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Mimics软件在骨外科的应用


骨外科手术-测量与分析

骨外科-器械设计

骨外科-有限元(FEA)前处理

骨外科-手术仿真

骨外科手术 - 逆向工程

骨科外科手术实体解剖模型

骨外科损害与创伤不仅对个人生活有巨大影响,同时,在医疗保健方面的支出会造成社会的负担。因此,大量的关于骨外科手术的研究正在进行(大学及医疗设备制造商兼有),旨在更好的理解肌骨系统,来设计最优化的植入体与接骨板,同时改进骨外科手术的进程。 

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从扫描数据开始,进入骨外科领域:A测试 - B设计 - C建模

Mimics Innovation Suite 已经成功的应用于骨外科手术市场多年。这是因为它在寻找解决骨外科问题的工程办法方面做得很理想。

我们的骨外科用户选择了Mimics Innovation Suite,是因为它能够: 

· 为一位或多位患者执行精确地三维骨骼测量;

· 输出测量结果到Matlab 执行统计分析或其他测量;

· 帮助设计手术指南与定制特异性骨骼植入体;

· 输出精确网格到选择的有限元分析软件包来分析骨骼应力与应变;

· 通过完成截骨手术与骨骼替换来模拟骨科手术;

· 通过物理测试或手术准备的加法制造技术来生成复杂骨骼的有形模型;

· 可以信任的是,Mimics Innovation Suite在欧美有必需的市场许可证。

 

骨外科手术-测量与分析

骨骼结构的解剖分析

使用Mimics Innovation Suite,您可以在医疗图像上做测量,也可以分析三维模型。这些测量将允许您精确量化与测量骨骼,同时,由于拥有骨骼彩图,这些测量会为您提供可视的信息(骨骼厚度,手术前后的骨骼对比等等)。完成后,通过测量与分析所得到的信息还可以输出,以用于更深层次的统计分析。 

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A骨骼特征与基本几何体形状配型B测量角度与直径C肩胛骨的曲率分析

使用Mimics Innovation Suite 来进行测量分析是简单而有效的方式:

· 使用分析几何体来简化复杂的骨骼测量过程;

· 确定手术的最佳角度;

· 精确评估肿瘤的尺寸;

· 准确定义骨折的复杂性;

· 调查跟踪手术的结果;

· 预测手术所需骨板及螺丝的正确尺寸;

· 测试 软骨的厚度;

· 为深层次统计分析输出测量与分析。

可用不同的工具,以供您:

· 做广泛的测量;(距离、角度、长度、表面距离)

· 确定密度;

· CT图像或三维图像上添加文本注释;

· 创建结构几何模型;

· 分析壁厚与极值;

· 手术前后的变化比较;

· 为统计分析输出测量;(MATLAB®)

骨外科-器械设计

快速设计定制植入体

Mimics Innovation Suite为骨外科工程做了最优化处理。这意味着您可以制作量身定制的骨外科手术植入体,比如说手术截骨导块或定制的髋臼凸缘,使用患者自身的骨骼,在几分钟内就可以完成。

Mimics Innovation Suite直观的界面会在一个软件套装里为您提供从二维的医学影像资料到三维的图像设计的功能。 

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A: 患者骨盆的三维模型 - B使用草图设计植入体C髋假体的定制凸缘

使用Mimics Innovation Suite设计植入体既简单又直观:

· 患者骨骼的最优三维模型;

· CADSTL文件上直接演示设计手术;

· 输入CAD 文件(Iges & Step)来合并存在的部分;

· 与原始图像资料查验设计的组件;

· 标识部件;

· 输出STL或逆向工程到传统CAD

STL上设计的顶尖工具:

· 包裹与光滑;

· CAD 操作(拉伸、扫描、混成、平移)

· 创建曲线;

· 草图;

· 创建基本几何体;

· 剪切与布尔型操作;

· 形态学工具。

骨外科-有限元(FEA)前处理

封闭创新医疗器械设计的循环

与前面的工程思想体系相一致,Mimics Innovation Suite完美的整合了三维结构模型、分析、手术模拟、医疗器械设计,还有连接到领军的FEA与CFD的求解器,这些全都在一个方案之中。   

我们的战略合作伙伴提供了Mimics Innovation Suite的从网格图到以下软件的无缝转换:

· ANSYS

· NASTRAN

· ANSYS Fluent

· PATRAN

· ABAQUS

· COMSOL

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A股骨与植入板的初步三维模型B:FEA提供的最优非流形网格图C:创建大量的网格图D:CT灰度值分配骨骼密度

使用新的Mimics Innovation Suite,现在为复杂结构模型创建高质量网格图是非常简单的:

