mimics中文教程

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为验证 CAD 植入体的设计,Mimics 输入 STL 文件格式在 2D 视图及标准视图中显示, 或在 3D 视图中显示,用透明方式显示解剖关系,使用这一方法可以快速实现医学影像在 CAD 软件中的调用
支持的文件: ·B 样条( NURB )曲线和曲面, ·点云(point cloud)
导出为 IGES
1 RP Slice Module RP 切片模块 RP(快速成型)切片模块通过切片文件建立起了 Mimics 和其它快速成型系统的接口 RP
切片模块能够自动的生成产生 RP 模型必要的支撑结构。
一种快速和精确的将分割体直接转换到 RP 机器的方法。用 RP Slice 技术可以进行大文 件的处理,并维持很高的解析度,在建立切片文件的时候,RP 模型的解析度,用三次插值 算法来提高。支撑的成孔技术—Materialise 的一项专利技术,不但能使成型制造过程加快四 倍,还能节省更多的材料及便于清理。
圆心、半径来创建一个圆),创建后可用鼠标进行交互式编辑。可以创建的 CAD 对象有: 1.b-样条曲线,面 2.点,线,圆,面,球体,圆柱体
所有的这些实体可以输出为 IGES 文件。这个文件适用于任何 CAD 系统,可以进行定 制体的设计。MedCAD 的另一个典型的应用是统计学分析(例如在很多股骨上测量,然后 利用测量值进行标准种植体库德设计)。 方便设计验证
支持的格式:
·Patran 的中性 ·Abaqus 的 ·Ansys 的 ·流利 ·Nastran 软件 以下案例由比利时鲁汶天主教大学生物工程系的 J.Vander Sioten 和 T.VanCieynenbreugel 教 授提供 Mimics 网格重划器 Mimics 网格重划器能很好地改善基于 STL 模型的有限元分析的质量 和速度,它可以很方便地把一些不规则三角片单元转变成近似等边的三角片单元。除了自动 网格划分可以选择之外,网格重划器还提供了一些更高级的技巧来手动的改善三角片单元的 质量。这些功能优化了用于有限元分析的模型。 多种质量衡量参数 Mimics 网格重划器提供了 14 种最常用的质量衡量参数。为了更便利 于后续有限元分析你需要执行和选择最合适的参数来计算三角片单元的质量。
切片 Rp-slice 可在很短时间内进行最佳、最精确的数据转换,输出 SLI,SLC 格式到 3D System,CLI 格式到 EOS。高阶的插值算法能使得扫描数据变成具有完美表面的 3D 实体模 型。
着色 快速成型切片模块支持彩色立体激光快速样板制造技术:只要给出需要的精度,肿 瘤牙齿和齿根,神经网络就能在 RP 模型中高质量的显示。病人的信息用户可以用固定的彩 色的标签显示。
分割 这一功能可将一个对象分成彼此独立的 3D 模型,然后建立多个不同的局部 3D 模型。 融合 融合功能将所选的不同模型变成一个模型。 镜像 镜像功能可以将选定的对象沿一个设定的平面或一个巳有平面(从人体数据分析或 MEDCAD 得来)镜像生成新的对象,可以选取多个对象进行镜像操作。 重定位 对象可以被转化或者旋转。对每种操作,对象都能被调整到客户需要的合适大小 和位置。客户可以选择相应的对象操作限制。可以选择的有:轴向移动,平面移动,绕轴旋 转和绕点旋转。当然,无限制操作也是可选项之一。通过配准功能 ,客户可以利用标志点简 单的重定位对象。也可以利用鼠标定位对象。 5 FEA Module 有限元分析模块
本软件使用户能够控制 CT 扫描和 MRI 扫描的正确划分过程。例如,可以去 除因金属植入物导致的图像失真。可以根据医学参数精确定义物体的成像或者分 析。在建立 3D 医学图像时也不需要特别的专业知识。
为了定义和计算所需的数据,有专门独立的软件来建立医疗对象( S)模型 实现所有快速原型系统的创建。
标记列表 能对标记点进行创建、拷贝、编辑、删除等操作,在进行以上操作之前每个标 记点都有各自的默认属性,可以编辑的特性包括:标记名称、颜色、描述。
平面列表 第二个列表可以方便用户定义一个或更多可供分析的平面,要定义一个分析面 必须先定义标记点或基于一个事先生成的模版中的平面。
测量列表 有多种方式可供选择以测量角度或距离,对于距离的测量,不论是在两点之间 还是一点与一个面之间均可测量,对于角度的测量,可以用三点法及两线法(每条线由两个 点决定),注意:测量只能在模版中巳定义的点及面中进行。
计算参数 RP-slice 允许对层厚、解析度,缩放比例等参数进行设置,有多种过滤方式可供 选择,例如:最小段长度过滤,最小轮廓长度,直线偏差校正。切片数据可以保存为多种格 式:*.CLI、*.SLI、*.SLC。.
