部分模型案例

随着数字技术在社会各个领域的发展，数字医学技术也在各项临床工作中发挥其优势和作用。数字医学技术是数学、物理学、计算机科学等学科在医学中的综合应用，如今以三维医学影像重建、虚拟现实技术、有限元计算仿真、3D 打印等为代表的数字医学技术已在临床中展现出了广泛的应用前景，在骨科、口腔科、神经外科、普外科等众多临床学科中已有许多成功的应用。其中，以有限元方法为代表的医学生物力学技术一直是临床基础研究的重要手段，通过对人体骨骼、关节和肌肉系统的建模与仿真，既是对传统标本实验测量指标不足的一种补充，也克服了其在实际操作中的困难。

对有限元理论和分析不太熟悉的话则要花费大量的时间和精力来构建个性化的有限元模型。

为全力做好教育系统新型冠状病毒感染的肺炎疫情防控工作，确保广大师生的身体健康和生命安全，各级教育主管部门也纷纷提出将通过开展网络教学，为确保“停课不停教、不停学”。为进一步推动学科交叉创新，应新老客户培训需求，北京软研国际信息技术研究院特举办“医用生物力学建模仿真技术与应用”专题培训班，本次培训由互动派（北京）教育科技有限公司具体承办，具体相关事宜通知如下：

1、理解医学三维图像重建和有限元建模仿真的基本原理、基础概念和方法；

2、掌握 Mimics 三维图像重建和 Ansys 有限元计算分析软件基本操作和使用流程；

3. 针对骨学、关节外科、普外科、口腔科等临床基础研究中的数字医学问题提供实例讲解；

4. 为相关临床课题提供基本科研思路。

一、生物力学
生物力学—力学、生物学、医学结合的一门边缘学科，是力学原理在生物学中的应用，以此来研究生物与力学有关的问题.
1、在生物力学中，有限元分析法可根据需要产生各种各样的生物模型，对模型进行实验条件仿真，在不同实验条件下模拟任意部位变形(拉伸、弯曲、扭转等)、从而分析其中的应力应变分布、内部能量变化、极限破坏分析、强度分析、稳定性和疲劳损伤以及寿命的预测等。
2、同一个模型在虚拟计算中可反复进行加载或组合，其结果不受其他客观条件的限制，节约成本。
3、有限元法目前已成为工程科学技术中用于模拟并解决各种工程力学等物理问题最优秀的方法之一。
二、有限元分析关键因素
1、网格密度（合理选取网格数量）
2、元素选取（四面体和六面体）
3、材料特性（考虑非线性、粘弹性等问题）
4、多种材料结构
5、模型加载（加载位置等）
6、力学测试验证（有限元分析结果与力学测试比较）

“医用生物力学建模仿真技术与应用”专题培训
课 程 内 容
一、生物力学研究前沿 1 有限元建模基础知识（简介）
1.1生物力学在医学领域的应用
1.2 有限元方法基本原理及在生物力学研究中的应用
1.3 有限元分析的关键因素分析
二、医学图像三维建模
（结合具体实例讲解）
2 医学图像三维重建
1．医学图像的三维重建的基本原理和方法
2．Mimics三维重建详解（从断层图像到三维建模）
实例操作：
1)四肢长骨的建模（股骨、胫骨和肱骨等）
2)关节的建模（膝关节、踝关节等）
3)椎体建模（颈椎、胸椎或腰椎等）
4)软件功能介绍，包括切割、分离、测量和装配等
5)三维模型与3D打印的联系和应用
6)关节软骨建模
7)椎间盘建模（包括纤维环、髓核、软骨终板等）
8)模型三维体网格划分（以股骨或胫骨为例）
9)三维体网格模型赋材料属性、导出、导入有限元分析软件
10)骨科植入重建（骨板、螺钉重建）
11)软件定制化植入物、手术导航、多孔支架设计
12)可以根据学员需求进行其他部位骨建模
三、ANSYS有限元分析详解
（结合具体实例讲解） 3 ANSYS有限元分析详解
3.1 前处理功能模块
3.1.1 建模功能和模型导入
ANSYS二维、三维建模（以三维融合器建模为例）
外部模型模型导入（以Mimics模型导入为例）
3.1.2 网格属性、材料的属性
各种网格属性的原理介绍和应用（四面体和六面体实例）
网格密度的控制
模型材料属性的定义
3.1.3 模型的接触功能设置（包括小关节、骨与内固定）
3.2 求解功能模块
3.2.1 如何在模型上施加边界和载荷（包括面载荷、集中载荷和力矩）
3.2.2 求解控制（静态和动态加载）
3.3 后处理功能模块
3.3.1 结果指标的提取：变形、应力、应变等
3.3.2 结果云图的设置（包括位移云图、应力云图）
3.3.3 结果分析与评判
实例操作：以胫骨模型为例，实现Mimics三维建模、3-Matic网格划分、材料属性分配、ANSYS加载分析，得到分析结果
四、辅助软件 4 辅助软件的介绍
4.1 Geomagic软件面三维模型处理
4.2 Pro/Engineer软件，三维内固定建模
4.3 Hypermesh软件，三维体网格前处理
结合临床的课题分析与设计思路
五、应用案例解析Ⅰ
5 具体案例演示
5.1 胸腰椎后路融合术后力学分析
5.2 髋关节置换术后力学分析
5.3 股骨颈骨折空心钉、PCCP螺钉固定术后力学分析
5.4 胫腓骨远端骨折、跟骨骨折钢板固定力学分析
5.5 胸腰椎压缩骨折、爆裂骨折术后力学分析
5.6 颈椎前路钢板、钛笼的力学分析
5.7 SCI论文写作分享；结合学员自己课题分析与设计思路讨论
六、应用案列解析Ⅱ
6 人体关节软组织的三维建模（实例操作与分析）
6.1 三维建模常用影像学内容
6.2 三维建模的基本流程及注意事项
6.3 实例操作：关节软骨的Mimics三维建模
7 关节软组织的Abaqus仿真分析（实例操作与分析）
7.1 关节软骨力学特性的研究进展
7.2 Abaqus软件的基本功能及参数设置
①模型导入；②网格及材料属性；③边界条件；④求解功能；⑤后处理
7.3 实例操作：关节软骨力学特性的Abaqus仿真

