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三维建模方法分析耳蜗内毛细胞带状突触数量
目的 利用三维建模的方法对耳蜗内毛细胞带状突触进行计数分析,解决由于内毛细胞带状突触数量少、位置深在造成的计数困难,为内毛细胞带状突触的可塑性研究提供有效可靠城的计数方法.方法 取小鼠耳蜗基底膜,使用免疫荧光双标记的方法对突触前RIBEYE和突触后膜GluR2&3进行标记,激光共聚焦显微镜进行光学连续切片,每个荧光色对代表一个突触的存在.使用3ds max进行三维建模,对内毛细胞带状突触进行计数.结果 耳蜗基底膜内毛细胞的带状突触显示清晰,每个内毛细胞的带状突触数量为(16.10±1.03)个.结论 利用免疫荧光双标,激光共聚焦显微镜光学连续切片,3ds max三维建模所得的内毛细胞带状突触数量准确,方法简单可行,是一种对内毛细胞带状突触进行计数的可靠方法.
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末端种植牙固定桥的受载分析
随着现代医学技术的不断进步，种植牙技术已经发展成熟，并且受到了广大患者的一致好评。本文即是对末端种植牙固定桥的受载能力进行分析，利用三维建模的方法对其进行分析，结果表明人体天然牙的位移变化要明显高于已经进行骨性结合处理的种植牙。同时，末端种植牙所发生的位移情况比较特殊，其应力主要集中在牙颈部，其中斜向加载的应力大，并且呈不均匀分布，但与周围的基牙之间的应力范围相接近。
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足部和手部有限元分析模型的建立及应用进展
有限元是20世纪50年代在连续体力学领域--飞机结构的静力和动力特性分析中应用的一种有效的数值分析方法.同时,有限元法的通用计算程序作为有限元研究的一个重要组成部分,也随着电子计算机的飞速发展而迅速发展起来.在20世纪70年代初期,大型通用的有限元分析软件出现了,这些大型通用的有限元软件功能强大,计算可靠,工作效率高,因而逐步成为结构分析中的强有力的工具,并很快被应用在生物力学领域.
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基于中国数字化人体的虚拟解剖学系统的建立
目的:研究数字化虚拟解剖系统有效地解决解剖学教学中面临的标本奇缺、标本破坏、教学环境限制等众多问题.方法:基于中国数字化人体数据集(CVH),联合山东数字人科技股份有限公司,通过数据分割、计算机三维重建、模型平滑贴图和软件系统构建开发,构建了中国首套基于真实人体数据的虚拟解剖系统.结果:该虚拟解剖系统包括断层解剖、系统解剖和局部解剖模块,提出了新的解剖学教学模式和教学理念,使医学生和低年资医生能随时随地进行系统解剖学、局部解剖学、断层解剖学甚至神经解剖学等多项课程的学习以及临床手术培训.结论:该软件系统操作环境舒适,无福尔马林等有害物质的吸入,能充分保障解剖学教学质量,提高学员学习效率,增强学习兴趣,提高学员三维空间想象能力,能带来新的一轮解剖学教学革命.
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耳蜗三维建模及其应用研究进展
20世纪80年代开始,国内外相继出现了医学三维重建的报道,90年代进行了虚拟人体形态结构的研究[1-2],国内耳蜗的三维建模也随之开展.医学三维重建是借助计算机对多途径所获得的器官组织连续图像进行分割处理、提取轮廓,构建其三维图形并进行定量测量的一种形态学研究方法.随着计算机硬件的不断升级,以及图形图像工具软件的更新换代,使得在二维图像上无法呈现的复杂空间构筑,在三维可视化屏幕上得以实现.
