mimics颈椎建模详细过程

1.材料与方法

此步骤将使用本课题组合作单位购买的Mimics16、0软件构建C0、C1、C2、C3四个骨性结构的初步三维模型,再利用其3-Matic的功能将骨性模型及本课题组的仿生关节的三维模型重新划分网格来修正模型,然后将修正过的三维模型倒入Geomagic12、0软件进行进一步处理,以使模型能符合有限元分析的要求。

1.1利用Mimcs16、0从颈椎CT图像建立枕骨(C0)、C1、C2、C3骨性结构的初始三维模型

将本课题组原有的颅底及全颈段CT断层扫描图像294张,层距1、25mm, 导入Mimics16、0软件,确定图像的前后、左右、上下的正确方位,使用软件的Pro及阈值分割功能选择出骨组织的灰度阈值,最小为226,最大为3071,如图1-1。

由于阈值分割只会选择出阈值范围内的物体,并不会自动识别颈椎结构,而且原始的CT 数据就是包含了患者背后的金属板的,因此阈值分割选出来的并不就是我们想要的颈椎结构。所以我们使用区域增长的功能单独选出颈椎及下颅骨的结构,如图1-2。

区域增长后的颈椎结构被用黄色填充,包括有皮质骨与松质骨,但就是这些区域显示并不完善,有的在松质骨区有很多空洞,而且各个椎骨之间并未分隔开,因此我们使用软件自带的编辑工具调整修饰所有断层图片,解决上述问题,然后采用Calculate 3D功能建立三维模型,得到C0、C1、C2、C3骨性结构的初步三维模型,如图1-3。流程图如1-4

所示。

1、2 使用3-Matic修洁三维模型

通过上述步骤获得的枕骨及上颈椎(C0、C1、C2、C3)的三位模型就是由一个相当粗糙的模型,有许多尖刺、不平滑的结构及生理颈椎不存在的结构,这就是将CT数据转化为三维模型必然会出现的结果。而且此三维模型划分的网格实际上就是一个面网格结构,有许多三角片,有许多实际结构中不存在的空洞以及杂乱的三角片这种模型就是不能直接进行有限元分析的,也不能用于Geomagic12、0的处理。所以需要使用Mimics16、0自带的3-Matic8、0进行进一步处理,去掉无效的三角片并简化三角片的数量,以利于后面的运算。

首先使用软件的Fix Wizard功能处理三维模型中的错误

然后使用Remesh中的Creat Inspection Scene功能为三维模型划分网格,然后使用Auto Mesh优化三角片质量。

最后将处理过的模型保存为二进制STL格式文件,为下一步处理做准备。