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《哈尔滨理工大学》 2014年
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基于有限元法人体肌肉生物力学建模及仿真

高希雪  
【摘要】:近年来虚拟手术成为数字医疗研究的重点,它在手术培训、诊断、制定手术计划等方面均有重要应用。虚拟手术系统的重要环节是人体软组织建模,研究指出有限元方法是目前最行之有效的建模方法之一。在有限元建模过程中,使模型具有组织器官原有的材料属性是使建模形变更接近于真实形变的关键问题。 本文的主要研究对象是软组织中最常见的肌肉组织。基于CT图像,相关的数据可被提取并用于建立肌肉的几何模型。利用有限元法和能量方程理论,可得到肌肉的应力-应变关系矩阵。将生物力学实验测得的力学参数应用到应力-应变关系矩阵中,即可使肌肉的几何模型具有非线性、不可压缩性等生物力学特性。利用MATLAB软件编写肌肉模型的有限元分析程序,将程序运行的计算结果与实验结果进行比较分析,验证了模型的有效性。另外,本文还建立了肌肉组织密度非均匀分布模型和肌肉的系统结构质量矩阵,可用于后续肌肉动力学分析的研究。 本文的主要创新点是从CT图像提取数据并实现肌肉组织密度的非均匀分布,从而实现个体化、精确化建模;同时,在MATLAB软件下研发有限元程序也是前所未有的,这对软组织生物力学建模的研究提供了新的思路方法,这种方法可以继续应用在其他软组织,如皮肤、脂肪等的生物力学建模及仿真之中。
【学位授予单位】:哈尔滨理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:R318.01

【参考文献】
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