基于逆向技术的骨盆环三维重构与结构分析-论文.pdf

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1、第31卷第8期机电工程Vo1．31No．82014年8月JournalofMechanical＆ElectricalEngineeringAug．2014DOI：10．3969／j．issn．1001—4551．2014．08．008基于逆向技术的骨盆环三维重构与结构分析田卫军，李郁(1．西北工业大学机电学院，陕西西安710072；2．西北工业大学明德学院机电工程系，陕西西安710124)摘要：为解决骨科生物力学中医学影像数据逆向重构的技术问题，利用三维工程设计软件与有限元软件之间的接口技术，将逆向工程技术与有限元技术应用到

2、人体骨盆环的三维重构设计当中，并开展了正常骨盆环在垂直载荷作用下静力学分析，建立了静载作用下应力和位移之间的云图分布关系，提出了人体骨骼逆向重构的一般性方法与关键技术，在生物力学基础上对重构模型进行了评价。研究结果表明，给出的人体骨骼模型逆向重构方法正确、可行；建立的骨盆有限元模型在模拟人体正常生理作用下的承载情况与理论认识和实验研究结果相符，其分析结果可以为后期医学工程分析与医疗器械设计提供依据。关键词：骨盆环；逆向工程；三维重构；结构分析中图分类号：TH164；R318；TP391文献标志码：A文章编号：1001—455

3、1(2014)08—0997—05Three。_·dimensionalmodelreconstructandfiniteelementanalysesofpelvicringbasedonreverseengineeringtechnologyTIANWei-jun，LIYu(1．SchoolofElectricalMechanicalEngineering，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xian710072，China；2．DepartmentofMechanicalandEle

4、ctricalEngineering，NorthwesternPolytechnicalUniversityMingDeCollege，Xi'an710124，China)Abstract：Inordertosolvetheproblemsofreconstructiontechniquesoforthopedicbiomechanicsmedicalimagingdata，reverseengineeringtechnologyandfiniteelementtechnologyforthree—dimensionalre

5、constructionofhumanpelvicringwereinvestigatedbyusingtheinterfacetechnologybetweenthe3Dsoftwareandfiniteelementsoftware．Afterthestaticanalysisofthenormalpelvisundertheactionofaverticalload，theclouddistributionofstressanddisplacementwasestablished．Amethodandkeytechno

6、logieswerepresentedtohumanbodyskeletonmodelofthree—dimensionalreconstruction．Themodelofreconstructionwasevaluatedonthebaseoforthopedicbiomechanicsmedica1．Theresultsshowthatthemodelreconstructionmethodofhumanbodyskeletoniscorrectandfeasible．Itisconsistentwiththefini

7、teelementmodelanalysisresultsandtheoreticalknowledgeandexperimentalresultsundernormalphysiologicalactionofsimulatedhumancarryingcase．Itcanprovidethebasisforlatermedicalengineeringanalysisandmedicalequipmentdesign．Keywords：pelvicring；reverseengineering；three—dimensi

8、onalreconstruction；structuralanalysis前，关于骨生物力学研究主要集中在脊柱、四肢的长0引言骨、骨盆等方面。其中，脊柱是在生物力学中最早采自20世纪70年代以来，在现代生物力学之父美用有限元分析技术的部位，也是分析得最多、相对比籍华人冯元桢先生的推动下，骨