儿童肱骨远端计算机仿真力学模型精准构建方法技术

本发明专利技术公开了儿童肱骨远端计算机仿真力学模型精准构建方法，属于医学模型构建技术领域。方法为：挑选图像清晰且无结构异常儿童肱骨的CT数据导入医学图像处理软件，将IGES文件导入通用性最强的三维CAD软件，生成肱骨实体模型，以IGES文件格式分别导出所有内固定模型；将生成的IGES格式模型骨导入有限元分析前处理软件对模型进行有限元分析前的网格划分以及进行材料属性的定义，将前处理完毕的模型以Abaqus input文件导入商用有限元分析软件ABAQUS软件进行加载及有限元分析。此种构建方法可以在短时间内进行任意骨折类型的模拟及多种内固定技术的生物力学计算仿真，开发新的固定技术和确定最佳的固定方式。

【技术实现步骤摘要】
儿童肱骨远端计算机仿真力学模型精准构建方法
本专利技术涉及儿童肱骨远端计算机仿真力学模型精准构建方法，属于医学模型构建

技术介绍
儿童肱骨远端骨折是非常常见的儿童骨折，治疗方法中常用经皮钢针固定，但怎样固定最稳定，目前只能通过成人模型骨的生物力学测试来完成，采用成人模型骨的生物力学测试存在以下缺点：1）成人肱骨远端模型骨不能反应儿童肱骨远端真实结构，儿童肱骨远端含有大量的软骨并包括骨化中心。成人肱骨远端均为骨质，二者解剖形态相差很大。2）模型骨生物力学测试费时费力花费高，结果不准确不稳定需要多次重复。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术要解决的技术问题是通过三维CT和磁共振图像精准构建儿童肱骨远端真实解剖结构，包含骨、软骨及骨化中心等特征，并进行计算机仿真力学分析。本专利技术的儿童肱骨远端计算机仿真力学模型精准构建方法为：步骤一、挑选图像清晰且无结构异常的儿童肱骨的CT数据，数据格式为Dicom格式；步骤二、将数据导入医学图像处理软件Simpleware，以CT图像的灰度为主要特征，以颜色和纹理结构为细节特征，利用基于区域的图像分割方法，阈值法和区域增长法，基于边界的图像分割方法和基于数学形态的图像分割方法等对远端肱骨模型进行分割，再选择参照该儿童肱骨的磁共振图像以及肱骨远端的图像纹理对每一张CT图像进行手动分割，最大限度提高分割的精度和准确性，整个模型骨通过格式转化后导出国际图形交互标准格式IGES文件；步骤三、将IGES文件导入通用性最强的三维CAD软件SolidWorks，生成肱骨实体模型，利用一系列三维建模工具，在肱骨指定位置创建骨折断面，在三维交互建模环境下，按照临床现有内固定技术以及申请者多年经验积累的创新方法，对骨折模型进行多种内固定方式的植入模拟，以IGES文件格式分别导出所有内固定模型；步骤四、将生成的IGES格式模型骨导入有限元分析前处理软件HyperMesh中，对模型进行有限元分析前的网格划分以及进行材料属性的定义，接触面的设置以及约束的添加，将前处理完毕的模型以Abaqusinput(INP)文件导出；步骤五、最后将Abaqusinput(INP)文件模型导入商用有限元分析软件ABAQUS软件进行加载及有限元分析，计算每种固定方式的稳定性。本专利技术的有益效果：首次对儿童肱骨远端模型根据真实解剖和骨软骨特征进行精细化建模。此种构建方法更接近儿童的真实解剖结构。可以在短时间内进行任意骨折类型的模拟及多种内固定技术的生物力学计算仿真，开发新的固定技术和确定最佳的固定方式，省时省力花费低且结果可靠，模型的可重复性为后续开展更深入的研究提供了技术积累和数据基础。附图说明为了易于说明，本专利技术由下述的具体实施及附图作以详细描述。图1为本专利技术的构建过程流程结构示意图；图2为本专利技术中儿童肱骨远端精准三维立体模型构建图。