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基于有限元分析腓肠肌作用力对足部生物力学的影响
目的 探讨不同腓肠肌作用力变化对足跟痛生物力学机制的影响.方法 运用Mimics软件对临床计算机断层扫描足部图像进行三维实体模型重建,建立包括骨骼、软组织、韧带及足底筋膜的足部有限元模型.腓肠肌作用在足部上的作用力取人体半体重320 N的40％～90％,每隔5％半体重(即16 N)增加,并计算足底表面压力分布及峰值、足底筋膜应力等.结果 足底表面压力分布主要集中在足跟处和跖骨头区域,足底足跟处压力峰值随着腓肠肌作用力的增加而减小,而足底前部压力峰值先减小后增大,在224 N(70％)时达到小值.足底筋膜的应力随腓肠肌作用力的增加而增加.结论 腓肠肌作用力的改变对足底压力及足底筋膜应力产生显著影响.有限元分析有助于对足部疾病病因病理的了解以及对腓肠肌松解术后生物力学结果预测,为治疗提供理论依据.
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股骨近端解剖参数的自动化三维测量
目的 基于解剖标志建立股骨三维坐标系,实现股骨近端解剖参数的自动化测量,辅助术前规划及个性化股骨柄设计.方法 自主研发专用于股骨解剖测量的Femeter软件,可读取显示股骨STL模型,手工选取目标解剖标志点.运用半球形搜索迭代方法实现髓腔快速三维建模,运用经典小二乘拟合等算法实现股骨头半径、颈干角、前倾角等相关16个测量参数的自动计算.结果 通过30例股骨STL模型进行测量实验,平均单次测量的算法执行时间为(0.95±0.16)s,9个解剖测量项的评定者内和评定者间可靠性较高(组内相关性系数为0.907 ～0.999).结论 Femeter软件的自动建模和测量算法执行速度较快,测量可重复性较好,操作简易,适用于临床.自动化三维股骨近端解剖测量可为人工全髋关节置换术前规划、股骨柄选择和个性化股骨柄设计提供可靠数据.
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半侧上颌骨缺损赝复体修复固位方案的生物力学评价
目的 对3种单侧上颌骨缺损赝复体修复方式——卡环固位、一根/两根颧种植与卡环联合固位进行生物力学评价.方法 基于CT扫描数据建立正常人颅骨的三维有限元模型,通过三维有限元法计算分析3种重建模型中上颌复合体的应力分布,综合比较赝复体、基牙、卡环、种植体、颧骨的应力水平.结果 单一的卡环固位,基牙应力峰值达130.7 MPa,赝复体产生位移4.439 mm,卡环应力峰值达452.4 MPa,健侧眶缘应力为23.32 MPa；加入一根颧种植后,卡环应力减小至118.1 MPa,基牙应力峰值为31.12 MPa,健侧眶缘应力仅为5.387 MPa.两根颧种植体固位方式下,颧骨应力由66.11MPa减小到48.12 MPa;颧种植体上的大应力也由500.2 MPa降至313.8 MPa.结论 颧种植与卡环联合固位,颌面骨骼应力分布更符合咬合力传导规律.研究结果将为人体上颌单侧缺损重建方案设计和优化提供重要参考数据.
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基于三维动画的战伤救护五项技术教学软件的开发
结合我军卫勤的新特点和新的使命任务,亟需研究为战争或非战争军事行动卫勤保障做准备的救护训练方式.战伤急救五项技术是伤员快速救治的关键技术.
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基于电镜图像的Corti器三维建模
目的 探讨建立Corti器的三维可视化模型的方法,为进一步建立其力学模型打下基础.方法 制备豚鼠Corti器标本并行扫描电镜和透射电镜观察.以Corti器电镜图像为参照标准,在三维建模软件3D Studio MAX的支持下,结合多种高级建模方法,创建Corti器的三维数字模型.结果 成功建立了Corti器三维可视化模型,该模型正确展示了Corti器三维组成结构及各结构之间的空间位置关系.结论 本实验应用电镜图像建立Corti器的三维模型的方法是可行的,Corti器三维模型为研究耳蜗机械力学提供了重要基础.
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数码相机在上中切牙三维建模中的应用
目的:评价数码相机在建立上中切牙计算机三维实体模型中的作用及价值.方法:应用数码相机拍摄上中切牙各截面图片,获得的图片经Photoshop软件、3DMAX软件处理,在计算机中还原并建立三维实体模型.结果:建立了精确的上中切牙三维实体模型.结论:口腔专业医务人员完全可以用数码相机拍摄并独立建立上中切牙的三维模型.
