基于图像处理和Matlab的平面有限元自动建模

目的:提出一种基于数字图像处理和Matlab的平面任意区域有限元自动建模方法。方法:图像特征点提取用数字图像处理技术得到,利用Matlab进行单元自动划分,得到有限元分析数据。结果:提取特征点和单元自动划分合并为一个步骤,因而提高了效率。结论:此方法能有效地处理具有多连通和复杂轮廓的医学图像,给出实验结果证明其有效性。

骨膜细胞电镜图像形态分析系统及其在衡量骨折愈合标准中的应用

目的:提出一种基于角点检测和轮廓跟踪技术的骨膜细胞电镜图像的形态分析方法。方法:骨膜细胞的厚度是骨折愈合的主要衡量标准之一。由于细胞电镜图像的结构复杂性,在自适应可变阈值方法分割目标之后,将图像细化处理,然后根据像素的连通性进行断点的连接处理。结果:利用标号法(Labeling)来测量细胞的面积,用分块轮廓跟踪法测量细胞的周长,可以有效的克服噪声对于结果的影响,最后统计图像中所有细胞的厚度分布,从而判断愈合情况。结论:给出的实验结果表明方法的有效性。

骨小梁显微图像参数自动提取在骨质疏松症中的应用

目的:寻求一种骨小梁显微图像参数自动提取的方法并将之应用于骨质疏松症中。方法:采用计算机自动识别,在通用PC平台上改进,使骨小梁间隙能够自动识别,在处理的过程中对人机对话进行了改进,使之能处理原始图像不够完善的情况。结果:骨小梁数随年龄增加而逐渐减少,表明所形成的游离骨小梁随年龄增加逐渐被清除,计算机自动提取结果同临床分析相一致。结论:与以往研究方法相比的最大优点是细化处理的效果较好,并在自动提取时增进了人机对话,使准确性和智能化上得到了显著提高。

骨盆及髋臼三维有限元模型材料属性设定及其生物力学意义

目的:寻求骨盆及髋臼三维有限元模型构建中有限元模型材料属性设定的方法,并探讨相关的生物力学意义。方法:实验于2002-01/2004-04在第二军医大学长海医院骨科实验室和同济大学生命科学与技术学院生物力学实验室完成。通过计算骨盆及髋臼三维CT扫描层面上不同CT值,采用经典理论公式分析骨密度及骨骼弹性模量,最终确定有限元模型材料属性。结果:对于有限元模型材料属性,当Hu≤816时,ρα=1.9×10-3Hu+0.105,当Hu≥816时ρα=7.69×10-4Hu+1.028;而模型弹性模量则由E=3790ε0.06ρ3骨盆和髋臼三维有限元模型具体数值。结论:通过计算模型密度和弹性模量,进一步确定单元材料属性,对于建立接近实际的骨盆和髋臼三维有限元具有重要的意义。

静载荷作用下骨盆三维有限元分析及其生物力学意义

目的:探讨骨盆受到静力载荷作用后的力学行为特征,为临床分析及判断骨盆力学分布、静载荷影响提供力学基础。方法:实验于2002-01/2004-04在第二军医大学长海医院骨科实验室和同济大学生命科学与技术学院生物力学实验室完成。采用计算机仿真模拟方法,将所构建骨盆三维实体模型导入三维有限元分析软件ANSYS7.0,分别计算单侧髂前上棘和单侧髂骨正后方静载荷作用下骨盆的力学行为表现,静载荷为8000N,分析主应力值、应力分布情况以及主应力方向上骨盆单元的位移。结果:单侧髂前上棘侧方加载下,应力沿着受力点与骶髂关节连线方向传导,没有应力沿着髋臼或者耻骨、坐骨传导;单侧髂骨后方静载荷加载时,应力沿着髂骨纵行方向、髂骨与骶髂关节部位连线方向、同侧耻骨上支传导。结论:分析静载荷作用下骨盆各部位应力分布以及骨盆各个单元在应力作用下的位移变化,有助于临床上进行骨盆损伤内固定力点的选择以及进一步明确骨盆内在应力值分布。

骨盆及髋臼三维有限元模型单元选择及构建生物力学意义

目的:寻求骨盆及髋臼三维有限元模型构建中三维有限元模型单元的选择以及构建,为骨盆、髋臼生物力学研究及手术仿真模拟提供精确模型。方法:在获得的骨盆及髋臼三维CT图像数据矩阵中移动立方体,骨骼内部采用六面体单元,骨骼表面采用MarchingCube算法,建立四面体代替等值面,构建骨盆及髋臼三维有限元模型单元。结果:综合MarchingCube算法和传统方法构建三维有限元模型,所构建模型表面光滑连续,不仅能够分析骨骼表面应力应变分布,同时保留内部应力应变分布的特点。结论:结合传统三维有限元模型构建方法,在模型表面使用四面体单元,模型内部采用六面体单元,构建表面连续平滑的骨盆和髋臼有限元模型,不仅能够反应内部应力应变分布,而且能够模拟分析骨骼表面应力应变分布。

弓齿形状记忆合金接骨器模型构建及三维有限元分析

目的:介绍弓齿形状记忆合金接骨器三维模型的构建并进行三维有限元计算及分析,探讨相关的记忆生物力学意义。方法:采用大型有限元分析软件ANSYS5.6,通过对接骨器结构拆分,分别将各部分建模后,生成体积从而建立三维模型。结果:所构建三维模型,逼真反映弓齿形状记忆合金接骨器的真实形态及生物力学行为,可以进行相应的力学运算。结论:弓齿形状记忆接骨器三维有限元模型的构建,可以为治疗复杂性骨盆髋臼骨折的力学行为以及相关力学基础研究提供精确模型。