Система поддержки принятия решения при диагностике и лечении опорно-двигательного аппарата человека

• Автор: Патрина, Татьяна Александровна
• Шифр специальности: 05.11.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 167 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Список сокращений

ВВЕДЕНИЕ .і

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. АНАЛИЗИЗВЕСТНЫХ МЕТОДИК И ПРОГРАМНЫХ СИСТЕМ ИССЛЕДОВАНИЯ СОСТОЯНИЯ КОСТНЫХ ТКАНЕЙ В НОРМЕ И ПРИ ПАТОЛОГИИ

1.1 Анатомическое строение костей ОДА

1.1.1 Анатомия,опорно-двигательного аппарата

1.1.2 Форма и функции костей

1.1.3 Строение и химический состав костей

1.2 Хирургические вмешательства на костях и суставах ОДА

1.2 Л Операции на костях;

1.2.2 Операции на суставах
1.3 Аналитический обзор систем CAD; САЕ и баз данных
1.4 Анализ программных систем исследования состояния костных тканей в
норме и при патологии
Выводы
2. РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНО-АЛГОРИТМИЧЕСКОГО И МЕТОДИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЙ СИСТЕМЫ ПО ДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЯ
2.1 Структура Cl I I IP
2.2 Структура ядра СППР
2.3 Программные блоки СППР
2.4 Методика определения НДС моделей костной ткани и БТС
2.5 Алгоритм работы СППР
2.5.1 Получение твердотельной модели костной ткани по компьютерной томограмме
2.5.2 Получение твердотельных моделей биотехнической системы

2.5.3 Создание локальных систем координат
2.5.4 Создание расчетной модели
2.5.4.1 Задание свойств материалов
2.5.4.2 Построение конечно-элементной сети
2.5.4.3 Задание нагрузок
2.5.4.4 Контактные условия
2.5.4.5 Прочностной анализ полученных моделей с применением критериев прочности
2.5.5 Настройка решателя. Расчет и анализ необходимых параметров
Выводы
3. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОГО И ИНФОРМАЦИОННОГО -ОБЕСПЕЧЕНИЙ СИСТЕМЫ ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЯ!
3.1 Геометрические особенности моделей костных тканей и БТС
3.2 Анизотропия упругих и деформативных свойств материала костной
ткани
3.3 Математическое представление анизотропии механических свойств костной ткани
3.4 Математическое представление распределенных нагрузок, действующих
на костную -ткань и БТС
3.5 Анализ прочности моделей костных тканей, БТС
3.6 Прочностные и деформативные свойства компактной костной ткани при растяжении
3.7 Прочностные и деформативные свойства компактной костной ткани при кручении
3.8 Прочностные и деформативные свойства спонгиозной костной ткани
3.9 Основные требования к созданию базы данных
3.9.1 Проектирование базы данных
3.9.2 Определение первичного ключа
3.9.3 Формирование ЕЯ-диаграммы

3.9.4 Проверка на соответствие требованиям нормальной формы Бойса-Кодца
(БКПФ)
3.9!5 Схема базы данных
3.10 Информационное содержание базы знаний
Выводы
4. ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ СППР
4.1 Запуск и начало работы с системой
4.2 Работа в программном блоке Mimics
4.3 Работа во втором и третьем программных блоках Catia, SolidWorks
4.3.1 Создание твердотельных моделей костных тканей и БТС
4.3.2 Разделение костной ткани на слои, исходя из индивидуальных анатомических особенностей пациента
4.3.3 Соединение моделей-костной ткани и систем фиксации в сборку
4.3.4 Разделение костной ткани на сегменты, построение локальных систем координат для задания свойств анизотропности
4.4 Работа в четвертом программном блоке Ansys. Биомеханический анализ модели тазовой.кости во время ходьбы
4.4.1 Создание базы материалов и назначение биомеханических свойств моделям костной ткани
4.4.2 Разбиение моделей на конечные элементы
4.4.3 Контактные условия
4.4.4 Граничные условия
4.4.5 Задание нагрузок
4.4.6 Расчет характеристик НДС моделей костной ткани. Анализ полученных результатов
4.4.7 Задание прочностных свойств моделей костной ткани. Применение теории прочности
4.4.8 Сравнение полученных результатов с экспериментальными данными
4.5 Работа в четвертом программном блоке Ansys. Биомеханический анализ модели бедренной кости с эндопротезом

режиме и не- позволяют избирательно, выделять отдельно взятые элементы объектов. Например, выделение спонгиозного слоя, который визуально неявно отличается от общего объема кости, проблематично выполнить в автоматическом режиме.
Результаты автоматического выбора часто включают избыточную информацию, не относящуюся к объекту интереса. В то же время, при получении модели для выполнения медицинских расчетов, ее соответствие оригинальному объекту является критическим параметром.
Наиболее приемлемые результаты при получении виртуальной модели со снимков DICOM показывает программа Mimics. Она имеет ручной режим редактирования модели, что позволяет добиться более точного результата в построении 3D объекта. По сравнению с аналогами, Mimics проще для освоения медицинским работником.
Как правило, 3D модели биологических объектов и тканей, полученные по компьютерной томограмме, имеют сложную геометрию. Это объекты, созданные природой, имеющие неправильную форму. Также смоделированные 3D объекты отличает наличие дефектов шшероховатостей1 их. поверхностей. Эти факты делают решение прочностных задач трудновыполнимым. Поэтому полученные 3D объекты до начала анализа требуют предварительной обработки.
На мировом рынке среди систем, объединяющих в себе CAD и САМ1, можно выделить программы Catia, NX, Pro/Engineer, Cimatron, ADEM и Tebis.
Пакет Catia по праву считается передовым инструментарием трехмерного моделирования. В настоящее время среди CAD/CAM систем Catia используется в 70% мирового рынка авиакосмической промышленности и более 45% рынка автомобилестроения. Пакет содержит более 300' функциональных модулей, включает в себя подсистемы
1 САМ - Computer-aided Manufacturing - система технологической подготовки производства.