×
蒂姆·达曼;罗兰，M。;Tjardes，T。;B·布伊隆。;菲利普·斯拉萨勒克;迪贝尔斯，S。

使用计算机断层扫描和有限元方法对带有植入物的胫骨进行生物力学模拟的自动化工作流程。 （英语） Zbl 1443.92052号

计算。数学。申请。 70，第5期，903-916（2015）.
摘要：在本研究中，以胫骨骨折为例，提出了一个用于骨植入系统生物力学模拟的全自动工作流。该工作流基于常规采集的断层数据，包括自动分割和材料分配，然后是网格生成步骤，最后是，使用有限元法（FEM）进行机械模拟。由于有限元模拟的计算成本较高，因此开发了一种自适应网格细化方案，将最高分辨率限制在可能承受大量机械应力的材料上。对该方案进行了分析，结果表明它对仿真精度没有相关影响。因此，提出了一种全自动、可靠且计算可行的方法来模拟骨植入物系统的机械性能，该方法可用于多种应用，从患者专用植入物的设计到手术准备和术后植入物验证。

MSC公司：

92立方厘米 生物力学
92 C50 医疗应用（通用）
92 C55 生物医学成像和信号处理
65N30型 含偏微分方程边值问题的有限元、Rayleigh-Ritz和Galerkin方法
65牛顿50 涉及偏微分方程的边值问题的网格生成、精化和自适应方法

关键词：

自适应体积网格生成;悬挂节点;有限元法;针对患者的模拟;胫骨骨折伴植入物

软件：

伦敦工业大学;交易.ii;OpenFlipper（打开翻转器）;打开卷网格
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
\textit{T.Dahmen}等人，计算。数学。应用。70，编号5903-916（2015年；兹bl 1443.92052）
全文： 内政部

