[发明专利]一种不同骨质桡骨有限元模型的构建及验证系统

权利要求书

1.一种不同骨质桡骨有限元模型的构建及验证系统，其特征在于：所述系统包括：

桡骨模型实体化模块(1)、桡骨弹性模量赋值模块(2)、桡骨有限元分析模块(3)、验证模块(4)；

桡骨模型实体化模块(1)，用于导入CT数据，获得STL格式的桡骨模型，在此基础上，根据不同骨质桡骨的骨密度，确定出不同骨质对应的皮质骨厚度，将模型进行逆向工程处理，实现精确曲面的创建，完成桡骨模型实体化，进行分割、偏置，得到含有皮质骨、松质骨、髓腔的桡骨模型；

桡骨弹性模量赋值模块(2)，用于根据桡骨模型实体化模块(1)确定的不同骨质桡骨的骨密度，得到各个骨组织的表观密度，进一步计算出弹性模量，建立不同骨质桡骨的有限元模型；

桡骨有限元分析模块(3)，用于通过模拟桡骨在人体中受力过程，向不同骨质桡骨的有限元模型设置边界条件，近端固定，远端施加载荷，分析计算出桡骨的应力数据；

验证模块(4)，用于根据桡骨有限元分析模块(3)计算出的应力数据与真实桡骨受力进行对比，验证不同骨质桡骨有限元模型的有效性。

2.根据权利要求1所述的一种不同骨质桡骨有限元模型的构建及验证系统，其特征在于：所述桡骨模型实体化模块(1)实现其功能的具体过程为：

1)确定桡骨骨密度

根据想要构建的桡骨的骨质，确定出骨密度的具体数值用于计算不同骨质对应的皮质骨厚度；

2)计算皮质骨厚度

桡骨骨密度与皮质骨厚度显著相关，利用式(1)桡骨骨密度与双侧皮质骨厚度的关系，计算出想要构建的桡骨模型的皮质骨厚度；

y＝6.5417x-0.1662 (1)

式中，y表示双侧皮质骨厚度，单位为mm，x表示桡骨的骨密度，单位为g/cm²；

3)模型分割、偏置

将模型进行逆向工程处理，创建精确曲面，完成实体化，简化模型，并将模型的两端与骨干进行分割，其中两端简化为松质骨，骨干部分简化为皮质骨、髓腔，根据公式(1)得出的皮质骨厚度，进一步将模型进行偏置，得出具有皮质骨、松质骨、髓腔的桡骨模型。

3.根据权利要求1所述的一种不同骨质桡骨有限元模型的构建及验证系统，其特征在于：所述桡骨弹性模量赋值模块(2)实现其功能的具体过程为：

1)计算表观密度

表观密度是描述骨内部结构的变量，根据桡骨模型实体化模块(1)中确定的桡骨骨密度，得出相较于同地区骨密度峰值降低百分比，进一步计算出骨组织表观密度；

2)计算骨组织的弹性模量

骨组织弹性模量与表观密度的关系采用比较科学的分段函数形式，利用式(2)通过表观密度计算出骨组织的弹性模量；

式中，弹性模量E的单位为MPa，表观密度ρ的单位为g/cm³。