彭亮 作品数:10 被引量:48 H指数:4 供职机构: 清华大学医学院生物医学工程系 更多>> 发文基金: 国家自然科学基金 国家教育部博士点基金 国家重点基础研究发展计划 更多>> 相关领域: 医药卫生 电气工程 化学工程 更多>>
基于CT数据的股骨三维有限元建模方法 被引量:28 2007年 实现一种基于计算机断层成像(CT)数据的股骨三维有限元建模方法,用于生物力学研究。可视人计划(VHP)男性标本的冷冻CT序列图像分割后,用移动立方体算法三维重建股骨几何模型并转换为有限元网格,有限元网格设置各向同性和正交各向异性材料特性建立两个有限元模型,有限元模型施加双腿站立情况的边界条件进行有限元分析。结果表明,这两个股骨有限元模型能很好地和股骨解剖结构相符合。基于CT数据的建模方法可以快速并精确地建立各种骨骼的三维有限元模型。 彭亮 曾小丽 白净关键词:股骨 有限元建模 材料特性 基于可视人计划的计算医学研究进展 被引量:3 2007年 从生理系统建模与仿真的角度回顾了基于可视人计划(visible human project,VHP)的计算医学研究进展。以18F氟代脱氧葡萄糖(FDG)代谢为例介绍了物质代谢的房室模型,以及基于VHP的FDG代谢的可视化实现方法。讨论了基于VHP的有限元分析在生物力学和生物电传导的应用研究。概述了基于VHP的人体辐射计算模型和辐射剂量评估的研究。因此,数字人是源于VHP的新研究领域,而计算医学是完成数字人研究的重要方法。 彭亮 乔惠婷 白净关键词:物质代谢 有限元分析 均匀材料和基于CT灰度值材料的股骨、胫骨有限元分析 被引量:4 2008年 为了定量分析骨量分布与载荷环境的关系,基于CT数据建立了大鼠股骨和胫骨的三维有限元模型,并分别赋予均匀的材料特性和基于CT灰度值的材料特性,用描述骨密度与力学刺激关系的算法来评估简单生理载荷下两种材料模型的有限元分析结果。结果表明,基于CT灰度值模型的有效应力和应变能密度分布与CT灰度分布比较相似,相关系数也较均匀材料模型更高;而且,基于CT灰度值模型的抗断裂能力更强;除此之外,这类模型也更符合骨再造平衡时的力学刺激均匀性假设。基于CT灰度值的有限元模型符合骨的功能适应性原理,可用于进行骨骼内部受力、变形和断裂分析,以及骨再造的数值仿真等研究。 尚禹 彭亮 刘加成 万玉民 李莹辉 白净关键词:有限元分析 CT 灰度值 骨再造 DXA、力学测试和矿盐含量评估大鼠股骨性能的精确性比较 2007年 目的为深入了解DXA、力学测试和矿盐含量在航天骨丢失研究的应用,本文比较了这三种方法评估大鼠股骨性能的精确性,并比较了大鼠股骨在活体、离体和冷冻三种情况下的DXA测量差别。方法选择3只雄性SD大鼠,首先对其两侧股骨进行DXA测量,得到活体、离体和冷冻三种情况的骨矿密度(BMD),然后进行力学测试和矿盐含量测试。结果DXA、力学测试和矿盐含量的变异系数(CV)分别为7.5%-8.5%,10.1%-17.1%和0.8%。对于DXA测量,活体股骨BMD值与离体和冷冻股骨BMD值都有极其显著差别(P〈0.001),而离体与冷冻股骨BMD值无显著性差别。结论矿盐含量精确性好于DXA和力学测试。DXA测量活体与离体骨骼差别很大,冷冻不会影响DXA测量。 彭亮 尚禹 万玉民 李莹辉 粱颖 白净关键词:DXA 力学测试 经皮肌肉电刺激对尾部悬吊大鼠骨丢失防护的初步研究 被引量:3 2007年 目的进一步评估经皮肌肉电刺激(PMES)对尾部悬吊大鼠骨丢失的防护作用。方法17只雄性SD大鼠随机分为3组:自由对照组(Con)4只,尾吊组(TS)7只,尾吊且PMES组(TS+PMES)6只。用频率50Hz且幅度3mA的电流对右侧臀中肌进行刺激,1h/d,共26d。实验结束后测量所有大鼠股骨近端、中段和远端的骨密度(BMD)。