论依据。 展开更多
关键词 股骨模型 材料赋值 有限元仿真 应力 位移 数字骨科 生物力学
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参数化股骨曲面特征模型的构建 被引量：7
2
作者 陈小中 何坤金 +1 位作者 陈正鸣 项炜 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第12期2367-2375,共9页
为了便于参数化股骨曲面模型的编辑修改,利用曲面特征将股骨的网格模型分割为有医用意义的曲面特征单元,提出建立股骨曲面特征模型的方法.首先结合医学解剖需求,将由平均化点云模型构建的三角网格模型分割为有特定意义的多个区域,构成... 为了便于参数化股骨曲面模型的编辑修改,利用曲面特征将股骨的网格模型分割为有医用意义的曲面特征单元,提出建立股骨曲面特征模型的方法.首先结合医学解剖需求,将由平均化点云模型构建的三角网格模型分割为有特定意义的多个区域,构成特征区域;其次设计特征参数及参数间约束关系,通过轮廓线蒙皮创建特征曲面;最后将相邻特征曲面通过过渡曲面连接,生成股骨参数化CAD曲面模型.实验结果表明,该方法能够有效地表达股骨表面形状特征,利用高层参数对股骨模型直观地进行构建和编辑,为股骨假肢设计以及不完整股骨的数字化修复等提供基础工具. 展开更多
关键词 曲面特征 参数化设计 股骨模型 特征变形
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髋臼力和肌肉力对股骨有限元分析结果的影响 被引量：5
3
作者 仲照明 宫赫 +1 位作者 肖智韬 董心 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第S1期303-308,共6页
建立基于CT影像的股骨有限元模型,研究髋臼力和各个肌肉力对有限元分析结果的影响.对于完整股骨模型(模型I),施加髋臼力和各种肌肉力并计算.对于股骨近端模型(模型II),施加相同大小不同作用面积的髋臼力并计算.通过对计算结果的分析表明... 建立基于CT影像的股骨有限元模型,研究髋臼力和各个肌肉力对有限元分析结果的影响.对于完整股骨模型(模型I),施加髋臼力和各种肌肉力并计算.对于股骨近端模型(模型II),施加相同大小不同作用面积的髋臼力并计算.通过对计算结果的分析表明,臀中肌肌肉力对股骨内应力分布影响最大;髋臼力的作用面积越大,模型各单元应力越小,施加载荷位置的单元此趋势尤为明显.可以为大量个体化有限元计算预测股骨强度提供载荷简化的主要依据. 展开更多
关键词 CT影像 股骨模型 有限元分析 髋臼力 肌肉力
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基于ANSYS人体膝关节的生物力学分析 被引量：1
4
作者 石更强 吴山山 +1 位作者 陆嘉苑 周泽 《生物医学工程与临床》 CAS 2017年第5期459-464,共6页
目的研究作为膝关节置换前虚拟移植的第一阶段工作,重建人体膝关节股骨的三维有限元模型,并基于股骨模型进行应变方面的有限元分析,得到可供下一阶段假体设计的可靠数据。方法选择1例上海市闵行区中心医院35岁女性股骨截面进行自上而下... 目的研究作为膝关节置换前虚拟移植的第一阶段工作,重建人体膝关节股骨的三维有限元模型,并基于股骨模型进行应变方面的有限元分析,得到可供下一阶段假体设计的可靠数据。方法选择1例上海市闵行区中心医院35岁女性股骨截面进行自上而下的、层厚为1 mm CT断层图像。采用ANSYS软件对CT图像进行重建膝关节三维模型并进行网格划分,之后进一步进行应力及生物力学特性方面的研究,模拟正常人在静止站立情况在不同载荷条件下的受力分析及应变情况,来验证所建模型的可行性。结果建立一个节点数为155 522、四面体单元数为107 833的股骨三维体网格模型;分别赋予1、5、10种材料值,再施加450、600、700、800、900 N的集中载荷,得到垂直载荷下的最小应力值为45.2~45.4 MPa,最大应力值为90.5~90.8 MPa。结论膝关节的生物力学分析对于膝关节假体的植入角度和位置及今后膝关节假体的外形设计及材料方面的研究具有重要的参考价值。 展开更多
关键词 膝关节 股骨模型 生物力学 ANSYS软件 仿真研究
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自由变形算法在快速骨重建中的应用
5
作者 曾祥森 周海 +2 位作者 王成焘 王冬梅 陈功 《生物医学工程学杂志》 CAS CSCD 北大核心 2014年第5期1121-1126,共6页
本文在传统自由变形算法的基础上,提出了一种应用在人体骨骼快速三维重建的单位自由变形(FFD)算法。文中以股骨为例,依据单位自由变形算法实现利用两张X线片对股骨进行快速三维模型重建的工作。利用专业C臂机上获取两张正交方向拍摄的X... 本文在传统自由变形算法的基础上,提出了一种应用在人体骨骼快速三维重建的单位自由变形(FFD)算法。文中以股骨为例,依据单位自由变形算法实现利用两张X线片对股骨进行快速三维模型重建的工作。利用专业C臂机上获取两张正交方向拍摄的X线片,并保留拍摄参数;借助X线片提供的轮廓信息对标准模型进行个性化三维重建。文中通过点配对算法建立了X线片外轮廓与三维标准模型外轮廓之间的对应关系,将传统自由变形算法进行简化设计,利用单位自由变形控制格对标准模型进行重建,最终使得X线片外轮廓与标准模型外轮廓一致,从而获得个性化的股骨三维模型。选取35例尸体股骨样本设计外形精度、鲁棒性和重建速度实验,最终得到全骨的二维点配对平均时间为20s,平均重建时间为112s;三维模型的外形平均误差为0.52mm,且精度和速度均保持稳定,具有良好的鲁棒性。本研究将传统自由变形算法简化应用到重建模型算法中,使得重建时间减少,重建精度达到传统方法要求,同时具备良好的可重复性,在临床应用和相关科学研究中具有很好的应用前景。 展开更多
关键词 X线片 点配对算法 自由变形算法 三维重建 股骨标准模型
原文传递
兔股骨的生物力学模型研究
6
作者 李志香 张春林 《中国修复重建外科杂志》 CAS CSCD 北大核心 2007年第3期259-261,共3页
目的研究兔股骨三维生物力学模型的建立方法。方法新西兰大白兔1只,雌性,兔龄1年。制作兔股骨标本,获取股骨断层图像,输入计算机后经处理得到边界轮廓线,再通过自编程序,获取建模时所用的轮廓线坐标,将坐标数据输入建模软件,建立三维实... 目的研究兔股骨三维生物力学模型的建立方法。方法新西兰大白兔1只,雌性,兔龄1年。制作兔股骨标本,获取股骨断层图像,输入计算机后经处理得到边界轮廓线,再通过自编程序,获取建模时所用的轮廓线坐标,将坐标数据输入建模软件,建立三维实体模型。结果建立了兔股骨的完整三维模型,真实模拟了股骨的解剖形态。结论兔股骨三维生物力学模型的建立为下一步通过有限元法确定振动的最佳参数,提高骨密度奠定基础。 展开更多
关键词 股骨 振动 生物力学模型 有限元分析 兔
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