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人体组织有限元模型构建、分析及辅助医疗


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人体组织有限元模型构建、分析及辅助医疗
  • 书号:9787030535207
    作者:王沫楠
  • 外文书名:
  • 装帧:平装
    开本:B5
  • 页数:
    字数:295000
    语种:zh-Hans
  • 出版社:科学出版社
    出版时间:2017-06-01
  • 所属分类:
  • 定价: ¥86.00元
    售价: ¥86.00元
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  本书以人体组织有限元模型构建、分析及辅助医疗为核心内容,详细叙述有限单元法在人体组织建模中的应用、人体组织有限元模型构建方法、股骨有限元模型、骨折愈合仿真模型、股骨颈骨折内固定方式优选系统、股骨假体结构与材料性能的多目标优化、关节软骨有限元模型、骨骼肌有限元模型等研究内容。本书在建立股骨胞元理论力学模型、基于血液供给条件和力学环境的骨折愈合仿真、辅助医疗软件设计、基于模糊物元法的假体多目标优化等方面的介绍具有创新性,解决了人体组织有限元模型构建、分析及辅助医疗研究领域遇到的诸多关键问题,通过基础理论描述与应用实例分析相结合的叙述方式,能为计算机辅助医疗相关方向的研究者提供切实的帮助。
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    前言
    第1章 有限单元法在人体组织建模中的应用 1
    1.1 有限单元法的基本概念 1
    1.2 有限单元法的解题步骤 2
    1.3 有限元软件的发展趋势 3
    1.4 有限单元法在人体组织建模中的应用实例 4
    1.5 小结 20
    参考文献 20
    第2章 人体组织有限元模型构建与分析 24
    2.1 人体结构三维数字模型的建立 24
    2.2 人体三维数字模型数值模拟的数学-力学原理 26
    2.3 人体组织超弹性力学行为有限元分析 33
    2.3.1 国外生物组织超弹性研究简介 33
    2.3.2 弹性问题的基本理论与有限元数值实现 35
    2.3.3 超弹性问题的有限元解法 38
    2.3.4 程序介绍——Newton-Raphson迭代法 41
    2.4 小结 42
    参考文献 42
    第3章 MATLAB环境下股骨生物力学建模及有限元仿真 44
    3.1 股骨生物力学模型 44
    3.1.1 股骨生物力学模型的建立方案 44
    3.1.2 股骨表观密度非均匀分布模型 46
    3.1.3 股骨各向异性力学模型 49
    3.2 股骨有限元模型 54
    3.2.1 股骨几何模型 54
    3.2.2 股骨网格划分 56
    3.2.3 股骨弹性模量赋值 57
    3.3 MATLAB环境下股骨有限元分析及仿真结果评价 60
    3.3.1 MATLAB仿真环境 60
    3.3.2 MATLAB环境下股骨有限元仿真及仿真结果评价 62
    3.4 小结 68
    参考文献 68
    第4章 基于模糊逻辑和有限元方法的骨折愈合仿真 70
    4.1 力学调控的组织分化愈合模型 70
    4.1.1 骨的结构及骨折愈合 70
    4.1.2 骨折力学生物学 73
    4.1.3 骨功能适应性 75
    4.1.4 骨折愈合仿真算法 76
    4.2 力学模型的有限元解算及骨间动度分析 79
    4.2.1 骨痂各向同性力学模型 80
    4.2.2 骨折力学模型的有限元解算 81
    4.2.3 调控组织分化的力学激励 85
    4.2.4 骨折外固定力学加载 87
    4.3 骨痂组织分化的生物学调控 89
    4.3.1 生物组织浓度的状态变量 89
    4.3.2 初始条件及边界条件设定 90
    4.3.3 模糊控制组织分化模型建立 90
    4.4 骨折愈合模拟仿真分析及验证 96
    4.4.1 骨折有限元网格模型建立 97
    4.4.2 骨折愈合模拟的程序实现 99
    4.4.3 骨折愈合模拟数值验证 101
    4.4.4 骨间稳定性对愈合的影响分析 104
    4.4.5 血液敏感性分析 105
    4.5 小结 106
    参考文献 107
    第5章 面向临床应用的股骨颈骨折治疗方案优选系统实现 109
    5.1 基于VC++的ANSYS二次开发技术 110
    5.1.1 ANSYS二次开发技术简介 110