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国产底层冠计算机辅助设计系统的的研制
目的 开发和研制国产底层冠计算机辅助设计系统.方法 用国产三维光栅投影仪获取牙颌模型的三维数据;在VC6.0和HOOPS平台上开发底层冠计算机辅助设计软件,对模型进行等距、裁剪和过渡等操作,构造出基底冠的三维模型;使用国产三轴高速数控机床进行修复体的加工.结果成功开发了国产底层冠计算机辅助设计系统,实现了底层冠修复体的计算机辅助设计全过程并完成了其计算机辅助制作的全过程.结论 利用本系统设计加工出的底层冠质量稳定、精度高.
关键词： 计算机辅助设计与辅助制作 底层冠 三维建模 -
下颌牙列缺损患者可摘局部义齿铸造支架的计算机辅助设计
目的 对20例临床下颌牙列缺损患者可摘局部义齿支架进行三维计算机辅助设计.方法 光栅投影测量法获取20例下颌牙列缺损患者石膏模型的三维数据,按照临床设计原则,利用3D Max、Geomagic和RapidForm等软件分别构建卡环、(牙合)支托、舌杆、舌板和加强网等可摘局部义齿支架各部件的三维数字化模型,组合完成可摘局部义齿支架的计算机辅助设计,并构建了支架及其部件数据库.结果 成功构建了20例临床患者下颌可摘局部义齿的个性化计算机三维支架模型.结论 通用三维设计软件可以实现个性化支架的计算机辅助设计.
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基于爬行运动的脊柱康复训练仪的设计
设计出一款多态脊柱康复爬行训练仪.该爬行仪可实现被动形式下的跪撑爬行、攀高爬行、俯式爬行、扭腰摆动等多种爬行训练模式.爬行运动对脊柱有很好的锻炼效果,根据爬行运动设计要实现的动作,利用SolidWorks对训练仪整体结构进行三维建模,对训练仪进行运动学和动力学的理论分析,并结合SolidWorks Motion进行运动学和动力学仿真.后通过有限元分析软件ANSYS Workbench对主要受力部件进行静力学分析.通过运动仿真,三维模型可以实现各种预定的运动模式,而且对关键部件进行的强度校核满足强度要求.该训练仪运动模式多样且结构设计合理,选材强度合适,具有一定的可行性.
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一种虹膜膨隆形态提取与建模方法的研究
为研究虹膜膨隆形态与瞳孔阻滞的关系,提出了一种根据裂隙图像提取虹膜膨隆形态的方法.通过灰度变换、二值化处理、角度校正及曲线拟合等方法对图像进行处理.建立了不同压强差下无晶体抬升时虹膜膨隆形态二维曲线及三维曲面模型;以及相同压强差下晶体抬升高度不同时虹膜膨隆形态的二维曲线及三维曲面模型.从实验结果可以看出,随着压强差的不断增大,虹膜逐渐膨隆;在相同的压强差下,相对于没有晶体抬升,有晶体抬升的虹膜膨隆程度更大.
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计算机3D建模模拟个体化枢椎椎弓根钉佳进钉方式的应用
[目的]利用3D建模技术观察枢椎椎弓根通道,置钉安全区,测量佳置钉方案.制订标准、简化的枢椎椎弓根螺钉进钉术前设计方案.[方法]从本院PACS系统14例健康成人(男7例,女7例;年龄30～68岁,平均45岁)的枢椎CT连续断层扫描数据导入Mimics 10.01软件,三维重建后利用.dwg文件导入3dmax2009.确定三维参照坐标和进钉点,用3 dmax中参考建模命令建立17 ×17 ×2间距2.5°TSA(水平面角)0～40°,SSA(矢状面角)0～40°共578元素模拟椎弓根螺钉阵列模型,通过透视图观察直径为3.5 mm,长度为24 mm模拟螺钉在椎弓根通道中情况,从而确定安全区,后测量佳置钉方案螺钉角度.[结果] 14例受试者矩阵研究元素总数目为17×17×2×14共8 092个元素单位.其中395个元素符合进钉要求.螺钉远距离进行比较,差异无统计学意义(P＞0.05).[结论]利用数字3D建模技术能建立标准、简化、精确的术前设计方案.