参考文献：

[1] Giannoudis，P。；Einhorn，T。；Marsh，D.，《骨折愈合：钻石概念》。《受伤护理国际期刊》，38S4，S3-S4（2007）
[2] 罗蒂，C.M。；Grosland，N.M.，应用于矫形外科有限元接触问题的自适应网格技术，爱荷华州Orthop。J.，24，21-29（2004）
[3] Huiskes，R.，《矫形生物力学有限元分析综述：第一个十年》，《生物力学杂志》，16，6，385-409（1983）
[4] Prendergast，P.J.，组织力学和矫形植入物设计中的有限元模型，临床。生物技术。，12, 6, 343-366 (1997)
[5] Huiskes，R。；Verdonschot，N。；Nivbrant，B.，骨水泥全髋关节置换术中的移位、柄形状和表面光洁度，临床。奥托普。相关研究，355，103-112（1998）
[6] Namba，R.S。；Keyak，J.H。；Kim，A.S。；Vu，L.P。；Skinner，H.B.，《无骨水泥植入物成分和股骨应力》。有限元分析，临床。奥托普。相关研究，347，261-267（1998）
[7] 佩德森，D.R。；布朗，T.D。；Maxian，T.a。；Callaghan，J.J.，《全髋关节置换术中髋臼支撑面方向性对面运动的时空分布》，爱荷华州骨科。J.，18，43-53（1998）
[8] Scifert，C.F。；布朗，T.D。；Lipman，J.D.，抗全髋关节脱位新型设计方法的有限元分析，临床。生物技术。，14, 10, 697-703 (1999)
[9] 三好，S。；高桥，T。；Ohtani先生。；山本，H。；Kameyama，K.，使用三维有限元模型分析全膝关节置换术中胫骨托盘的形状，临床。生物技术。，17, 7, 521-525 (2002)
[10] 沃克，P.S。；Nunamaker，D。；Huiskes，R。；帕钦斯基，T。；Greene，D.，《掌指关节假体固定的新方法》，英国医学，12，3，135-140（1983）
[11] 库托，B。；Mansat，P。；Estivalèzes，E。；Darmana，R。；曼萨特，M。；Egan，J.，肩胛骨植入关节盂假体力学行为的有限元分析，临床。生物技术。，16, 7, 566-575 (2001)
[12] Ulrich，D。；van Rietbergen，B。；Weinans，H。；Rüegsegger，P.，《小梁骨结构的有限元分析：基于图像的网格技术的比较》，J.Biomech。，31, 12, 1187-1192 (1998)
[13] Rhee，Y。；胡·J.-H。；元，Y.-Y。；Lim，S.-K。；比克，M.-H。；崔伟强。；Kim，K.-G。；Kim，Y.E.，基于显微CT图像的有限元分析评估骨质量，临床。奥托普。外科学，1，1，40-47（2009）
[14] Bekas，C。；A.库里奥尼。；阿本茨，P。；弗莱格，C。；范·伦特，G。；穆勒，R。；Wirth，A.，人类骨骼微观有限元模拟中的极端可扩展性挑战，Concurr。计算。实际。有效期：222282-2296（2010年）
[16] Müller-Hannemann，M.，（六面体网格生成的最新进展。六面体网络生成的最新进展，工程计算技术的进展（2004），萨克斯-科堡出版社：萨克斯-科堡出版社，英国斯特灵郡），19-42，（第2章）
[17] Lorensen，W.E。；Cline，H.E.，Marching cubes:A high resolution 3D surface construction algorithm，（《第十四届计算机图形学和交互技术年会论文集》，第十四届电脑图形学与交互技术年会刊，SIGGRAPH’87（1987），ACM出版社：美国纽约州纽约市ACM出版社），163-169
[18] Zhang，Y。；巴贾杰，C。；Sohn，B.-S.，成像数据的三维有限元网格划分，计算。方法应用。机械。工程，194，48-49，5083-5106（2005）·Zbl 1093.65019号
[19] 伊藤，Y。；Shih，A.M。；Soni，B.K.，使用一组新的细化模板Internat基于Octree的合理质量六面体网格生成。J.数字。方法工程，77，1809-1833（2008）·Zbl 1160.74425号
[20] Taddei，F。；克里斯托弗利尼，L。；Martelli，S。；吉尔·H·S。；Viceconti，M.，《长骨的特定受试者有限元模型：整体准确性的体外评估》，J.Biomech。，39, 13, 2457-2467 (2006)
[21] Ruess，M。；塔尔·D。；特拉贝尔西，N。；Yosibash，Z。；Rank，E.，《骨模拟的有限细胞方法：验证和确认》，《生物技术》。模型。机械双醇。，11, 3-4, 425-437 (2012)
[22] Ruedi，T。；巴克利，R。；Moran，C.，AO骨折管理原则，No.Bd.2（2007），Thieme
[23] 加拉赫，N。；Wise，G.，《中值滤波器特性的理论分析》，IEEE Trans。橡子。语音信号处理。，29, 6, 1136-1141 (1981)
[24] Serra，J.，《图像分析与数学形态学》（1982），学术出版社：伦敦学术出版社·Zbl 0565.92001
