法医学杂志

法医学杂志 ›› 2011, Vol. 27 ›› Issue (1): 1-4,8.DOI: 10.3969/j.issn.1004-5619.2011.01.001

• 论著 •    下一篇

基于MSCT和Mimics软件构建人体颅骨三维有限元模型

黄  平1，李正东1，2，邵  煜1，2，邹冬华1，刘宁国1，李  立1，2，陈圆圆1，3，万  雷1，陈忆九1   

  1. （1. 司法部司法鉴定科学技术研究所 上海市法医学重点实验室，上海 200063； 2. 复旦大学 上海医学院法医学系，上海 200032； 3. 苏州大学 医学部法医学系，江苏 苏州 215123）
  • 发布日期:2011-02-25 出版日期:2011-02-28
  • 通讯作者: 通信作者：陈忆九，男，研究员，博士研究生导师，主要从事法医病理学研究；E-mail：yijiuchen@yahoo.com.cn
  • 作者简介:黄平（1979—），男，上海人，博士，助理研究员，主要从事法医病理学和生物力学研究；E-mail：huangpingifs@gmail.com
  • 基金资助:

    国家自然科学基金资助项目（81072507）；上海市自然科学基金资助项目（10ZR1431200）；中央级科研院所公益性项目（GY0906，30872920）

Establishment of a 3D Finite Element Model of Human Skull Using MSCT Images and Mimics Software

HUANG PING1, LI ZHENG-DONG1,2, SHAO YU1,2, ZOU DONG-HUA1, LIU NING-GUO1, LI LI1,2, CHEN YUAN-YUAN1,3, WAN LEI1, CHEN YI-JIU1   

  1. （1. Shanghai Key Laboratory of Forensic Medicine, Institute of Forensic Science, Ministry of Justice, P.R.China, Shanghai 200063, China; 2. Department of Forensic Medicine, Shanghai Medical College of Fudan University, Shanghai 200032, China; 3. Department of Forensic Medicine, Medical College of Soochow University, Suzhou 215123, China）
  • Online:2011-02-25 Published:2011-02-28

被引次数

25

摘要： 目的 建立人体颅骨的有限元三维模型，探索人体颅骨有限元模型在生物力学分析中的价值。 方法 用MSCT对尸体头部扫描后，使用Mimics建模软件对CT二维图像进行三维重建，并对原始三维颅骨模型优化，然后对模型进行面网格和体网格划分，利用ANSYS有限元分析软件验证颅骨被物体打击和颅骨撞击地面的不同应力变化。 结果 原始三维颅骨模型显示出大量细小低质量三角片，且与实体结构有较高的相似性，优化后的有限元三维颅骨模型显示出高质量面网格和体网格，三角片数量较少。该四面体网格化颅骨3D模型可以有效显示颅骨局部受力和整体受力的变化结果。 结论 利用MSCT结合Mimics软件可以有效建立人体颅骨的三维有限元模型，并为研究颅骨不同受力后的应力变化提供了条件。

关键词: 法医病理学, 生物力学, 有限元分析, 体层摄影术, 螺旋计算机, 颅骨

Abstract: Objective To establish a human 3D finite element skull model, and to explore its value in biomechanics analysis. Methods The cadaveric head was scanned and then 3D skull model was created using Mimics software based on 2D CT axial images. The 3D skull model was optimized by preprocessor along with creation of the surface and volume meshes. The stress changes, after the head was struck by an object or the head hit the ground directly, were analyzed using ANSYS software. Results The original 3D skull model showed a large number of triangles with a poor quality and high similarity with the real head, while the optimized model showed high quality surface and volume meshes with a small number of triangles comparatively. The model could show the local and global stress changes effectively. Conclusion The human 3D skull model can be established using MSCT and Mimics software and provides a good finite element model for biomechanics analysis. This model may also provide a base for the study of head stress changes following different forces.

Key words: forensic pathology, biomechanics, finite element analysis, tomography, spiral computed, skull

中图分类号: