三维有限元头颅模型参数及边界条件研究

目的确定三维有限元模型材料阻尼参数,实现寰枕关节模拟。方法对不同材料阻尼参数下的模型进行冲击载荷加载,分析比较计算后不同材料阻尼下颅骨应力-时间曲线形态,确定模型采用的材料阻尼参数值。应用弹簧单元模拟寰枕关节,比较模拟前后,模型在冲击载荷下颅骨应力,确定弹簧单元参数。结果不同颅骨材料阻尼条件下,额部冲击区域颅骨节点的vonMises应力曲线均无第2峰值,应力峰值随阻尼增大而逐渐降低,峰值出现时间后移,枕部颅骨节点应力曲线在冲击后期应力下降趋势更显著,在0.001～0.004之间颅骨应力曲线形态最佳。模拟寰枕关节,弹簧单元采用颅骨材料参数,在X、Y轴方向弹簧弹性系数10N/mm,Z轴方向的为20N/mm,颅骨应力曲线后期可下降。结论颅骨线弹性材料阻尼系数对模型颅骨应力响应有显著影响。模型脑组织应力主要受颅骨应力的影响。采用三维弹簧单元模拟寰枕关节可降低模型颅骨应力,模拟寰枕关节对模型颅骨应力的影响较颅骨材料阻尼系数的影响小。

国人头颅三维有限元模型有效性检验

目的检验国人头颅三维有限元模型有效性。方法依据Nahum头颅冲击尸体实验参数,对有限元模型加载额部冲击载荷,载荷位于正中矢状面上,由前向后,呈正弦波形,峰值6.8kN,时程15ms。计算分析头颅结构的力学响应。分析不同部位结构的应力改变。由应力值计算颅内压,对模拟计算结果与尸体实验测定结果进行比较。结果头颅不同结构的应力改变不同,由额、顶及枕部硬膜节点主应力计算出的颅内压时间曲线与尸体实验测定的颅内压曲线吻合。结论由硬脑膜节点应力计算所得的颅内压与尸体实验测定值吻合。该头颅三维有限元模型可用于头颅冲击的模拟计算,模型有效。

颅骨-脑相对位移的有限元模拟

目的研究实现颅骨-脑相对位移的有限元模拟。方法筛选硬膜脑相邻节点,在节点之间增设弹簧单元,模拟硬膜下腔,对模型加载冲击载荷,计算分析硬膜、脑对应节点的相对位移。观察模拟颅骨-脑相对位移前后脑表面应力改变的范围及大小。结果采用弹簧单元模拟硬膜下腔后,硬膜与脑对应节点出现相对位移,在冲击载荷下,脑表面应力改变范围向颅底移动,颅底脑表面应力峰值升高。结论有关颅骨-硬膜与软-蛛网膜-脑复合体之间的弹性接触问题,可通过使用弹簧单元模拟硬膜下腔的方法实现对颅骨-脑相对位移的有限元模拟。模拟后脑组织对冲击载荷的应力改变更符合临床脑损伤情况。

基于心内科网络的心电工作站的设计与研制

心电工作站是一个在心内科网络中使用的基于个人电脑 ,专供心内科专家在心电医学方面作全面诊断和辅助分析的工作站。拟定工作站的目标是 :1)从网络读取院内各种检验方式获取的病人心电信息 ,实现心电图重现并在本机数据库保存 ;2 )提供简便直观的自动测量工具帮助医生阅读心电图 ;3)实现计算机辅助诊断和分析功能 ;4)提供医生病例统计分析功能。心电工作站运行在一个普通的个人电脑上 ,程序运用 Microsoft VisualBasic编写 ,数据度采用 Microsoft Access链接。本文阐述了心电工作站的设计思路、部分雏形的实现方法、中期结果及进一步的研制方向。

额、枕部直接冲击导致中脑损伤的力学机制研究

目的分析额、枕部直接冲击造成中脑应力响应,探讨颅脑直接冲击导致脑干损伤的力学机制。方法构建头颅三维有限元模型,模拟计算额、枕部直接冲击损伤,分析中脑上、下交界面节点应力分布,总结中脑应力响应。结果中脑-间脑界面在冲击初始阶段,2ms即出现应力增高,中脑-桥脑界面应力升高开始于冲击后期(10ms),两交界面节点应力在冲击时程中均持续升高,额部冲击比枕部冲击在中-间脑界面造成的应力峰值高。结论中脑在颅脑直接冲击伤的致伤机制中占有突出地位,中脑的应力改变可解释脑震荡的意识障碍及部分原发脑干伤的临床表现。

构建国人头颈三维有限元模型

目的 研究构建国人头颈三维有限元模型。 方法 依据正常国人头颅CT、MRI断层扫描图像,识别确定重建对象,对皮肤、颅骨采用灰度阈值法、轮廓跟踪算法及B样条曲线拟合法进行自动重建;对其他结构采用人机对话方式提取边界关键点,进行重建实体。定义结构材料参数后划分网格。筛选相邻体积交接面节点,粘连节点完成建模。 结果 完成包含皮肤、颅骨、硬膜、静脉窦、脑灰白质、脑干、小脑、脑室系统、颈椎及颈髓的国人头颈三维有限元模型。模型单元及节点数分别为 168 733, 80 535, 总质量约 5. 14kg。 结论 利用医学影像资料,采用轮廓跟踪算法等数字图像技术可半自动实现人颅脑复杂结构的三维重建。