具体实施方式如图1-2所示，本具体实施方式采用以下技术方案：儿童肱骨远端计算机仿真力学模型精准构建方法为：步骤一、挑选图像清晰且无结构异常的儿童肱骨的CT数据，数据格式为Dicom格式；步骤二、将数据导入医学图像处理软件Simpleware，以CT图像的灰度为主要特征，以颜色和纹理结构为细节特征，利用基于区域的图像分割方法，阈值法和区域增长法，基于边界的图像分割方法和基于数学形态的图像分割方法等对远端肱骨模型进行分割，再选择参照该儿童肱骨的磁共振图像以及肱骨远端的图像纹理对每一张CT图像进行手动分割，最大限度提高分割的精度和准确性，整个模型骨通过格式转化后导出国际图形交互标准格式IGES文件；步骤三、将IGES文件导入通用性最强的三维CAD软件SolidWorks，生成肱骨实体模型，利用一系列三维建模工具，在肱骨指定位置创建骨折断面，在三维交互建模环境下，按照临床现有内固定技术以及申请者多年经验积累的创新方法，对骨折模型进行多种内固定方式的植入模拟，以IGES文件格式分别导出所有内固定模型；步骤四、将生成的IGES格式模型骨导入有限元分析前处理软件HyperMesh中，对模型进行有限元分析前的网格划分以及进行材料属性的定义，接触面的设置以及约束的添加，将前处理完毕的模型以Abaqusinput(INP)文件导出；步骤五、最后将Abaqusinput(INP)文件模型导入商用有限元分析软件ABAQUS软件进行加载及有限元分析，计算每种固定方式的稳定性。以上显示和描述了本专利技术的基本原理和主要特征和本专利技术的优点。本行业的技术人员应该了解，本专利技术不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本专利技术的原理，在不脱离本专利技术精神和范围的前提下，本专利技术还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本专利技术范围内。本专利技术要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.儿童肱骨远端计算机仿真力学模型精准构建方法，其特征在于：步骤一、挑选图像清晰且无结构异常的儿童肱骨的CT数据，数据格式为Dicom格式；步骤二、将数据导入医学图像处理软件Simpleware， 以CT图像的灰度为主要特征，以颜色和纹理结构为细节特征，利用基于区域的图像分割方法，阈值法和区域增长法，基于边界的图像分割方法和基于数学形态的图像分割方法等对远端肱骨模型进行分割，再选择参照该儿童肱骨的磁共振图像以及肱骨远端的图像纹理对每一张CT图像进行手动分割，最大限度提高分割的精度和准确性，整个模型骨通过格式转化后导出国际图形交互标准格式IGES文件；步骤三、将IGES文件导入通用性最强的三维CAD软件SolidWorks，生成肱骨实体模型，利用一系列三维建模工具，在肱骨指定位置创建骨折断面，在三维交互建模环境下，按照临床现有内固定技术以及申请者多年经验积累的创新方法，对骨折模型进行多种内固定方式的植入模拟， 以IGES文件格式分别导出所有内固定模型；步骤四、将生成的IGES格式模型骨导入有限元分析前处理软件HyperMesh中，对模型进行有限元分析前的网格划分以及进行材料属性的定义，接触面的设置以及约束的添加，将前处理完毕的模型以Abaqus input文件导出；步骤五、最后将Abaqus input文件模型导入商用有限元分析软件ABAQUS软件进行加载及有限元分析，计算每种固定方式的稳定性。...

【技术特征摘要】
1.儿童肱骨远端计算机仿真力学模型精准构建方法，其特征在于：步骤一、挑选图像清晰且无结构异常的儿童肱骨的CT数据，数据格式为Dicom格式；步骤二、将数据导入医学图像处理软件Simpleware，以CT图像的灰度为主要特征，以颜色和纹理结构为细节特征，利用基于区域的图像分割方法，阈值法和区域增长法，基于边界的图像分割方法和基于数学形态的图像分割方法等对远端肱骨模型进行分割，再选择参照该儿童肱骨的磁共振图像以及肱骨远端的图像纹理对每一张CT图像进行手动分割，最大限度提高分割的精度和准确性，整个模型骨通过格式转化后导出国际图形交互标准格式IGES文件；步骤三、将IGES文件导入通用性最强的三维CAD...

【专利技术属性】
技术研发人员：王恩波，阿柳·卡马拉，刘闯，季相璐，刘天婧，李建军，赵群，
申请(专利权)人：中国医科大学附属盛京医院，
类型：发明
国别省市：辽宁,21