基于有限元法重建在碾压和撞击情况下下肢损伤的方法

摘要

一种基于有限元方法重建在碾压以及撞击情况下下肢损伤的方法，包括步骤：步骤一、构建模块化的三维有限元模型；步骤二、对三维有限元模型进行装配，得到下肢碾压伤三维有限元模型和撞击伤三维有限元模型；步骤三、对人体下肢三维有限元模型进行装配，加载不同初始速度，分别对碾压伤发生情景和撞击伤发生情景进行模拟，分别得到碾压伤模拟结果和撞击伤模拟结果；步骤三、碾压伤模拟结果、撞击伤模拟结果与实际损伤对比，筛选出符合损伤的初始条件作为损伤生物力学依据。本发明重建车轮碾压和撞击下肢不同部位形成的骨折，可从不同角度、不同层次观察和记录下肢长骨的骨折发生过程，且操作方便、节省材料。

主权项

一种基于有限元方法重建在碾压以及撞击情况下下肢损伤的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：步骤一、构建模块化的三维有限元模型：（1）对人体或尸体的下肢进行CT扫描，获取影像数据；应用多层螺旋CT从髂前上棘至足底扫描下肢，获取数字影像和通信标准格式的下肢影像数据，扫描参数为电压，电流，层厚，螺距，球管转速，床高，采集视野和图像像素；（2）构建人体下肢三维有限元模型：构建下肢股骨、胫骨、腓骨、膑骨、半月板、大腿，膝部韧带以及皮肤模型，并按照标准解剖学位置装配，分别对松质骨、密质骨、肌肉、韧带赋予相应的材料参数，得到下肢三维有限元模型；（3）验证步骤（2）构建的人体下肢三维有限元模型；（4）设置车轮宽度和高宽比以及轮胎内直径，并赋予其相应的材料参数，构建简易车轮三维有限元模型；（5）设置简易保险杠的长、宽、高，并赋予相应的材料参数，从而构建简易保险杠三维有限元模型；步骤二、对人体下肢三维有限元模型进行装配，加载不同初始速度，分别对碾压伤发生情景和撞击伤发生情景进行模拟，分别得到碾压伤模拟结果和撞击伤模拟结果：（1）碾压伤发生情景模拟：将人体下肢三维有限元模型放于刚性平面，简易车轮三维有限元模型以不同初始速度碾压下肢损伤部位的下肢三维有限元模型，得到碾压伤模拟结果；（2）撞击伤发生情景模拟：下肢模型股骨头上加载集中质量，简易保险杠模型由外侧向内侧以不同初始速度碰撞下肢损伤部位的下肢三维有限元模型，得到撞击伤模拟结果；步骤三、将碾压伤模拟结果、撞击伤模拟结果与实际损伤对比，筛选出符合损伤的初始条件作为损伤生物力学依据。