7.4 结合学员自己课题分析与设计思路讨论
8 韧带生物力学分析应用（不作本次课上讲授，可下次线下讲解）
8.1膝关节前交叉韧带（ACL）生物力学研究
8.2实例操作：ACL重建术的Abaqus仿真

主讲专家来自北京高校及其他科研机构的高级专家，长期从事医学生物力学、生物材料力学、有限元仿真等方面的教学与科研工作，获得国家自然科学基金青年项目、中国博士后科学基金项目、北京市自然科学基金青年项目，具有资深的技术底蕴和专业背景， 拥有丰富的科研及工程技术经验。

颁发证书：

参加相关培训并通过考试的学员，可以获得： 北京软研国际信息技术研究院培训中心颁发的《医用生物力学仿真工程师》专业技能结业证书。

时间地点：

2020年9月12日——9月13日 线上直播

2020年9月19日——9月20日 线上直播

联系人;赵老师 电话18600921351（微信同号） QQ321254790

部分模型案例

随着数字技术在社会各个领域的发展，数字医学技术也在各项临床工作中发挥其优势和作用。数字医学技术是数学、物理学、计算机科学等学科在医学中的综合应用，如今以三维医学影像重建、虚拟现实技术、有限元计算仿真、3D 打印等为代表的数字医学技术已在临床中展现出了广泛的应用前景，在骨科、口腔科、神经外科、普外科等众多临床学科中已有许多成功的应用。其中，以有限元方法为代表的医学生物力学技术一直是临床基础研究的重要手段，通过对人体骨骼、关节和肌肉系统的建模与仿真，既是对传统标本实验测量指标不足的一种补充，也克服了其在实际操作中的困难。

对有限元理论和分析不太熟悉的话则要花费大量的时间和精力来构建个性化的有限元模型。

为全力做好教育系统新型冠状病毒感染的肺炎疫情防控工作，确保广大师生的身体健康和生命安全，各级教育主管部门也纷纷提出将通过开展网络教学，为确保“停课不停教、不停学”。为进一步推动学科交叉创新，应新老客户培训需求，北京软研国际信息技术研究院特举办“医用生物力学建模仿真技术与应用”专题培训班，本次培训由互动派（北京）教育科技有限公司具体承办，具体相关事宜通知如下：

1、理解医学三维图像重建和有限元建模仿真的基本原理、基础概念和方法；

2、掌握 Mimics 三维图像重建和 Ansys 有限元计算分析软件基本操作和使用流程；

3. 针对骨学、关节外科、普外科、口腔科等临床基础研究中的数字医学问题提供实例讲解；

4. 为相关临床课题提供基本科研思路。

一、生物力学
生物力学—力学、生物学、医学结合的一门边缘学科，是力学原理在生物学中的应用，以此来研究生物与力学有关的问题.
1、在生物力学中，有限元分析法可根据需要产生各种各样的生物模型，对模型进行实验条件仿真，在不同实验条件下模拟任意部位变形(拉伸、弯曲、扭转等)、从而分析其中的应力应变分布、内部能量变化、极限破坏分析、强度分析、稳定性和疲劳损伤以及寿命的预测等。
2、同一个模型在虚拟计算中可反复进行加载或组合，其结果不受其他客观条件的限制，节约成本。
3、有限元法目前已成为工程科学技术中用于模拟并解决各种工程力学等物理问题最优秀的方法之一。
二、有限元分析关键因素
1、网格密度（合理选取网格数量）
2、元素选取（四面体和六面体）
3、材料特性（考虑非线性、粘弹性等问题）
4、多种材料结构
5、模型加载（加载位置等）
6、力学测试验证（有限元分析结果与力学测试比较）