    5.1.2 基于Visual C++的ANSYS二次开发技术简介 111
    5.1.3 软件系统的总体设计和流程分析 113
    5.2 股骨颈骨折内固定有限元参数化建模 115
    5.2.1 股骨颈参数化有限元模型的建立 115
    5.2.2 股骨颈骨折内固定有限元模型的建立 118
    5.2.3 选择单元类型与定义材料属性 120
    5.2.4 股骨的网格划分 124
    5.2.5 股骨颈骨折内固定的约束与载荷处理 125
    5.2.6 股骨颈骨折内固定的求解 126
    5.2.7 批处理图片的生成 127
    5.2.8 评价准则的设定 128
    5.3 股骨颈骨折虚拟手术优选系统的开发 129
    5.3.1 欢迎界面闪屏的实现 129
    5.3.2 患者基本信息获取输入模块 130
    5.3.3 内固定方式获取输入模块 133
    5.3.4 ANSYS批处理实现模块 136
    5.3.5 ANSYS分析结果获取输入模块 137
    5.3.6 ANSYS批处理结果优选模块 138
    5.4 股骨颈骨折虚拟手术优选系统的应用 142
    5.4.1 建立参数化的有限元模型 142
    5.4.2 有限元解算 143
    5.4.3 ANSYS批处理结果的获取 144
    5.4.4 ANSYS批处理结果显示与优选 144
    5.5 小结 145
    参考文献 146
    第6章 基于结构与材料性能综合评价的股骨假体优选 148
    6.1 股骨假体结构设计 148
    6.1.1 髋关节简介 149
    6.1.2 股骨假体研制过程中存在的问题 150
    6.1.3 股骨假体内外轮廓线的提取 151
    6.1.4 股骨假体建模 154
    6.1.5 股骨假体的虚拟装配 157
    6.2 常用股骨假体材料及性能对比 158
    6.2.1 生物医学金属材料 159
    6.2.2 生物陶瓷材料 159
    6.2.3 复合材料 160
    6.2.4 股骨假体材料性能对比 160
    6.3 股骨假体有限元仿真分析 161
    6.3.1 股骨头有限元模型建立 162
    6.3.2 三种股骨头模型对髋关节影响分析 165
    6.3.3 股骨假体应力和变形分析 167
    6.3.4 股骨假体疲劳寿命分析 172
    6.4 股骨假体性能评价方法 176
    6.4.1 股骨假体性能评价指标 176
    6.4.2 股骨假体优选方法与评价模型 179
    6.5 股骨假体优选及优选流程 181
    6.5.1 股骨假体优选 181
    6.5.2 定制式股骨假体优选流程 183
    6.6 小结 185
    参考文献 185
    第7章 关节软骨生物力学模型的建立及其有限元验证 187
    7.1 静态髋关节生物力学模型的建立 188
    7.1.1 髋关节三维力学模型建立 188
    7.1.2 模型参数的确定 190
    7.1.3 单足静立状态髋关节模型方程 191
    7.2 静态髋关节生物力学模型的验证 193
    7.2.1 模型验证方法的确定 193
    7.2.2 有限元分析理论及计算 194
    7.3 髋关节有限元模型的建立 199
    7.3.1 有限元模型流程 199
    7.3.2 股骨-髋臼几何建模 200
    7.3.3 不同CE角的髋关节几何建模 202
    7.3.4 关节软骨几何建模 202
    7.3.5 几何模型的修正与优化 203
    7.4 髋关节有限元分析 206
    7.4.1 有限元模型的生成 206
    7.4.2 边界条件与载荷设定 207
    7.4.3 应力计算分析 207
    7.5 髋关节生物力学模型的评价 209
    7.5.1 生物力学模型评价指标 209
    7.5.2 生物力学模型评价 209
    7.5.3 静态髋关节力学模型临床意义 213
    7.6 小结 214
    参考文献 215
    第8章 骨骼肌的生物力学建模及其有限元解算 217
    8.1 肌肉组织的生物力学建模 217
    8.1.1 肌肉组织的结构及其生物力学特性 217
    8.1.2 肌肉组织的非线性超弹性模型 219
    8.2 肌肉组织模型的有限元解算 220
    8.2.1 材料非线性问题 220
    8.2.2 有限元三维网格单元 225
    8.2.3 几何非线性问题 227
    8.3 小结 234
    参考文献 234
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