Metody vytváření biomechanického modelů

Prezentace na téma: "Metody vytváření biomechanického modelů"— Transkript prezentace:

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

2 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 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.

4 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.

5 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) ( ) 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)

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

7 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 až do 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.

8 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 , je model extrémně přesný.

9 3. Metody vytváření biomechanického modelů Vizualizace modelu vytvořeného systémem ATOS

10 3. Metody vytváření biomechanického modelů Model – polygonova síť