[發明專利]兒童肱骨遠端計算機仿真力學模型精準構建方法

在審

• 申請號: 201811342892.8
• 申請日: 2018-11-13
• 公開（公告）號: CN109241691A
• 公開（公告）日: 2019-01-18
• 發明（設計）人: 王恩波;阿柳·卡馬拉;劉闖;季相璐;劉天婧;李建軍;趙群
• 申請（專利權）人: 中國醫科大學附屬盛京醫院
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了兒童肱骨遠端計算機仿真力學模型精準構建方法，屬于醫學模型構建技術領域。方法為：挑選圖像清晰且無結構異常兒童肱骨的CT數據導入醫學圖像處理軟件，將IGES文件導入通用性最強的三維CAD軟件，生成肱骨實體模型，以IGES文件格式分別導出所有內固定模型；將生成的IGES格式模型骨導入有限元分析前處理軟件對模型進行有限元分析前的網格劃分以及進行材料屬性的定義，將前處理完畢的模型以Abaqus input文件導入商用有限元分析軟件ABAQUS軟件進行加載及有限元分析。此種構建方法可以在短時間內進行任意骨折類型的模擬及多種內固定技術的生物力學計算仿真，開發新的固定技術和確定最佳的固定方式。

技術領域

本發明涉及兒童肱骨遠端計算機仿真力學模型精準構建方法，屬于醫學模型構建技術領域。

背景技術

兒童肱骨遠端骨折是非常常見的兒童骨折，治療方法中常用經皮鋼針固定，但怎樣固定最穩定，目前只能通過成人模型骨的生物力學測試來完成，采用成人模型骨的生物力學測試存在以下缺點：1）成人肱骨遠端模型骨不能反應兒童肱骨遠端真實結構，兒童肱骨遠端含有大量的軟骨并包括骨化中心。成人肱骨遠端均為骨質，二者解剖形態相差很大。2）模型骨生物力學測試費時費力花費高，結果不準確不穩定需要多次重復。

發明內容

針對上述問題，本發明要解決的技術問題是通過三維CT和磁共振圖像精準構建兒童肱骨遠端真實解剖結構，包含骨、軟骨及骨化中心等特征，并進行計算機仿真力學分析。

本發明的兒童肱骨遠端計算機仿真力學模型精準構建方法為：步驟一、挑選圖像清晰且無結構異常的兒童肱骨的CT數據，數據格式為Dicom格式；

步驟二、將數據導入醫學圖像處理軟件Simpleware， 以CT圖像的灰度為主要特征，以顏色和紋理結構為細節特征，利用基于區域的圖像分割方法，閾值法和區域增長法，基于邊界的圖像分割方法和基于數學形態的圖像分割方法等對遠端肱骨模型進行分割，再選擇參照該兒童肱骨的磁共振圖像以及肱骨遠端的圖像紋理對每一張CT圖像進行手動分割，最大限度提高分割的精度和準確性，整個模型骨通過格式轉化后導出國際圖形交互標準格式IGES文件；

步驟三、將IGES文件導入通用性最強的三維CAD軟件SolidWorks，生成肱骨實體模型，利用一系列三維建模工具，在肱骨指定位置創建骨折斷面，在三維交互建模環境下，按照臨床現有內固定技術以及申請者多年經驗積累的創新方法，對骨折模型進行多種內固定方式的植入模擬， 以IGES文件格式分別導出所有內固定模型；

步驟四、將生成的IGES格式模型骨導入有限元分析前處理軟件HyperMesh中，對模型進行有限元分析前的網格劃分以及進行材料屬性的定義，接觸面的設置以及約束的添加，將前處理完畢的模型以Abaqus input(INP)文件導出；

步驟五、最后將Abaqus input(INP)文件模型導入商用有限元分析軟件ABAQUS軟件進行加載及有限元分析，計算每種固定方式的穩定性。

本發明的有益效果：首次對兒童肱骨遠端模型根據真實解剖和骨軟骨特征進行精細化建模。此種構建方法更接近兒童的真實解剖結構。可以在短時間內進行任意骨折類型的模擬及多種內固定技術的生物力學計算仿真，開發新的固定技術和確定最佳的固定方式，省時省力花費低且結果可靠，模型的可重復性為后續開展更深入的研究提供了技術積累和數據基礎。

附圖說明

為了易于說明，本發明由下述的具體實施及附圖作以詳細描述。

圖1為本發明的構建過程流程結構示意圖；

圖2為本發明中兒童肱骨遠端精準三維立體模型構建圖。

具體實施方式