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公开(公告)号：CN111351703B
公开(公告)日：2022-06-17
申请号：CN202010210248.6
申请日：2020-03-23
Applicant: 北京工业大学
Abstract: 一种可同步CT成像的骨骼力学加载测试仪，涉及骨骼力学测试技术领域。包括上/下钣金支架分别安装在高强度碳纤维支柱上，上钣金支架往下依次安装加载机构连接件、螺旋加载机构、压力传感器、加载平台、上骨骼杯，下钣金支架往上依次安装工作平台、骨骼固定模具和下骨骼杯，位移传感器安装在螺栓加载机构侧边，安全绳通过自锁器环绕在上下钣金件的左右两端，压力传感器和位移传感器通过数据导线传输信号至计算机。可与CT扫描仪器配合并应用于多种骨骼试验场景，其中扫描区域内的零件均为高强度碳纤维材料，确保CT扫描过程中不会产生金属伪影，实现对被测对象在加载变形乃至破坏过程中多个时间点内部结构形态改变的可视化和表观力学参数的测量。
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公开(公告)号：CN113515875A
公开(公告)日：2021-10-19
申请号：CN202110820267.5
申请日：2021-07-20
Applicant: 北京工业大学
IPC: G06F30/23 , G06T7/32 , G06F119/14
Abstract: 本发明实施例公开了基于多模态图像的骨生物力学建模方法、系统及装置，通过利用从MRI图像中提取的水图像和脂肪图像，计算得到脂肪分数图像，将脂肪分数图像与QCT图像进行图像配准后得到图像骨髓脂肪分数，利用图像骨髓脂肪分数校正QCT图像的CT值，利用校正后CT值建立骨生物力学有限元模型，进行骨生物力学计算分析。这样，以校正骨生物力学模型的材料属性为切入点，解决了现有的骨生物力学模型材料属性不准确的问题，基于多模态图像校正建立骨生物力学有限元模型，对改进骨生物力学模型以及对提高临床骨折风险预测的准确性具有重要意义。
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公开(公告)号：CN113515875B
公开(公告)日：2023-12-29
申请号：CN202110820267.5
申请日：2021-07-20
Applicant: 北京工业大学
IPC: G06F30/23 , G06T7/32 , G06F119/14
Abstract: 本发明实施例公开了基于多模态图像的骨生物力学建模方法、系统及装置，通过利用从MRI图像中提取的水图像和脂肪图像，计算得到脂肪分数图像，将脂肪分数图像与QCT图像进行图像配准后得到图像骨髓脂肪分数，利用图像骨髓脂肪分数校正QCT图像的CT值，利用校正后CT值建立骨生物力学有限元模型，进行骨生物力学计算分析。这样，以校正骨生物力学模型的材料属性为切入点，解决了现有的骨生物力学模型材料属性不准确的问题，基于多模态图像校正建立骨生物力学有限元模型，对改进骨生物力学模型以及对提高临床骨折风险预测的准确性具有重要意义。(56)对比文件J Latif等.Image-based biomechanicalmodels of the musculoskeletalsystem.ieeexplore.ieee.org.2020,全文.
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公开(公告)号：CN111400953A
公开(公告)日：2020-07-10
申请号：CN202010210247.1
申请日：2020-03-23
Applicant: 北京工业大学
IPC: G06F30/23 , G06T17/00 , G06T7/11 , G06F111/10 , G06F119/14
Abstract: 一种牵张成骨的仿真系统，涉及数值模拟仿真技术领域。本发明可再现牵张成骨术中复杂的骨再生动态过程和成骨效果，可用于确定最佳骨再生效果的牵张方案，为临床牵张成骨手术提供术前指导。所述系统包括对象截骨区域个体化三维重建模块、牵张参数设置模块、截骨区域计算生物力学分析模块、骨再生动态过程模拟模块和显示模块。截骨区域个体化三维重建模块用于在对象医学图像基础上重建截骨区域真实的几何模型。牵张参数设置模块用于设置不同牵张加载模式和参数。截骨区域计算生物力学分析模块用于建立生物力学模型并进行有限元分析。骨再生动态过程模拟模块用于再现骨痂的骨再生过程。显示模块用于显示仿真计算的结果。
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公开(公告)号：CN110946652A
公开(公告)日：2020-04-03
申请号：CN201911200087.6
申请日：2019-11-29
Applicant: 北京工业大学
IPC: A61B34/10
Abstract: 本发明涉及一种骨螺钉的钉道规划方法和装置，包括：1)建立目标骨骼个体化三维几何模型和包含了骨密度空间分布信息的三维骨密度模型；2)设定骨螺钉参数，并计算出骨螺钉轴线的空间向量；3)计算骨螺纹的空间螺旋线，作为骨螺钉螺纹曲线；4)将骨螺钉螺纹曲线置入目标骨骼个体化三维几何模型中，提取目标骨骼个体化三维几何模型中与骨螺钉螺纹接触位置点的骨密度，并计算出接触位置骨密度平均值；根据骨螺钉参数、骨密度以及骨密度的分布对骨螺钉钉道进行规划。该方法在三维尺度上通过获得骨骼与骨螺钉接触位置坐标，精确、细致地确定螺钉螺纹周围骨密度，并根据骨螺钉固定性能确定骨螺钉最佳的钉道。