· 创建复杂非流形(多部分的)网格图;

· 获取网格图细节分析,同时提高其质量;

· 在几何特征基础上改善网格图;

· CT数据映射灰度值到多相材料性能;

· 从一定数量的工具中选择来明确定义平面、曲面或定制的区域,如边界线、元素集合或节点集合;  

· 连接到所有主要的FEACFD求解器。

 

可以使用不同功能使您对于FEA/CFD的前处理工作流程合理化:

· 点击一下,即可以从平面图形转化为高质量的三维模型(New in MIS 15.0)

· 网格质量分析及改进工具;

· 基于特征的网格化 (高曲率及薄壁区域)

· CAD部件与三维解剖结构模型相结合,在不使CAD部件精度降低的情况下创建多体网格;

· 多相材料属性赋值;

· 交互式的边界表面赋值。

骨外科-手术仿真

通过仿真来最优化手术流程

使用Mimics Innovation Suite来进行手术仿真。从转换患者的医疗图像资料到其三维骨骼构造模型开始,这些骨骼模型就可以虚拟操作了。而且,您还可以通过切骨、重置各个部位与放置植入物与接骨板来模拟截骨术。这会允许您在为患者挑选最佳方案前尝试不同的手术方法。

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A在患者初始数据基础上创建截骨手术平面B:股骨头的抽取物C:股骨柄的放置D:髋臼与股骨构成的虚拟装配体 

使用Mimics Innovation Suite 进行手术仿真是简单而有效的方式:

· 评估与优化不同的手术方法;

· 验证(定制的)植入物是否合适;

· 为楔形截骨手术确定最佳角度;

· 决策放置牵张器、接骨板、螺丝钉、植入体以及骨骼支架的最佳位置。

使用不同的工具让您可以:

· 仿真切割骨板来模仿骨锯;

· 使用重置工具来模仿移动骨块;

· 计算骨骼体积;

· 沿着矢状面的镜像骨块;

· 可视化患者CT影像上的植入体轮廓线;

· 放置解剖学标记;

· 更多

骨外科手术 - 逆向工程

将三角面片曲面转化为样条曲面面片

Mimics Innovation Suite为骨外科工程提供了点对点的解决方案:从层叠的医学影像到工程设计与FEA/CFD。

当需要在传统的CAD环境下处理您的几何模型时,我们的逆向工程将会允许您从Mimics Innovation Suite到IGES文档的三维模型输出。这在当您使用只可处理CAD文件的第三方可视化软件,或是当您想要继续使用传统的FEA/CAD仿真工作流程时,会十分有用。

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A始于DICOM图像B:计算三维解剖结构C: 光顺骨骼D:解剖结构的IGES

使用Mimics Innovation Suite的骨骼逆向工程简单但有效:

· 逆向工程简单且全自动;

· 输出的IGES模型精度高 (2)

· 输出的IGES曲面是C0级并且水密的(3)

骨科外科手术实体解剖模型

加法制造模型:从无形到有形

Mimics Innovation Suite在虚拟三维解剖上有着惊人的视觉化效果,但有时更有效的莫过于拥有一个可触摸的实体模型。为此,您可以使用加法制造Additive Manufacturing (AM)来创建更准确、真实的有形模型。幸运的是,Materialise因一个很好的理由而得名:它恰好是使用AM来将无形变有形的专家,即使是最复杂的设计、甚至是复制自然也能做到。

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A:CT图像作骨骼和皮肤的分割B:3-matic创建与处理三维模型C:三维打印

Mimics Innovation Suite使处理患者数据与建造水密三维模型变得可能。建造这个虚拟的三维模型可以由一系列的加法制造Additive Manufacturing机器(也叫做快速成型或三维打印)来在材料、颜色、质地等各方面创建医疗模型。

如果您拥有机器,可以自行打出模型。如果没有,您可以将资料发送给Materialise,我们将会为您打印。骨外科结构模型是用于以下各方面的重要工具: 

· 教育

· 手术仿真

· 骨板预弯

· 实验测试

· 诊断结论

· 交流沟通

用于创建骨科解剖模型的工具,为您提供:

· 特定硬组织的阈值

· 同时在蒙板(Mask)与三维模型上编辑

· 计算精确水密的三维模型

· 设计和使您的模型个性化(比如:加标签)

· 输出与AM机器兼容的STL

 

整形颌面外科;Mimics软件在颅颌面外科的应用 (请点击查看)

骨外科:Mimics软件在骨外科的应用 (请点击查看)

心血管外科:Mimics Innovation Suite软件在心血管外科的应用 (请点击查看)



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