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有限元仿真分析在医学领域三维人体建模方面原来可以这么做

(2017-08-21 18:07:52)

随着数值模拟技术取得很大的进展,有限元已经发展到我们生活的各个角落,没有你不敢想,只有你想不到。

 今天有限元科技小编分享的是有限元仿真分析技术在医学领域的应用。目前人们已经开发出头部、大脑和血管等模型来研究头部损伤机理和损伤防护。有限元法是研究人体组织损伤机理的重要方法,由于人体组织结构的复杂性,如何建立高生物仿真度的有限元模型是有限元计算中必须解决的首要问题;其次,如何解决数值模拟中的高度非线性、流固耦合问题,是有限元模拟的关键。下面通过几个例子简单介绍一下有限元在医学领域应用范围,让各位更加直观感受有限元技术的强大。

 例一、脑脊髓的流体动力学计算

 基于MRI图像,进行三维模型重建,并建立了位于中枢神经系统中脑脊髓三维流体动力学有限元模型。

 


http://www.feaworks.org/uploads/allimg/170821/0956333560-0.png

生成三维有限元模型


http://www.feaworks.org/uploads/allimg/170821/095633IL-1.png

 

脑积水病人脑部应力分布和速度场分布

 例二、心脏的流固耦合模拟

 大多数的生物组织运动过程都与流固耦合有关。下图为基于流固耦合的计算方法,模拟了某位病人左右心房和膜片的模型,目的是用来优化心脏肺动脉瓣的外科手术。

 


http://www.feaworks.org/uploads/allimg/170821/0956335F5-2.png

心脏的流固耦合模型


http://www.feaworks.org/uploads/allimg/170821/09563345a-3.png

 

 

心脏的主应力和主应变云图

 例三、多孔弹性有限元模型预测腰椎间盘的渐进破坏

 腰椎间盘突出症是较为常见的疾患之一,主要是因为腰椎间盘各部分(髓核、纤维环及软骨板),尤其是髓核,有不同程度的退行性改变后,在外力因素的作用下,椎间盘的纤维环破裂,髓核组织从破裂之处突出(或脱出)于后方或椎管内,导致相邻脊神经根遭受刺激或压迫,从而产生腰部疼痛,一侧下肢或双下肢麻木、疼痛等一系列临床症状。腰椎间盘复杂的模型建立,是有限元分析的重点。

 


http://www.feaworks.org/uploads/allimg/170821/0956335G2-4.png

重构的骨骼三维模型


 有没有颤抖?感受到有限元技术的强大了吗,如果这都没有吸引你的兴趣,那么下面的例子会颠覆你对有限元技术的看法。

 湖南大学的博士论文应用HybridIII3岁儿童假人有限元模型和3岁儿童人体有限元模型建立了四种典型的前向式CRS(着衣型、护板型、普通的5点式背带型和ISOFIXCRS)的正面碰撞台车试验的有限元仿真模型。以此研究在汽车碰撞安全领域儿童乘员安全问题。

 


http://www.feaworks.org/uploads/allimg/170821/0956331D1-5.png

座椅和岁儿童人体有限元模型


http://www.feaworks.org/uploads/allimg/170821/0956334091-6.png

 

着衣型CRS的台车试验有限元仿真模型


http://www.feaworks.org/uploads/allimg/170821/095633B31-7.png

 

着衣型CRS台车试验和有限元仿真不同时刻的乘员举动


 看到这篇文献有限元科技小编只想弱弱的问一句有限元还有什么不能干,难道以后机器真的要统治地球了吗?


http://www.feaworks.org/uploads/allimg/170821/0956332964-8.png


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本文出自深圳有限元科技有限公司cae软件专业网站:http://www.feaworks.org 转载请注明

 

 

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