首页 > 文献资料
-
仿真环境下医学器官的三维有限元建模方法
背景:通过医学影像图片数据进行三维重建的模型主要应用于医学临床分析,而采用激光扫描进行逆向重建时建立的模型主要用于生物力学分析.生物力学模型建立的精确程度,直接影响分析结果.目的:分析采用医学影像图片数据和三维激光扫描重建医学器官模型的两种方法及意义.方法:①通过人体CT断层扫描医学影像图片数据,并运用医学重建软件进行三维重建.②采用三维激光扫描仪对医学模型进行扫描得到点云数据,再利用逆向处理软件实现医学器官模型的逆向重建.结果与结论:两种方法都可以建立符合人体解剖结构、可进行生物力学仿真计算的几何模型和有限元模型.医学影像CT/MRI数据重建的三维模型,能够真实再现被扫描对象的表面特征及内部结构,该模型为临床辅助诊断、手术规划、整形、假肢设计及解剖教学等方面提供了可靠的参考模型.三维激光扫描所得点云数据进行逆向重建,具有测量精度高、速度快,能够反映所测标本的表面形态,该模型可在交通运输、军事领域中因发生钝性冲击对人体内部器官造成的损伤进行计算机仿真分析.
-
利用数字几何技术重建个性化骨骼模型
背景：由于医学CT体数据存在各向异性的特点，导致CT序列图像重建网格模型时产生阶梯表面，从而影响后续的医学诊断。目的：利用数字几何处理技术重建个性化骨骼模型。方法：首先基于互信息的图像配准算法对骨骼CT序列图像进行配准，接着使用图像分割提取骨骼轮廓集并转化为三维点云，然后使用高斯加权的主成分分析方法估算点云法向量并对点云进行三边滤波去噪，后对点云进行自适应圆球覆盖及网格化处理，完成个性化骨骼模型重建。结果与结论：文章所提的方法可以生成光顺的个性化骨骼表面网格模型，所形成的三角网格形状规则且自适应分布，可以为计算机辅助制造、有限元分析及3D打印提供准确的三维模型。
-
上颌牙列及方丝弓矫治器三维有限元模型的建立及验证
目的 快速建立高精度的上颌方丝弓矫治器的三维有限元分析模型并进行验证.方法 通过多层螺旋CT扫描,获得上、下颌骨及牙列的数据,采用Mimics、Catia及ABAQUS软件相结合的方法 ,建立包括上颌牙列、牙周膜、牙槽骨、方丝弓矫治器的三维有限元模型,并观察计算机模拟矫治力作用下上颌中切牙应力分布.采用激光散斑剪切实验力学的方法 进行验证.结果 建立了包含方丝弓矫治器的上颌牙列的三维有限元模型,计算机模拟作用下的应力分布情况与激光散斑剪切试验结果 相近,模型的精确性得到了初步有效的验证.结论 所建立的三维有限元模型仿真性好, 方法 便捷有效,为采用有限元法进行正畸生物力学分析的深入研究打下基础.同时可为临床矫治提供一定的指导意义.
-
基于机器人操作系统的机械臂辅助超声扫描系统研究
本研究提出了一种基于机器人操作系统( robot operating system ,ROS)的机械臂辅助超声扫描系统,旨在减轻超声医生的劳动强度,降低对操作者的依赖,标准化扫查流程,提高扫描操作的准确度和效率.系统由ROS、Kinect V2视觉传感器、六轴机械臂和超声采集装置等硬件平台组成.本系统首先利用 Kinect V2实时获取场景的RGB彩色和深度图像,经内外参标定、配准后形成RGB－点云数据用以充分描述三维空间信息.通过对点云进行去噪、分割、表面法向量分析和运动轨迹提取等系列处理,再经由坐标系统转换,本系统即可进行机械臂坐标系统下的路径规划,进而引导机械臂持超声探头到指定区域的表面实施扫描动作,完成超声影像的实时采集.结果表明,基于ROS搭建系统平台,结合Kinect V2视觉导航,本系统可引导机械臂夹持超声探头较快速、较准确、较稳定地到达待扫查区域,实现自主的超声图像采集.
-
基于CT图像全颈椎三维有限元模型的建立及验证
目的:建立全颈椎三维有限元模型并进行验证.方法:通过CT扫描机对中国人体50百分位健康成年男性志愿者颈椎进行扫描,获取颈椎骨骼坐标数据,利用Mimics软件将图像坐标数据转换成ASCII格式的点云数据,并利用CATIA软件对点云数据进行前处理,通过Geomagic曲面建模功能完成颈椎几何模型重构,并将几何模型导入到有限元前处理软件Hypermesh.采用映射网格划分法分别对颈椎皮质骨、松质骨、椎间盘以及各主要韧带等结构进行了网格划分和模拟.同时,利用现有的颈椎材料参数进行比例和功能缩放来定义稀缺的材料参数,终建立一个解剖结构描述准确、全面的全颈椎有限元模型.结果:整个模型共有22 512个实体单元,14 180个壳/膜单元.利用颈椎离体坠落实验对模型的有效性进行了验证.结论:模型具有良好的生物逼真度,可应用于研究颈椎在汽车碰撞事故中的动态响应和损伤机制.
-
激光三维扫描系统重建下颌骨
目的利用激光三维扫描技术重建下颌骨三维结构,探索建立有限元几何模型的新方法.方法利用激光三维扫描系统,多次、分区域地扫描人体下颌骨标本并形成下颌骨表面轮廓点云文件,然后对扫描点云文件进行拼接,重建下颌骨表面轮廓.结果建立了一个人体下颌骨骨性表面的三维模型.此模型造型逼真,并可以适当的文件格式应用于有限元结构力学仿真分析.结论在生物力学仿真实验中,激光三维扫描系统可以用于建立有限元几何模型,可解决常规CAD(computer aided design)方法难以建立非规则人体结构模型这一难题.
-
利用MIMICS和CATIA软件辅助建立包含方丝弓矫治器的上颌三维有限元模型
目的:利用MIMICS和CATIA软件辅助建立包含方丝弓矫治器的上颌三维有限元模型.方法:对志愿者头颅部进行多层螺旋CT扫描,利用MIMICS、 CATIA软件完成托槽及三维实体模型的重建,在此基础上通过ABAQUS软件建立包含方丝弓托槽的上颌三维有限元模型.结果:建立了高精度的包含方丝弓托槽、上颌牙列、牙周膜、牙槽骨的上颌三维有限元模型.结论:利用MIMICS和CATIA软件辅助建模,提高了模型的精确性和建模效率.
-
一种工业CT点云数据的NURBS曲面重构算法
虽然CT技术已经发展得相当成熟,但保证检测数据重构的精度还存在较大困难.本文将工业CT图像转化为三维散乱点云数据,研究数据预处理算法;对处理后数据进行NURBS曲面插值,完成了对NURBs曲面的董构.以某工件工业CT图像为例,通过VG软件转化为点云数据,利用VC++和OpenGL编程实现数据预处理算法和NURBS曲面拟合,并用实例验证了该曲面造型方法的正确性.