[25] Lu，J.，使用多尺度边缘表示的医学图像对比度增强，Opt。工程师，33，7，2151（1994）
[26] Weickert，J.，图像处理中的各向异性扩散（2005），Teubner
[27] Mäntylä，M.，《实体建模导论》（1987），计算机科学出版社：美国纽约州纽约市计算机科学出版社
[28] Kremer，M。；Bommes，D。；Kobbelt，L.，Openvolumemesh-一种基于索引的三维多蛋白石复合体通用数据结构，（Jiao，X.；Weill，J.-C.，《第21届国际网格圆桌会议论文集》（2012），Springer-Verlag:Springer-Verlag Berlin），531-548
[29] 莫比乌斯，J。；Kobbelt，L.，（OpenFlipper:一个开源几何处理和渲染框架。OpenFlipper:一个开源几何处理和渲染框架，计算机科学讲义，第6920卷（2012年），施普林格：施普林格柏林/海德堡）·Zbl 1352.65072号
[30] Bornemann，F.，三维空间中的自适应多级方法，国际。J.数字。方法工程，1992年8月1日，1-25（1993）
[31] 班杰斯，W。；哈特曼，R。；Kanschat，G.，交易。II-通用面向对象有限元库ACM Trans。数学。软件，33，24（2007），URLhttp://doi.acm.org/10.1145/1268776.1268779 ·Zbl 1365.65248号
[32] 班杰斯，W。；Kayser-Herold，O.，《hp有限元软件的数据结构和要求》，ACM Trans。数学。软质。，36 (2009), 4/1-31 ·Zbl 1364.65237号
[33] 索林，P。；塞尔文亚，J。；Dolezelb，I.，《hp-fem中任意级别的挂起节点和自动适应性》，数学。计算。模拟，77，1，117-132（2008）·Zbl 1135.65394号
[34] 安斯沃思，M。；Rankin，R.，具有任意数量级悬挂节点的网格上的不连续伽辽金有限元近似的完全可计算误差界，SIAM J.Numer。分析。，47, 6, 4112-4141 (2010) ·Zbl 1208.65155号
[35] Hvid，I。；Bentzen，S。；林德，F。；Mosekilde，L。；Pongsoipetch，B.，《X射线定量计算机断层扫描：与胫骨近端小梁骨标本物理特性的关系》，J.Biomech。，22, 8/9, 837-844 (1989)
[36] Rho，J。；霍巴托，M。；Ashman，R.，人体骨骼的力学性能与密度和CT数的关系，医学工程物理。，17, 5, 347-355 (1995)
[37] 赞诺尼，C。；曼托瓦尼，R。；Viceconti，M.，骨结构有限元模型的材料属性赋值：一种新方法，医学工程物理。，20, 735-740 (1998)
[38] Taddei，F。；Pancanti，A。；Viceconti，M.，一种将计算机断层扫描数字自动映射到有限元模型上的改进方法，Med.Eng.Phys。，26, 61-69 (2004)
[39] 赫尔加森，B。；佩里利，E。；斯基利奥，E。；Taddei，F。；Brynjolfsson，S。；Viceconti，M.，骨密度和力学性能之间的数学关系：文献综述，临床。生物技术。，23, 135-146 (2008)
[40] Cattaneo，P。；Dalstra，M。；Frich，L.，计算机断层扫描数据的三维有限元模型：半自动化方法，Proc。仪器机械。工程第H部分，215，2，203-213（2001）
[41] 陈，E。；Novakofski，J。；Jenkins，W。；O'Brien，W.，《软组织的杨氏模量测量及其在弹性成像中的应用》，IEEE Trans。超声波。铁电极。频率控制，43，1，191-194（1996）
[42] Timoshenko，S.，《材料强度》（1976），RE Krieger Pub。公司：RE Krieger Pub。亨廷顿郡
[43] Riviere，B.，（解椭圆和抛物方程的间断Galerkin方法：理论与实现。解椭圆和双曲方程的中断Galerkin:理论与实现，应用数学前沿（2008），工业与应用数学学会（SIAM））·Zbl 1153.65112号
[45] 班杰斯，W。；哈特曼，R。；Kanschat，G.，-一个通用的面向对象有限元库，ACM Trans。数学。软质。，33, 4, 24/1-24/27 (2007) ·Zbl 1365.65248号
[46] Meister，A.，Numerik Linearer Gleichungsysteme（2007年），Vieweg-Verlag:Vieweg-Verrlag Wiesbaden
[47] Braess，D.，有限元素（2003），Springer-Verlag:Springer-Verlag Berlin·Zbl 1070.65570号
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配，可能包含数据转换错误。在某些情况下，zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献，而不要求完整或完全匹配。