支撑产生 支撑生成功能,自动生成在快速成型中所需的支撑的结构,并以相应的文件格 式自动输出(SLI,SLC,及 CLI 格式),这不但提供一种更快速的成型前数据准备方法,而 且专利的成孔技术能使整个过程缩短四倍以上,而且节省材料,生成的支撑比传统方式生成 的更易清理。(专利号:美国 US 5595703;专利号:德国 19507881 A1)
Mimics 是一种通用的灰度值图像分割程序,它可以处理大量的 2D 图像(限 于矩形图像)。唯一的限制是你的计算机内存。
本软件平台提供了好几种分割和可视化工具用来处理图像。
模块总述
Mimics 由五个模块组成。各个程序模块之间的关系如下图所示。
Mimics Mimics 交互地读取 DICOM 格式的 CT/MRI 数据,分割和编辑工具使用用户可以操作
2 STL +模块 STL +模块通过三角化格式提供的界面选项,通过三角片文件,Mimics STL+模块提供
了 Mimics 与所有快速成型系统的接口,为了提高 RP 模型的精度,这些文件在生成的时候 采用了双线性和中值插值算法。
计算参数通过对一些计算参数的设定 ,STL+模块可以减少输出文件中 的三角面片的数 目,可以对图像进行插值,还可以对 3D 文件进行光顺处理。这里有两种计算三角形数目的 方法:矩阵减少和三角形减少。矩阵减少允许象素的分组生成三角形。三角形减少可以减少 网格中三角形的数目。这可以快速的操作文件。
根据扫描图像的 Hounsfield 值,可以对体单元赋予材料属性。 根据断层扫描得到的数据在 Mimics 中生成三维模型
在 FEA 模块中使用网格重划器(Remesher)重新划分网格
在 FEA 模块中将三维模型输出面网格到到 Patran neutral, Ansys,Nastran, Abaqus
手术过程仿真
Mimics 手术仿真模块为用户从事手术模拟应用提供了强有力的工具。各
种各样的工具和 STL 操作可以用来模拟骨切开术和分割手术。
案例 1:头盖骨种植体 Mimics 仿真模块利用切割,镜像和重定位操作将患者一侧的头骨镜像,得到了所需头
盖骨种植体的形状。 1. 在头骨完整的一侧显示切割路径。 2. 缺损和从完整的一侧镜像的部分 3. 切割和分离操作 4. 镜像操作,用户界面
切割 两种切割工具可供选择:多义线切割及带切割面的多义线切割,在多义线切割中, 用户用画线的方法来定义一个切割曲线,切割面垂直于视平面,如果切割深度没有切透,这 个切割将是无效的,带切割面的多义线切割法是一个自由的切割工具,可以在 3D 及 2D 中 进行拖动切割,切割轨迹将在 2D 及 3D 中实时显示。
简介
Mimics 是处于扫描数据和模型、STL 格式,CAD 和有限无分析之间的界面 软件。是可以处理所有通用扫描格式的具有 3D 可视化功能的图像处理包。
还提供了其它的使用 STL 快速成型或直接分层格式的模型支持界面支持。也 就是说可以提供给 CAD 或者有限元网格的使用软件。
Materialise 公司的医学图像处理系统软件是个可视化工具,用于 CT 图像和 MRI 图像分割、3D 渲染。
没有运用三角形减少功能产生的网格(119912 个三角形)运用了三角形减少功能产生 的网格(68856 个三角形
Mimics 也提供了两种插补图像产生三维网格的方法:灰度值插补和轮廓插补。轮廓插 补是一种二维的插值方法,它在第三个方向轴平铺的图像平面之间插补的。灰度值插补是一 种三维插补方法。
相比三维重建或者 STL 文件的精度来说,如果用户需要更高质量的可视化效果,用户 需要执行连贯性算法。否则执行精确度算法。平滑算法可以使粗糙的表面变得光顺。 支持的格式: ·STL( ASCII 和二进制) ·DXF ·VRML ·PLY
有限元分析模块提供的 FEA(有限元分析)和 CFD(计算流体动力学)接口 。 Mimics FEA 模块通过输出相应的文件格式,从而联结扫描wk.baidu.com像到有限元分析和计算流体动力。你 可以在扫描图像的基础上计算生成三维模型,并且为有限元分析提供面网格模型。FEA 块 的网格重划器(块的网格重划器(Remesher)能够确保你能为 FEA 软件包提供最优的输入。
