解剖真实几何模型构建系统开发

来源 :北京工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wangxinyu999
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
有限元方法在生物力学数值仿真中日益广泛的应用不仅深化了对人体生理和病理行为的认识,而且还可以为手术规划与模拟、精确放化疗、体内植入物的设计与优化等临床实践服务。要将仿真分析的结果应用在临床实际中,其基础是建立解剖真实的模拟仿真对象的几何模型,即必须构造反映患者个性化生理差异的解剖真实的几何模型,同时模型中所用的参数、边界条件等必须尽可能地符合患者真实的生物特性。目前,构建解剖真实几何模型的研究已经取得了一定的成果,但是这些成果大多是针对一些具体的组织器官展开的深入研究,并未形成一个方便、有效的集成化系统来简化几何模型的构建过程并将其用于临床实际中。 本文基于可视化工具VTK及分割配准工具ITK开发了一套集医学图像处理、三维重建、有限元网格生成功能于一体的软件系统Slice2Grid(S2G),实现了既能满足数值仿真要求又能满足解剖真实条件的几何模型构建系统,简化了构建解剖真实几何模型的过程。系统通过读取医学切片图像,在图像预处理、分割、表面重建、平滑与简化等处理后生成解剖真实的几何模型,并能够以有限元网格或快速成型与快速制造文件的形式输出最终结果。 在系统的分析与设计过程中,广泛使用了面向对象的分析与设计技术,并在对可视化工具VTK及分割与配准工具ITK进行分析的基础上提出了基于VTK、ITK与MFC的系统体系结构。基于该结构,实现了解剖真实几何建模系统,并应用VTK及ANSYS的命令流语言等不同方法生成了可供快速成型与快速制造所用的表面模型以及可供有限元仿真分析所使用的体网格模型,实现了建模系统的数据后处理功能。本文对人体颈动脉分支及大脑的三维重建与有限元网格划分进行了实例计算,验证了系统的正确性和可靠性。 本文所开发的建模系统可为基于患者个性化几何信息的仿真计算、基于数值模拟的外科手术规划及快速成型快速制造服务。利用该系统,研究人员可以进行符合解剖真实条件的数值仿真,协助医生提高诊断治疗与手术规划的准确性与成功率;制造人员可以进行符合患者个性化几何条件的快速加工与快速制造,提高人体内可植入物的设计与制造质量。
其他文献
本文首先从理论上分析和介绍了一种用于监视列车尾部信息的电子设备—列尾尾部装置国产化的实现过程,重点提出需要解决的是两种不同信令之间的相互转换,以及GPS数据的接收和
基于我国能源安全和西气东输工程,急需建立巨型油气储备库。本文针对岩盐矿层内建造油气储库的可行性,建造方法和稳定性分析做了一些基础性的研究,为在盐矿矿床中建造油气储备库
由于工程结构中存在大量的缺陷,工程中灾难性事故经常发生, 实际工程中由于塑性变形和应力腐蚀等原因,一般情况下裂纹尖端在某种程度上变钝而成为一个曲线,需要对钝裂纹力学问题
对配电网可靠性进行研究能够为配电系统的规划、运行提供策略,对保证供电质量、提高经济效益和社会效益具有重要意义。本文对配电网可靠性评估方法进行了研究,提出了基于元件属性的配电网可靠性评估方法,该方法能够根据配电网拓扑结构为配电网元件动态地生成属性向量,然后通过比较元件属性即可判断出元件故障对负荷点可靠性指标的影响,因此该方法能够根据网络拓扑的变化实现在线配电网可靠性评估。在此基础上,为了解决大规模配
全自动组织脱水机是一种对组织进行病理分析的医用设备,它包括对组织进行固定、洗涤、脱水、透明、浸蜡等几个功能。本文主要介绍全自动组织脱水机控制系统和用户界面的实现。全自动组织脱水机控制系统主要由二大部分组成:第一部分为单片机PIC16F874 和嵌入式计算机对步进电动机和阀路系统的控制; 第二部分为单片机8051 和嵌入式计算机对非标准键盘及显示屏的实现。本文首先对以上两个部分进行了理论分析,然后对
随着我国城市电网建设改造的快速发展,科学合理的城市电网规划已经成为一项非常重要的任务。在城网规划中,将进行负荷及负荷分布预测、变电站选址与定容、配电网规划和无功优化等各项工作,其中在负荷分布预测基础上进行的变电站位置和容量的确定工作是必要的环节。其结果直接影响未来电力系统的线路走径、网络结构、电网投资、运行经济性及供电可靠性等。变电站优化规划中,新建变电站的数量、地理位置、容量及供电范围都是未知的
近年来,国内外发生多起由于电网稳定性破坏导致的大事故,造成的损失惨重,怎样提高大电网系统的稳定运行已经成为迫在眉睫的讨论话题。电力市场机制的引入更使得电网要迎接更多的考验和挑战。广域保护是一个全新的概念,给继电保护带来了一场新的革命。广域保护是一种借助于计算机技术及通讯技术高速发展,共享电力网络多点信息,快速地、可靠地切除故障线路,同时分析故障切除后,是否会对电网安全稳定地继续运行产生影响,针对不
本文以研制新型航空地面电源作为出发点,以逆变器为研究对象,在充分了解逆变技术发展现状的基础上,得出了采用由双降压式半桥逆变器组成的组合式三相逆变器实现大功率输出,该电路简洁可靠,具有很强的带不平衡负载能力。论文首先对双降压式半桥逆变电路的两种工作模式进行了详细的分析,为其控制方法和应用研究提供了电路的理论基础,为了提高效率,使逆变器工作在无偏置电流运行模式下,然后分析了滞环无偏置电流控制方法,对控
为研究保护用电流互感器在电力系统暂态条件下的性能,本文以Simulink为仿真环境,搭建了一系列仿真模型来进行分析。为考虑电流互感器铁心中的磁滞效应对互感器性能所存在的影响,本文从Preisach模型出发,建立了一种不需要考虑历史励磁过程的“无后效性”磁滞模型,并在此基础上建立了带磁滞的互感器模型。随后,基于上述模型,本文就国内电网中常用的保护用电流互感器进行分析和仿真,主要就负载特性对互感器饱和