甲状软骨成形术的三维有限元仿真模拟

Three Dimensional Finite Element Simulation of Thyroplasty

运用Mimics医学重构软件,对喉的甲状软骨进行三维重建,研究不同的支架材料对甲状软骨成形术当中开窗部位的影响,为接下来人工软骨支架的材料遴选和制备提供理论依据。首先将标准DICOM格式的CT图像导入到Mimics10.1医学三维重建软件中,进行图像的去噪、分割和区域生长等处理,建立起甲状软骨的三维模型;然后将生成的几何模型导入到逆向工程软件Geomagic Studio12.0中,对三维模型进行曲面拟合,建立NURBS曲面实体模型,再通过Geomagic Studio软件中的CAD模块,完成甲状软骨的开窗和支架的植入;最后在ANSYS Workbench14.0中对不同支架的修复情况进行数值模拟,比较修复过后的甲状软骨的生物力学性质。最终建立的三维实体模型外形轮廓上与真实甲状软骨具有较好的几何相似性,开窗的部位和大小与临床上保持一致。软骨模拟受力过程也和术后进行效果评价方法在力学性能上相类似。数值模拟阶段的结果为临床上开窗部位的固定和修复材料的筛选提供依据。