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"虚拟中国人男性一号"高精度骨骼系统的三维建模
目的:建立人体整体骨骼系统的高精度三维模型,为解剖教学、生理模拟等应用提供三维数据集.方法:采用虚拟中国人男性一号(Virtual Chinese Human Male No.1)的2000万像素的高分辨率切片数据,使用半自动交互方法对全身骨组织进行分割和标识,使用并行三维重建算法对海量的全身骨骼数据进行快速的三维建模.结果:建立了高质量的全身骨骼三维模型;通过初步的细分,实现了单块骨骼的单独与任意组合显示.结论:在高分辨率的切片数据基础上,通过精细分割,建立了高精度的骨骼系统三维模型.
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计算机3D建模在个体化寰枢椎椎弓根钉佳进钉方式的研究
目的：利用3D建模技术设计寰、枢椎椎弓根钉手术模拟系统，为迅速模拟置钉安全区、置钉方案及统一术前设计操作标准。方法从本院PACS系统14例健康成人（男7例，女7例；年龄30～68岁，平均45岁）的寰枢椎CT连续断层扫描数据导入Mimics 10.01软件，三维重建后利用.dwg文件导入3dmax2009。确定三维参照坐标和原点，导入标尺确定进钉点，导入原创设计阵列模型，寰椎以3.5 mm直径，长度为22 mm螺钉，枢椎以3.5 mm直径，长度为24 mm螺钉为研究对象，模拟安全区置钉区间内佳置钉方案，记录佳置钉数据，后输入佳置钉数据指导计算机模拟置钉，并在透视图中观察置钉效果。结果185个元素符合寰椎进钉要求，枢椎395个元素符合进钉要求。通过透视图检查，其中寰椎27枚，枢椎25枚共53枚佳角度模拟螺钉均准确位于椎弓根内。对双侧椎体左、右侧直径3.5 mm椎弓根螺钉远距离进行比较，差异不具有显著差异（P>0.05）。结论利用数字3D建模技术能建立标准、简化、精确地术前设计。
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辐照仿真人体模型三维建模及装配原理与方法
辐照仿真人体模型是放射治疗和空间辐照研究的重要装备,实现其数字化建模,提高制造精度和仿真程度是仿真假人研究的重点和难点之一.以“成都剂量体模”(CDP)的序列CT切片集为源数据,运用MATLAB软件,通过图像预处理、图像提取等数字图像处理技术获得人体器官的点云数据;在CATIA软件Digitized Shape Editor模块中处理点云数据得到肝脏、肺、肾和胃等主要器官和组织的三维实体模型;以人体骨骼为基础建立人体器官装配坐标系;根据器官的“局部坐标系原点”、“标志点”和“特征点”与人体骨骼的相对位置,确定器官在人体器官装配坐标系中的坐标;利用Pro/E软件完成人体主要器官(异形体零件)装配.实验证明利用该方法建立的三维辐照仿真假人数字化模型与CDP具有较高的等效程度,为人体参数化设计奠定了理论基础,能够满足辐照仿真假人数字化生产的要求.
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基于TKA术前准备的CAD关节重建与假体建模
目的：通过计算机设计来辅助膝关节重建与假体模型制作，为全膝关节置换虚拟手术提供相关的配备。方法把经CT/MR扫描的原始数据输入到Mimics重建三维模型，同时把经LPX激光扫描的关节假体输入到逆向软件Roland 配置的Dr.PICZA来重建假体实物模型，再经分割修补、除噪光顺等后处理，这些成型的3D关节、3D假体将成为供后阶段虚拟TKA(Total Knee Arthroplasty)手术调用的“配件”。结果分别生成清晰的三维骨关节及其网格优化影像，分离出韧带等软组织附件，拟合出可供编辑的CAD (Computer Aided Design)模型。结论成功获得的重建关节与假体模型为下一阶段的模拟手术或有限元分析创造了充裕的条件，进一步完善后可推广于临床。
