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有限元分析的基本原理是根據(jù)幾何外形、材料特性以及受力條件等因素將彈性物體離散為有限的體單元，這些體單元只在有限個節(jié)點上相交接，力通過結(jié)點傳遞，導致每個體單元的變形、任意體單元或節(jié)點的應力分布可通過多種簡單的方程式來求解。常等商業(yè)軟件對骨骼進行有限元分析，具有高精度、低成本、零風險、可重復的優(yōu)點，迄今國內(nèi)外諸多學者從不同應用目的對此進行了大量研究，其有效性、優(yōu)越性已在基礎試驗及臨床應用中得到充分證明。去軟組織的人骨有限元分析是其他復雜類型有限元分析的基礎，然而，即使是試驗條件頗為單一的去軟組織人骨有限元分析，其實踐過程、條件設置、結(jié)果評判及臨床應用等方面仍未能形成統(tǒng)一標準。
該研究針對去軟組織人骨的有限元分析進行綜述，旨在對三維重建技術及有限元分析在骨骼力學研究的一般過程及實際應用進行歸納，總結(jié)磁共振成像以無創(chuàng)手段對人體進行三維重建，針對人骨的有限元分析大體上包括掃描、三維重建、體網(wǎng)格劃分、賦予材料屬性、有限元分析等基本步驟。
醫(yī)學三維重建軟件的基本原理，是以疊加的方式對掃描之格式圖像進行三維重建，三維模型由多層面曲線構成，每一層面曲線都是由大量規(guī)則、不規(guī)則的自由曲線構成，重建質(zhì)量差的三維模型在有限元分析中缺乏相應的方程式描述，任何細微的重建錯誤都會使運算量呈幾何級增加，甚至導致運算失敗，三維重建的每一步驟，圖像編輯。重建三維模型。表面光滑處理等，都會影響三維模型質(zhì)量，在很大程度上決定有限元分析與真實的接近程度。受限于圖像的信噪比和空間分辨率，軟組織三維重建效果仍難以令人滿意，仍然無法對肌腱、肌肉等軟組織進行良好的三維重建，此外，軟組織的力學性能存在人種差異、個體差異、生理狀態(tài)及運動狀態(tài)的差異，其材料屬性往往難以通過試驗手段進行界定，涵括復合組織在內(nèi)的人骨有限元分析迄今仍難以實現(xiàn)體單元劃分。
任何復雜的彈性物體均由無限個質(zhì)點組成，具有無限個自由度，從而不能求解，而有限元分析法可根據(jù)試驗要求不同，將彈性物體分解成不同類型、一定數(shù)量的體單元，實現(xiàn)從無限到有限的轉(zhuǎn)變，從而達到求解的目的�；谌S重建后模型的形狀，可自動化對骨骼三維模型進行體網(wǎng)格劃分，一般所得體單元數(shù)量多在幾萬、十幾萬個甚至更多，一般可以達到有限元分析的需要，特定目的之研究如骨小梁有限元分析的高分辨率。小梁骨微有限元模型可有數(shù)十萬個單元，其求解需要專用高效的方法及多臺計算機并行處理來分析。
專業(yè)從事機械產(chǎn)品設計│有限元分析│強度分析│結(jié)構優(yōu)化│技術服務與解決方案
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