據(jù)此,Mimics根據(jù)骨骼不同區(qū)域的灰度值以及經(jīng)驗公式可以計算出對應(yīng)區(qū)域的密度,并在此基礎(chǔ)上賦予彈性模量及泊松比等力學(xué)材料屬性,很好地解決了為模型分配材料屬性的問題,可以進(jìn)行Ansys求解。綜合上述,將骨骼從無限分解成為有限的單元進(jìn)行力學(xué)求解,體現(xiàn)出有限元分析的本質(zhì)特征。
單元劃分?jǐn)?shù)目、賦材料屬性數(shù)量有限元分析的精確度也與單元網(wǎng)格的劃分密切相關(guān),單元的個數(shù)越多,網(wǎng)格越密,模型網(wǎng)格質(zhì)量也越高,所得結(jié)果也越接近真實;同理,賦予骨骼材料屬性數(shù)量越多,其分布就越接近真實骨骼。但無限制地細(xì)分單元和材料屬性,使運算量以及數(shù)據(jù)統(tǒng)計量增多,徒然耗費時間及人力,因而合理地劃分材料屬性數(shù)量以減少運算量、縮短運算時間是進(jìn)行有限元分析的重要前提。Mimics最大能將材料等分成400種,探討合理的賦材料屬性數(shù)量為本試驗主要目的。
試驗結(jié)果分析本試驗所有標(biāo)本均成功進(jìn)行了三維重建、體網(wǎng)格劃分、賦材料屬性以及有限元力學(xué)分析。力學(xué)數(shù)值的統(tǒng)計學(xué)處理結(jié)果顯示:①標(biāo)本1,5,6,7,9,10的對照組與各試驗組比較P < 0.05,標(biāo)本2,3,4,8,11,12的對照組與試驗組比較P>0.05。傳統(tǒng)方法把骨骼簡化成密質(zhì)骨及松質(zhì)骨,并認(rèn)為二者內(nèi)部材料分布以及力學(xué)屬性是均一的,與真實情況相去甚遠(yuǎn),事實上密質(zhì)骨、松質(zhì)骨也是由不同生物材料構(gòu)成的復(fù)合體,這些材料各具不同的灰度值、表觀密度值及力學(xué)屬性,賦予三維模型材料屬性越多,與真實情況就越接近。在賦材料屬性方而,將骨骼等分成不同數(shù)量級的方法優(yōu)于傳統(tǒng)。本試驗對照組和各試驗組結(jié)果有異同之處,并非完全否定賦材料屬性方法,可以把骨骼材料看成是密質(zhì)骨和松質(zhì)骨兩種材料進(jìn)行有限元分析以簡化計算及統(tǒng)計量。應(yīng)該看到,傳統(tǒng)方法難以滿足個性化的骨骼有限元分析的要求,骨骼的密度在不同個體可以有較大差異,傳統(tǒng)方法對此差異無能為力,而將骨骼等分成不同數(shù)量級,根據(jù)灰度值進(jìn)行賦材料屬性則較好地解決了這個問題。②試驗組組別之間比較各P>0.89,賦予骨骼10種材料屬性即可滿足有限元分析的需求,而無需更細(xì)分以至加大運算量及數(shù)據(jù)統(tǒng)計量。
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