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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN111400953B
公开(公告)日：2023-11-03
申请号：CN202010210247.1
申请日：2020-03-23
Applicant: 北京工业大学
IPC: G06F30/23 , G06T17/00 , G06T7/11 , G06F111/10 , G06F119/14
Abstract: 一种牵张成骨的仿真系统，涉及数值模拟仿真技术领域。本发明可再现牵张成骨术中复杂的骨再生动态过程和成骨效果，可用于确定最佳骨再生效果的牵张方案，为临床牵张成骨手术提供术前指导。所述系统包括对象截骨区域个体化三维重建模块、牵张参数设置模块、截骨区域计算生物力学分析模块、骨再生动态过程模拟模块和显示模块。截骨区域个体化三维重建模块用于在对象医学图像基础上重建截骨区域真实的几何模型。牵张参数设置模块用于设置不同牵张加载模式和参数。截骨区域计算生物力学分析模块用于建立生物力学模型并进行有限元分析。骨再生动态过程模拟模块用于再现骨痂的骨再生过程。显示模块用于显示仿真计算的结果。
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公开(公告)号：CN111311740B
公开(公告)日：2023-09-01
申请号：CN202010207099.8
申请日：2020-03-23
Applicant: 北京工业大学
Abstract: 一种基于组织粘弹塑性力学特性的牵张成骨数值仿真方法，涉及数值模拟仿真技术领域。该发明考虑新骨形成中骨痂的粘弹塑性力学行为，编写UMAT子程序，计算应变历史，利用模糊逻辑实现基于应变调控的组织分化并进行数值分析，再现牵张成骨术中复杂的骨再生动态过程。所述方法包括：(1)对截骨术后截骨区域进行几何和有限元建模；(2)建立截骨区域包含骨痂粘弹塑性特征的生物力学模型，模拟牵张过程并计算骨痂单元应变；(3)利用模糊逻辑实现基于应变调控的组织分化，计算骨痂单元各成分含量并更新其材料属性；(4)对牵张大变形后骨痂区域有限元网格重划分并进行状态数据映射。
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公开(公告)号：CN110946652B
公开(公告)日：2021-11-12
申请号：CN201911200087.6
申请日：2019-11-29
Applicant: 北京工业大学
IPC: A61B34/10
Abstract: 本发明涉及一种骨螺钉的钉道规划方法和装置，包括：1)建立目标骨骼个体化三维几何模型和包含了骨密度空间分布信息的三维骨密度模型；2)设定骨螺钉参数，并计算出骨螺钉轴线的空间向量；3)计算骨螺纹的空间螺旋线，作为骨螺钉螺纹曲线；4)将骨螺钉螺纹曲线置入目标骨骼个体化三维几何模型中，提取目标骨骼个体化三维几何模型中与骨螺钉螺纹接触位置点的骨密度，并计算出接触位置骨密度平均值；根据骨螺钉参数、骨密度以及骨密度的分布对骨螺钉钉道进行规划。该方法在三维尺度上通过获得骨骼与骨螺钉接触位置坐标，精确、细致地确定螺钉螺纹周围骨密度，并根据骨螺钉固定性能确定骨螺钉最佳的钉道。
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公开(公告)号：CN111311740A
公开(公告)日：2020-06-19
申请号：CN202010207099.8
申请日：2020-03-23
Applicant: 北京工业大学
Abstract: 一种基于组织粘弹塑性力学特性的牵张成骨数值仿真方法，涉及数值模拟仿真技术领域。该发明考虑新骨形成中骨痂的粘弹塑性力学行为，编写UMAT子程序，计算应变历史，利用模糊逻辑实现基于应变调控的组织分化并进行数值分析，再现牵张成骨术中复杂的骨再生动态过程。所述方法包括：(1)对截骨术后截骨区域进行几何和有限元建模；(2)建立截骨区域包含骨痂粘弹塑性特征的生物力学模型，模拟牵张过程并计算骨痂单元应变；(3)利用模糊逻辑实现基于应变调控的组织分化，计算骨痂单元各成分含量并更新其材料属性；(4)对牵张大变形后骨痂区域有限元网格重划分并进行状态数据映射。
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公开(公告)号：CN110660137A
公开(公告)日：2020-01-07
申请号：CN201910824901.5
申请日：2019-09-02
Applicant: 北京工业大学
Abstract: 一种评估人体不同角度侧向跌倒冲击载荷下股骨骨折风险的微观生物力学研究方法，属于生物力学领域。包括以下步骤：⑴分离股骨组织和周围软组织图像；⑵建立与实际股骨尺寸相等的三维股骨模型；⑶模拟人体不同角度侧向跌倒冲击载荷下股骨的受力；⑷分析人体不同角度侧向跌倒股骨应力、应变、刚度等力学参数以及观察应力分布、应力集中区域，在力学角度分析探讨不同角度侧向跌倒时股骨在冲击载荷下的微观力学属性的变化。本发明运用μMRI-FEA技术手段，探究不同角度侧向跌倒股骨冲击载荷下的微观生物力学行为，对不同角度侧向跌倒姿态下股骨强度差异以及应力集中区域差异的探究和骨折机制的明确具有重要意义。
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