基于有限元分析的3D打印个性化建模方法

摘要

本发明公开了一种基于有限元分析的3D打印个性化建模方法，以人体三维几何统计模型为基础，根据CT图像建立符合患者特殊要求的准确的人工假体、固定件和人体组织一体化模型；通过有限元分析方法，分析假体在真实人体内部的力学形态变化，为假体的科学的位置安放、固定件大小设计、假体镂空和受力形变及假体植入手术评鉴分析优化提供科学数据。最后，设计集成假体自动建模和假体结构优化的面向3D打印的配套软件，实现3D打印假体模型。本发明提供了符合实际需求的个性化假体模型，并且对在建立过程中对假体模型进行了力学与可用性分析，使假体模型能更好地适用于患者。

主权项

一种基于有限元分析的3D打印个性化建模方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，对需要建立人工假体的人体骨骼部分进行三维重建，得到三维模型，对该三维模型进行切割并保留感兴趣部分的模型；步骤二，对感兴趣部分的模型中患者骨骼缺损部分的CT数据根据人体骨骼的对称性或按照人体三维统计模型的形态规律进行拟合，得到人工假体三维模型；步骤三，设计符合手术要求的固定件模型，并建立受损部位周围的人体组织三维模型，将人工假体三维模型、固定件模型和受损部位周围的人体组织三维模型进行组合，得到一体化模型；步骤四，将得到的一体化模型网格化处理，生成有限元网格模型；步骤五，与正常的人体进行对比试验，验证上一步建立的一体化网格模型的准确性，对超出误差允许范围的模型进行重新论证和设计；步骤六，对验证后的一体化模型施加不同的约束和载荷模拟术后人体在不同条件下的受力情况，为模型的优化研究提供分析数据；步骤七，将一体化模型通过3D打印技术打印出来，得到符合人体实际需求的假体模型。