[发明专利]一种骨小梁-骨水泥复合体有限元模型构建方法

权利要求书

1.一种骨小梁-骨水泥复合体有限元模型构建方法，其特征在于，所述方法包括：

获取骨小梁微观影像数据；

在所述骨小梁微观影像数据中选取感兴趣区域，在所述感兴趣区域内重建骨小梁三维结构，得到骨小梁三维结构图像；

对所述骨小梁三维结构图像中的骨小梁进行打磨光滑处理；

根据设置的流体域参数，将打磨光滑后的骨小梁利用流体域进行包裹后转换为实体；

设置网格尺寸，选中流体域，对所述流体域进行二维面网格细分，并在细分后对所述流体域进行三维体网格划分；

选中骨小梁，对所述骨小梁进行三维体网格划分；

对划分后的流体域网格进行部分剪裁、删除，以流体域作为骨水泥，获得预设填充深度的骨小梁-骨水泥复合体，分别给所述骨小梁-骨水泥复合体中的骨水泥、骨小梁网格赋予对应的材料属性及材料参数，设置边界条件、载荷及骨水泥与骨小梁之间的接触类型，得到骨小梁-骨水泥复合体有限元模型。

2.根据权利要求1所述的骨小梁-骨水泥复合体有限元模型构建方法，其特征在于，所述获取骨小梁微观影像数据包括：

对人体进行高分辨率外周定量CT扫描；

或者，对动物骨骼标本或骨科手术过程中产生的废弃骨标本进行Micro-CT扫描。

3.根据权利要求2所述的骨小梁-骨水泥复合体有限元模型构建方法，其特征在于，若所述骨小梁微观影像数据通过高分辨率外周定量CT扫描得到，所述在所述骨小梁微观影像数据中选取感兴趣区域，在所述感兴趣区域内重建骨小梁三维结构，得到骨小梁三维结构图像包括：

将所述骨小梁微观影像数据导入Mimics软件，调整窗宽和窗位以选取感兴趣区域，在所述感兴趣区域进行阈值分割和区域增长操作，去除孤立结构单元，得到骨小梁三维结构图像并保存为STL格式文件；

若所述骨小梁微观影像数据通过Micro-CT扫描得到，所述在所述骨小梁微观影像数据中选取感兴趣区域，在所述感兴趣区域内重建骨小梁三维结构，得到骨小梁三维结构图像包括：

将所述骨小梁微观影像数据导入CTAn软件，选取骨小梁微观影像数据的上、下边界，选取感兴趣区域，对感兴趣区域二值化，得到骨小梁三维结构图像并保存为STL格式文件。

4.根据权利要求3所述的骨小梁-骨水泥复合体有限元模型构建方法，其特征在于，对所述骨小梁三维结构图像中的骨小梁进行打磨光滑处理为：

将所述骨小梁三维结构图像导入Geomagic studio软件，利用Geomagic studio软件对所述骨小梁三维结构图像中的骨小梁进行打磨光滑处理，并将打磨光滑处理后的骨小梁三维结构图像保存为STL格式文件；

其中，所述打磨光滑处理包括：自动分析和修复骨小梁模型、填充孔、删除钉状物并重画骨小梁的二维面网格。

5.根据权利要求4所述的骨小梁-骨水泥复合体有限元模型构建方法，其特征在于，所述根据设置的流体域参数，将打磨光滑后的骨小梁利用流体域进行包裹后转换为实体为：

将打磨光滑处理后的骨小梁三维结构图像导入至ANSYS 19.0软件，在ANSYS19.0软件中设置流体域参数，根据设置的流体域参数，将打磨光滑后的骨小梁利用流体域进行包裹后转换为实体，得到包裹后的骨小梁三维结构图并保存为STL格式文件。

6.根据权利要求5所述的骨小梁-骨水泥复合体有限元模型构建方法，其特征在于，所述设置网格尺寸，选中流体域，对所述流体域进行二维面网格细分，并在细分后对所述流体域进行三维体网格划分为：

将包裹后的骨小梁三维结构图导入Hypermesh 14.0软件，利用Hypermesh14.0软件设置网格尺寸，选中流体域，对所述流体域进行二维面网格细分，并在细分后对所述流体域进行三维体网格划分。

7.根据权利要求6所述的骨小梁-骨水泥复合体有限元模型构建方法，其特征在于，所述选中骨小梁，对所述骨小梁进行三维体网格划分为：

在所述Hypermesh 14.0软件中，选中骨小梁，对所述骨小梁进行三维体网格划分。