肱骨外旋运动中盂肱关节面接触分析

基于尸体层切图像建立了一个肩关节三维有限元模型,包括肱骨、肱骨头软骨、肩胛骨、肩胛盂和8块肌肉,其中肌肉共用50根弹簧单元模拟,肱骨头软骨、肩胛盂和肩胛骨基本用六面体单元划分,提高了有限元分析的精度.用该模型分析了肱骨在外旋运动中孟肱关节的关节力及其接触面的应力分布情况,其中最大关节力和最大接触应力分别为140.08 N和1.976 MPa,并有效地确定了关节面应力集中的位置在关节盂的后侧.研究结果对临床诊断关节软骨磨损严重而导致骨关节炎疾病、关节盂骨折的发痛机理和假体的设计有一定的指导意义.     

目标组织轮廓的三次非均匀B样条逼近

提出断层医学图像中目标组织轮廓最少数据点描述的样条曲线建模方法．首先采用多边形逼近将图像分割和轮廓跟踪所获得的目标组织轮廓线上几乎共线的部分离散数据点去除；再以剩下的轮廓数据点作为型值点，采用周期B样条曲线逼近的方法，得到控制误差条件下最少数据点描述的目标组织轮廓曲线，并依照IGES标准，输出医学内植物设计和骨组织有限元分析所需的目标组织样条曲线几何模型．     

基于快速成型技术的人耳赝复体的设计与制造

针对快速成型(RP)技术用于制造人耳赝复体仍然存在着外形精确度不高以及与缺损面衔接处理过于繁琐等问题，在RP技术的基础上，创造性地将FreeFrom自由造型软件用于人耳模型的修整，成功地提高了其外形精度，并可使之与病人的缺损面周围组织较为完美地衔接，为治疗半侧颌面萎缩类疾病提供了一种切实可行的方法．     

断层医学图像处理技术及其在骨科手术中的应用

提出从断层图像序列到目标组织几何建模及快速成形制造的技术路线，并通过在全髋翻修手术中的实际应用检验该技术的适用性和可靠性．将断层图像序列通过线性插值构造成3D数据场，采用种子区域生长方法分割出目标组织后，利用等值面提取获得患骨的三角面几何模型．对获得的三角面模型进行碎片清除和三角面精简后，应用快速原形技术制造患骨模型．患骨实物模型对术前计划、假体设计和手术模拟至关重要．     

基于冷冻切片的下颈椎C4～C7段有限元建模及验证

为了进行颈椎生物力学深层研究,提出了基于冷冻切片图像建立人体下颈椎三维有限元模型的方法.采用逆向工程手段,构建了具有皮质骨、松质骨、椎间盘、小关节面等复杂结构的颈椎多节段模型.通过施加生理载荷,模拟颈椎前屈-后伸、侧弯、扭转以及轴向压缩等受力状态.结果表明,模型具备了较高精度的解剖学结构和形态学结构,其有效性也得到了验证,能够用于更为复杂的颈椎生物力学研究.     

基于自适应外力的图像分割方法

为快速、准确地从复杂的图像中提取出感兴趣的目标,基于变分水平集框架,结合梯度矢量流和符号距离函数惩罚泛函的优点,提出一种基于自适应外力的图像分割方法.该方法在自适应外力作用下将位于目标内部、外部,甚至与目标轮廓相交叉的初始轮廓准确地吸引到目标的边缘;符号距离函数惩罚项的引入避免了繁琐、耗时的符号距离函数初始化工作;同时,模型中添加了加权弧长调整项以保证曲线演化的连续性和平滑性.最后将该方法与现有的Li的快速变分法用于合成和实际医学图像的仿真模拟,证明了该方法的可行性和优越性.     

髋关节表面置换手术导航系统的模型建立

建立了股骨头和股骨颈的数学模型,并在此基础上开发了髋关节表面置换手术导航系统模型建立功能模块.首先,基于数值优化理论,推导了股骨头和股骨颈的数学表示;然后,采用光学跟踪、数值分析和计算机图形学等相关技术,重建了股骨头和股骨颈的数字模型;实验结果表明所开发的髋关节表面置换手术导航系统模型建立功能模块能够帮助提高髋关节表面置换手术的准确性.     

A New Method for 3D Finite Element Modeling of Human Mandible Based on CT Data

This study presents a reliable method for the semi-automatic generation of an FE model, which determines both geometrical data and bone properties from patient CT scans. 3D FE analysis is one of the best approaches to predict the stress and strain distribution in complex bone structures, but its accuracy strongly depends on the precision of input information. In geometric reconstruction, various methods of image processing, geometric modeling and finite element analysis are combined and extended. Emphasis is given to the assignment of the material properties based on the density values computed from CT data. Through this technique, the model with high geometric and material similarities were generated in an easy way. Consequently, the patient-specific FE model from mandible CT data is realized also.     

CT-based Individualized Medical Implant Design

Most implantation cases are implemented using implants selected from the available standard set, but in some cases, only those implants conforming to individual patient's skeletal morphology can serve the purpose. This paper proposes a new approach to design and fabricate custom-made exact-fit medical implants. With a real surgical case as the example, technical design details are presented; and three algorithms are given respectively for segmentation based on object features, triangular mesh defragmentation and mesh cutting.