![有限元分析](http://www.nataid.com/uploads/allimg/2407/1_2127309001.jpg)
模型问题是进行生物力学有限元分析首先要解决的问题,也是难题,模型的好坏是后续网格划分和有限元分析的基础,直接关系到有限元计算的精度和速度。当前,有限元分析医学课题常采用的三维建模的软件是Mimics(Materialise Interactive Medical Image Control System),其中文名称是数字化三维医学影像交互式处理系统,由比利时Materialise公司推出,具有先进完善的医学图像建模功能,它提供了断层扫描图片到生物力学有限元分析的桥梁。
Mimics三维建模功能强大,操作步骤简单,成为众多医学研究人员进行三维重建的首选软件。但是公开发表的文章却极少叙述如何操作该软件,在操作过程中应该注意哪些问题。本文以C3、四个颈椎的三维模型重建为例,阐述其操作方法及注意要点、取得颈段CT断层图像227张,层间距0.7mm,导入Mimics医学图像处理软件,确定图像的前后、左右、上下的正确方位,选取合适的对应骨组织的灰度7值,最小150,最大3071,得到将各张CT断层图像骨区以彩色填充的数据集,包括有皮质骨区和松质骨区C3域,先选择包含C3的所有断层图片,去除C上面非的骨区显色区域,去除C下面非C的骨区显色区得到C整体区域。
相邻颈椎在上下关节突处难以区分,本研究使用Mimics软件中的蒙罩编辑(EditMasks)工具,选择Circle方式,将其Width和Height都设置为一个象素,沿间隙的中间划分,间隙各半归属于相邻椎骨的上下关节突。
上述步骤得到的显色的骨区不完善,有的在松质骨区有很多孔洞,有的将非C3、颈椎的区域也着色,使用软件自带的编辑工具,调整修饰每一张断层图片的显色区域。
采用“Calculate3D”命令分别将C3、所属断层图像三维重建,得到C四个颈椎初步的三维模型。
经过Mimics医学图像处理软件三维重建得到C3四个颈椎模型。颈椎的典型结构清晰可见:椭圆形的相体、椎弓、略呈三角形的椎孔、分叉的棘突、有孔的榷突、上下关节突和椎体钩等。椎体和椎体之间的间隙C7现出前后低、中间高的特征,上下关节突吻合紧密。匹个颈椎椎骨的三角片和节点数量。
使用Mimics医学图像处理软件重建颈椎三维模型过程中涉及到多项参数的选择,这些参数的选择与所建模型的质量密切相关。
对应骨组织的灰度7值取值适当与否不仅关系到所建模型的正确,也关系到后面编辑的工作量。7值最小门限过低,取色区域范围就较大,会将骨区周边的一些非骨组织虚影也囊括进来,所建立的三维模型会较肥大;而7值最小门限过高,取色区域就较小,松质骨区着色范围会不足,断层面图上着色区会有很多孔洞,所建立的三维模型内部会存在极难处理的多个空洞。门限值偏差越大,所建立的三维模型质量越差,后期的修整工作量也越大。
Mimics医学图像处理软件自带有成人和儿童的骨、皮质骨、松质骨、脂肪、皮肤、软组织等多种材质的阂值,例如骨组织:2263071。不过,因为CT断层图像数据的来源CT机类型多种多样,同一CT机的参数也可自行调整,每一套CT断层图像数据的灰度阂值都会有所不同,所以灰度取色7值最好自行调整,调整的标准是将所有皮质骨全部包括,皮质骨外周界限清晰,然后再将松质骨区尽量多的囊括进来。
专业从事机械产品设计│有限元分析│CAE分析│结构优化│技术服务与解决方案
杭州那泰科技有限公司
本文出自杭州那泰科技有限公司www.nataid.com,转载请注明出处和相关链接!