Metody vytváření biomechanického modelů Aplikace MKP v biomechanice - Modelování zatěžování obratle krční páteře pomocí softwaru ANSYS Metody vytváření biomechanického modelů

Jak je možné získávat biomechanické modely?? 3. Metody vytváření biomechanického modelů Tvroba biomechanickych modelů Jak je možné získávat biomechanické modely?? Ze základního hlediska jsou dva možné přístupy k získávání biomechanických modelů: „In Vitro“ , „In Vivo“ . Oba přístupy usnadňují současné moderní techniky a postupy.

3. Metody vytváření biomechanického modelů „In Vitro“ = v neživém organismu. Přístup, kdy modely jsou vytvářeny z neživých struktur a to pomocí kontaktního skenování. Díky dostupným technologiím a postupům dosahují velmi vysoké přesnosti. Použití omezeno na neživé struktury.

3. Metody vytváření biomechanického modelů „In Vivo“ V překladu v živém organismu. Metoda získávání biomechanických modelů z živých organismů a tkání. Pro tuto metodu se tedy používají neinvazivní metody: Počítačová tomografie, rentgenové snímky, magnetická rezonance. Z dat získaných těmito metodami lze specifickým postupem získat 3D modely tkání. Tento postup může sloužit jak pro získávání modelů kostí, tak například svalů. Pozn.: Velmi zajímavým současným tématem je vytvoření softwarové podpory pro automatizované získávání těchto modelů.

3. Metody vytváření biomechanického modelů Rapid prototyping „proces“ vytváření reálného fyzického modelu z počítačových dat. Zdroje pro vytvoření reálných modelů: CAD Systémy, 3D scannery (například ATOS), Medicínské zobrazovací systémy (rentgeny, CT). Odkaz(Anatomický ústav 1.LF UK) (http://www.anatonomina.org/index.php?n=1&IDr=4b3a7a2195d642a65d5cc52bcc71114e&lang=cz&p=0|4|#4 ) Mnoho dostupných technologií používaných v průmyslu, v architektuře, lékařství a dalších oborech. Např.: Fused Deposition Modeling (FDM) (Stratasys, USA ), Selective laser sintering (SLS), Stereolithography (SLA), 3D printing (3DP)

3. Metody vytváření biomechanického modelů Rapid prototyping Oblast použití technologie rapid prototyping v roce 2000 (Percentage use of rapid prototyping worldwide as of year 2000. Data based on: D. T. Pham, S. S. Dimov, Rapid manufacturing, Springer-Verlag, 2001, ISBN 1-85233-360-X, page 6 )

3. Metody vytváření biomechanického modelů ATOS mobilní bezdotykový optický 3D skener firmy GOM, vysoká výkonnost, velké rozlišení a široká flexibilita měřicích objemů, flexibilita (jedním zařízením lze měřit objekty od několika milimetrů do několika metrů), vysoké rozlišení (až 66 bodů na 1mm), hustota dat je daná typem ATOSu a pohybuje se v rozmezí od 800 000 až do 4 000 000 bodů na 1 záběr. Proces měření je založen na principech optické triangulace, fotogrammetrii a fringe projection. Na povrch objektu jsou promítány pruhy světla, které jsou snímány pomocí dvou kamer s CCD čipem. Software z těchto záběrů vypočítá prostorové souřadnice jednotlivých bodů. Automatické složení jednotlivých záběrů do jednoho celku je zajištěno pomocí referenčních značek umístěných na objektu nebo mimo něj. http://www.gom.com/, http://www.mcae.cz/

3. Metody vytváření biomechanického modelů ATOS – tvorba modelu Systémem ATOS II byly naskenovány modely krčních obratlů (C2, C3 a C4) pro NTI FM TUL. Každý model je ve formátu STL (stereolitography). Model složen z 3D souřadnic bodů, které tvoří povrch modelu. Z bodů jsou tvořeny polygonové plošky. Díky obrovskému počtu bodů cca 700 000, je model extrémně přesný.

3. Metody vytváření biomechanického modelů Vizualizace modelu vytvořeného systémem ATOS

3. Metody vytváření biomechanického modelů Model – polygonova síť