基于有限元分析的脊柱侧弯矫形器轻量化结构优化方法技术

技术编号:43651806 阅读:39 留言:0更新日期:2024-12-13 12:46
本发明专利技术涉及一种基于有限元分析的脊柱侧弯矫形器轻量化结构优化方法,包括:扫描获取患者的CT数据和体表点云数据;根据CT数据提取出骨骼的三维模型,并结合体表点云数据构建初步的脊柱侧弯矫形器模型;对骨骼的三维模型进行面网格划分,与矫形器模型装配,得到躯干‑矫形器模型;对躯干‑矫形器模型进行体网格划分,导出为有限元模型,并通过有限元分析软件,进行有限元静力学分析;将矫形器模型输入拓扑优化软件中,并将有限元静力学分析结果映射到模型内表面,进行拓扑优化;将被优化的区域设置为镂空结构,并进行整体结构优化后,得到轻量化的矫形器。与现有技术相比,本发明专利技术具有实现了轻量化设计、降低了结构成本且保证了结构强度等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及矫形器结构领域,尤其是涉及基于有限元分析的脊柱侧弯矫形器轻量化结构优化方法


技术介绍

1、脊柱侧弯是脊柱在冠状面上的一种异常侧弯,并伴随脊椎的轴向旋转。脊柱侧弯研究协会建议,当脊柱cobb角大于或等于10°且可识别轴向旋转时,可以确诊为脊柱侧弯。轻度至中度患者需要矫形器作为标准治疗方法,可以减少侧弯发展到手术的可能。

2、依从性大于90%的患者的治疗结果比依从性小于90%的患者高5倍。矫形器的依从性差与生活质量差有关,这可能是由于外观不良、压力分布不当、散热不好、运动受限或情绪不适所致。因此,很多关注点被放在了如何优化矫形器的设计、结构及穿戴习惯上。增材制造技术作为一种自上而下,层层堆积的工艺,可以制造出任意复杂形状的产品。其结合计算机辅助设计,可以使脊柱侧弯矫形器贴合人体、舒适美观、轻便透气,已经通过临床试验被证明可以有效提高了患者的依从性,从而提高了矫正效果。

3、然而,由于这种新型矫形器的透气性是通过一些随意分布的镂空花纹实现的,镂空区域的面积影响对矫形器力学性能产生影响。镂空区域过小,会导致透气性和轻量化程度本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于有限元分析的脊柱侧弯矫形器轻量化结构优化方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的一种基于有限元分析的脊柱侧弯矫形器轻量化结构优化方法,其特征在于,所述方法还包括:

3.根据权利要求1所述的一种基于有限元分析的脊柱侧弯矫形器轻量化结构优化方法,其特征在于,所述CT数据通过计算机断层成像设备扫描获取,所述体表点云数据通过光学扫描仪扫描获取,所述扫描范围包括第一胸椎上缘5cm到股骨大转子点下20cm的部分。

4.根据权利要求1所述的一种基于有限元分析的脊柱侧弯矫形器轻量化结构优化方法,其特征在于,所述骨骼的三维模型的提取过程具体...

【技术特征摘要】

1.一种基于有限元分析的脊柱侧弯矫形器轻量化结构优化方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的一种基于有限元分析的脊柱侧弯矫形器轻量化结构优化方法,其特征在于,所述方法还包括:

3.根据权利要求1所述的一种基于有限元分析的脊柱侧弯矫形器轻量化结构优化方法,其特征在于,所述ct数据通过计算机断层成像设备扫描获取,所述体表点云数据通过光学扫描仪扫描获取,所述扫描范围包括第一胸椎上缘5cm到股骨大转子点下20cm的部分。

4.根据权利要求1所述的一种基于有限元分析的脊柱侧弯矫形器轻量化结构优化方法,其特征在于,所述骨骼的三维模型的提取过程具体为:

5.根据权利要求1所述的一种基于有限元分析的脊柱侧弯矫形器轻量化结构优化方法,其特征在于,所述矫形器模型的构建过程具体为:

6.根据权利要求1所述的一种基于有限元分析的脊柱侧弯矫形器轻量化结构优化方法,其特征在于,所述躯干-矫形器模型的构建过程包括:

7.根据权利要求1所述的一种基于有限元分析的脊...

【专利技术属性】
技术研发人员:王金武吴云成吴淏皇艳波李娅刘海涛刘家齐孔维泽崔珈铭马振江戴尅戎
申请(专利权)人:上海交通大学医学院附属第九人民医院
类型:发明
国别省市:

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1