支撑生成参数 可提供几种支撑生成参数供选择,RP-slice 使得在 X,Y 坐标平面内定义支 撑成为可能,可定义支撑的长度及成孔角度,无支撑的最大倾角及支撑的起始和结束高度。
支持格式: ·通用层接口文件(*。 CLI ) ·3D 系统层接口文件(*。 SLI ) ·3D 轮廓文件(*。 SLC )
数据以选择骨,软组织,皮肤等等。一旦感兴趣的区域划分出来,就可以成形成 3D 图像。 经过可视化处理,源文件可以处理成具有 STL+或者医学 CAD 界面使用。CAD 数据像 STL 文件一样,可以可视化成经过解剖几何验证有效的 2D 或者 3D 图形。 Import Module 导入模块
导入模块用来从大量的扫描格式中导入 CT 和 MRI 数据,可提供的源数据可以是 CD, 光盘,DAT 带,以磁带等。
Mimics 网格重划功能为有限元分析软件包提供了高度自动化的接口,大大增加了有限元 分析的可靠性和准确性。当你导入一个模型时,大部分的有限元分析软件并不允许你操作和 优化生成的网格,这可能会降低结果的准确性。有了网格重划器,你就可以优化网格并且输 入良好的网格到有限元分析软件。 降低了计算时间 使用一个没有完全优化的网格,计算是非常耗费时间的,而通过网格重 划器产生的良好的网格则可以缩短很多时间。 材料赋值 导入了体网格数据后,根据输入图像,FEA 会为体网格的每一个单元计算一个 相应的 Housfield 值。然后你可以定义几个代表不同材料的 Housfield 阈值区间。也可以为这 些材料赋与属性,比如密度,弹性模量,泊松比系数。然后,具有材料属性的体网格被输出 为 Patran neutral, Ansys, Nastran 或 Abaqus 文件。 用统一的方法来赋值材料 将体网格的 Housfield 值划分为几个相等的区间,每个区间各自 代表一种材料,通过经验公式把 Housfield 的值转化成一个密度值。然后赋予材料弹性模量 或者泊松系数。
轻松的自动网格划分 自动网格划分功能能够自动地优化网格质量。软件搜索所有低于指 定质量参数的三角片单元,并且将它们转变成更好的形状。
手工划分网格 在有些情况下,经过自动网格划分,有少数质量低于指定水平的三角片单 元还会保留下来。网格重划功能提供了一个特殊的工具箱来手工地提高这些三角片单元的质 量。 提升 FEA 分析的可信度和精度
3 MedCAD Module
MedCAD 是医学图像(CT,MRI…)和 CAD 设计之间的桥梁。通过双向交互模式进行 沟通实现扫描数据与 CAD 数据的相互转换。MedCAD 将用户的扫描数据转换成 CAD 对象。 以 CT 图像为基础,可以在 Mimics 工程中创建 CAD 对象。这些可以以两种不同的方式实现
4 simulation module 仿真模块 手术模拟仿真模块是一个开放的平台。您可以进行详细的分析您的人体测量分析,计划
截骨术和分心手术或模拟,来解释你的一种外科手术植入方案. 人体测量学分析
要进行人体测量分析,先选取一个模版,预先设定所需的标记 、参照面及测量方式,平 面及测量方式所需的标记点被确定之后,平面及测量方式也就被确定下来,如果没有合适的 模版,也可以自定义模版。
在前处理器中将面网格模型转化为体网格模型(e.g. MSC.Marc, )
在 FEA 模块中导入 Patran neutral, Ansys ,Nastran,Abaqus 体网格模型
在 FEA 模块中根据扫描图像对体元网格赋予材料属性
在 FEA 模块中输出赋有材料属性的体网格到 Patran neutral, Ansys ,Nastran, Abaqus
3.1 通过轮廓线拟合 CAD 对象 在分割功能状态下,Mimics 自动在分离出的掩模上生成轮廓线,MEDCAD 能在给
定误差的条件下自动生成一个局部轮廓线模型,进而用于医用几何学 CAD 模型中。
3.2 交互式或者参数化创建 CAD 物体 可在 2D 或 3D 视图中直接创建 CAD 对象,或者用参数设置的方式创建(如定义
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