结果对于右侧股骨近端BMD,3组之间均无显著性差别。对于右侧股骨中段BMD,Con组与其它组都存在显著性差别(P<0.05),而其它2组无显著性差别。对于右侧股骨远端BMD,TS组与其它组都存在非常显著的差别(P<0.01),而其它2组无显著性差别。结论尾部悬吊大鼠股骨骨丢失发生在中段和远端,PMES可以对抗股骨远端的骨质疏松,保持正常的BMD。 彭亮 尚禹 粱颖 孙伯原 王广志 白净关键词:骨丢失 尾部悬吊 骨密度 用正交异性算法仿真的肌力对股骨再造的影响 2009年 肌力与骨骼的生长(即"骨再造")有密切关系。该文基于CT数据建立股骨有限元模型,用正交异性算法仿真了肌力对骨再造的影响。骨再造仿真中,由复杂到简单共设置三组肌力载荷工况,使用正交异性算法结合有限元分析。结果表明,复杂肌力比简单肌力的仿真结果更符合股骨的真实密度分布和结构。肌力可以在一定程度上调节局部骨量大小和骨小梁的排列,对股骨近端影响较大,对中端和末端影响较小。对肌力做适当的简化不会影响骨密度分布和内部结构,但过于简化的肌力将显著影响局部骨量大小和骨小梁排列方向。 尚禹 彭亮 白净关键词:肌力 正交异性 骨小梁 有限元分析评估尾部悬吊大鼠股骨力学性能的研究 被引量:3 2007年 研究三维有限元分析对于尾部悬吊大鼠骨骼力学性能的评估能力。基于10根尾部悬吊大鼠股骨的CT图象序列,三维重建股骨的几何模型并转换为有限元网格,根据CT值与骨骼材料特性关系设置各向同性和正交各向异性材料特性,施加三点弯曲实验的边界条件进行有限元分析,用最大等效Von Mises应力和总体应变能的结果与骨密度进行回归分析。结果表明,正交各向异性模型与骨密度在最大等效Von Mises应力(R=0.907,P<0.001)和总体应变能(R=0.827,P<0.01)两种情况下均具有良好线性关系。因此,基于CT数据的三维有限元分析可以精确描述骨骼的力学性能,能够用于评估大鼠尾部悬吊实验结果。 彭亮 尚禹 刘加成 万玉民 李莹辉 白净关键词:尾部悬吊 CT 骨密度 一种用CT值评估大鼠股骨骨量的方法 被引量:4 2008年 为建立一种基于CT值(Hounsfield unit,HU)的骨量评估方法,HU体积均值(HUm)被定义用来描述骨量,用于失重骨丢失的研究。尾部悬吊实验中10根大鼠股骨用于CT扫描,基于这些CT数据计算了股骨整体、近端、中段和远端的HUm,并和相应部位用DXA测量的骨密度(BMD)进行了回归分析。当HU阈值为400时,BMD和HUm的相关性股骨整体最好(R=0.887,P<0.001),股骨近端的相关性(R=0.833,P<0.01)好于股骨中段(R=0.683,P<0.05)和远端(R=0.744,P<0.05)的相关性。HU体积均值与BMD具有良好的线性关系,能够精确的描述骨量,可以用于评估大鼠尾部悬吊实验结果。 彭亮 王洪凯 刘加成 尚禹 白净关键词:CT值 骨量 骨密度 尾部悬吊 基于CT数据的人体L3-L4腰椎节段的三维有限元建模和分析 被引量:6 2007年 目的建立一个精确的人体L3-L4腰椎节段有限元模型,用于腰椎生物力学的研究。方法基于可视人计划(visible human project,VHP)男性冷冻CT数据,通过Marchingcubes算法三维重建L3和L4椎骨的几何模型并转换为有限元网格,然后结合椎间盘和韧带的网格建立L3-L4节段的有限元网格。根据CT值设定材料特性建立有限元模型,施加压缩的边界条件进行有限元分析,并和参考模型的结果比较分析。结果基于CT的L3-L4节段有限元模型比参考模型更符合腰椎的解剖结构。结论基于CT的L3-L4节段有限元模型能够精确的描述腰椎解剖结构,保证有限元分析的准确性。 曾小丽 彭亮 白净关键词:腰椎 应力分布