“医用生物力学建模仿真技术与应用”专题培训
课 程 内 容
一、生物力学研究前沿 1 有限元建模基础知识（简介）
1.1生物力学在医学领域的应用
1.2 有限元方法基本原理及在生物力学研究中的应用
1.3 有限元分析的关键因素分析
二、医学图像三维建模
（结合具体实例讲解）
2 医学图像三维重建
1．医学图像的三维重建的基本原理和方法
2．Mimics三维重建详解（从断层图像到三维建模）
实例操作：
1)四肢长骨的建模（股骨、胫骨和肱骨等）
2)关节的建模（膝关节、踝关节等）
3)椎体建模（颈椎、胸椎或腰椎等）
4)软件功能介绍，包括切割、分离、测量和装配等
5)三维模型与3D打印的联系和应用
6)关节软骨建模
7)椎间盘建模（包括纤维环、髓核、软骨终板等）
8)模型三维体网格划分（以股骨或胫骨为例）
9)三维体网格模型赋材料属性、导出、导入有限元分析软件
10)骨科植入重建（骨板、螺钉重建）
11)软件定制化植入物、手术导航、多孔支架设计
12)可以根据学员需求进行其他部位骨建模
三、ANSYS有限元分析详解
（结合具体实例讲解） 3 ANSYS有限元分析详解
3.1 前处理功能模块
3.1.1 建模功能和模型导入
ANSYS二维、三维建模（以三维融合器建模为例）
外部模型模型导入（以Mimics模型导入为例）
3.1.2 网格属性、材料的属性
各种网格属性的原理介绍和应用（四面体和六面体实例）
网格密度的控制
模型材料属性的定义
3.1.3 模型的接触功能设置（包括小关节、骨与内固定）
3.2 求解功能模块
3.2.1 如何在模型上施加边界和载荷（包括面载荷、集中载荷和力矩）
3.2.2 求解控制（静态和动态加载）
3.3 后处理功能模块
3.3.1 结果指标的提取：变形、应力、应变等
3.3.2 结果云图的设置（包括位移云图、应力云图）
3.3.3 结果分析与评判
实例操作：以胫骨模型为例，实现Mimics三维建模、3-Matic网格划分、材料属性分配、ANSYS加载分析，得到分析结果
四、辅助软件 4 辅助软件的介绍
4.1 Geomagic软件面三维模型处理
4.2 Pro/Engineer软件，三维内固定建模
4.3 Hypermesh软件，三维体网格前处理
结合临床的课题分析与设计思路
五、应用案例解析Ⅰ
5 具体案例演示
5.1 胸腰椎后路融合术后力学分析
5.2 髋关节置换术后力学分析
5.3 股骨颈骨折空心钉、PCCP螺钉固定术后力学分析
5.4 胫腓骨远端骨折、跟骨骨折钢板固定力学分析
5.5 胸腰椎压缩骨折、爆裂骨折术后力学分析
5.6 颈椎前路钢板、钛笼的力学分析
5.7 SCI论文写作分享；结合学员自己课题分析与设计思路讨论
六、应用案列解析Ⅱ
6 人体关节软组织的三维建模（实例操作与分析）
6.1 三维建模常用影像学内容
6.2 三维建模的基本流程及注意事项
6.3 实例操作：关节软骨的Mimics三维建模
7 关节软组织的Abaqus仿真分析（实例操作与分析）
7.1 关节软骨力学特性的研究进展
7.2 Abaqus软件的基本功能及参数设置
①模型导入；②网格及材料属性；③边界条件；④求解功能；⑤后处理
7.3 实例操作：关节软骨力学特性的Abaqus仿真

7.4 结合学员自己课题分析与设计思路讨论
8 韧带生物力学分析应用（不作本次课上讲授，可下次线下讲解）
8.1膝关节前交叉韧带（ACL）生物力学研究
8.2实例操作：ACL重建术的Abaqus仿真

主讲专家来自北京高校及其他科研机构的高级专家，长期从事医学生物力学、生物材料力学、有限元仿真等方面的教学与科研工作，获得国家自然科学基金青年项目、中国博士后科学基金项目、北京市自然科学基金青年项目，具有资深的技术底蕴和专业背景， 拥有丰富的科研及工程技术经验。

颁发证书：

参加相关培训并通过考试的学员，可以获得： 北京软研国际信息技术研究院培训中心颁发的《医用生物力学仿真工程师》专业技能结业证书。

时间地点：

2020年9月12日——9月13日 线上直播

2020年9月19日——9月20日 线上直播

联系人;赵老师 电话18600921351（微信同号） QQ321254790