Как стать автором
Обновить
0
Рейтинг

Революция в сфере компьютерного моделирования человеческого тела в движении

MaterialiseРабота с 3D-графикой
Современный мир каждый день устанавливает все более высокую планку для производителя — продукты масс-маркета не смогут выдержать конкуренции индивидуально ориентированных предложений. Следовательно, первостепенной задачей компаний будущего является создание доступных персонализированных решений для каждого клиента.

Наши тела не сделаны под кальку — они прекрасны в своем неповторимом отличии друг от друга. Строение тел разнится в зависимости от расы, пола, возраста, и даже тела ближайших родственников не будут идентичны. Развитие новых технологий уже позволяет все больше предметов, которые каждый день нас окружают, адаптировать лично под себя.

Инструменты автоматизированного конструирования (CAD), которые использовались ранее для проектирования высокотехнологичных объектов — мостов, автомобильных двигателей, крыльев самолетов, теперь могут быть применены для создания предметов повседневной жизни.

Мы рассмотрим два пакета программного обеспечения, составляющие перспективный тандем для создания действительно персонализированной продукции:

1. Mimics Innovation Suite, разработка компании Materialise для обработки медицинских изображений
2. The AnyBody Modeling System — компьютерная система для симуляции механики функционирования человеческого тела во взаимодействии с окружающей средой.

Mimics — это пакет программ, разработанный специально для обработки медицинских изображений, полученных любым из существующих способов: рентген, КТ, МРТ, микро-КТ, 3D ультразвук, и последующий импорт этих данных в Mimics с последующей генерацией 3D модели. У Mimics есть все для создания сверхточной анатомической 3D модели клиента.

Mimics позволяет:
● создать точную 3D модель на основе данных изображений
● точно снимать замеры в 2D и 3D
● экспортировать 3D модель в формат STL для аддитивного производства (3D печати)

Рабочий цикл по созданию 3D модели состоит из следующих этапов:
● клиент обращается в клинику, где ему делают компьютерную/магнитно-резонансную томографию;
● изображения импортируются в Mimics;
● в программе создаются 3-х мерные модели костей/связок/мышц, обозначаются точки крепления мышц;
● положения крепления мышц корректируются для конкретной анатомической модели;

Одной из типовых задач, которая решается посредством Mimics Innovation Suite, является проектирование коленных имплантатов и направляющих. При работе с коленным суставом инженер, работающий с Mimics, обозначает на трехмерных STL-моделях костей точки и линии, соответствующие осям и направлениям вращения, сгиба и взаимного давления в суставе.

Результатом работы Mimics является анатомическая 3D модель, персонализированная под конкретного клиента.

Пакет AnyBody, имея функцию импорта модели из Mimics, в перспективе может дополнить процесс проектирования имплантов сверхточной доводкой. Построенная в Mimics 3D модель может использоваться для вычисления и оптимизации кинематики движений уже с учетом конкретной анатомии клиента и с учетом модели коленного имплантата.

Рабочий процесс в AnyBody будет включать:
• моделирование кинематики типических нагрузок (например, прогулка, пробежка);
• импорт построенной модели человека — скелета с мышцами, — из Mimics;
• считывание и интерпретация характеристик анатомической модели с задействованным имплантатом
После работы в AnyBody, имплант может быть доработан индивидуально уже в Mimics Innovation Suite.

Окружающая среда определяется в терминах внешних сил и граничных условий, а пользователь может задать любые типы позы для анатомической модели человека, отслеживать фазы его движения, замерять усталостные процессы, которые идут в мышцах.

image
Процесс работы с 3D моделью в программах Mimics и Anybody

Одной из перспективнейших сфер прикладного использования пакетов AnyBody + Mimics Innovation Suite является аэрокосмическая отрасль.

Разница между нашими телами может быть некритичной в некоторых сферах, тогда как в сферах вроде космонавтики прием симуляции анатомии конкретного человека, со всеми его мышцами, суставами, костями и соединительными тканями, очень важен для точных расчетов.

Во время полетов в космосе, астронавт теряет до 2% процентов мышечной массы в месяц из-за микрогравитации. Вот почему мы можем наблюдать, как астронавтов после полета практически выносят из корабля. Не секрет, что очень тяжело вычислить, что происходит с мышцами астронавтов во время микрогравитации. Но создание 3D модели с помощью Mimics может помочь точно спрогнозировать состояние тела астронавта и разработать специальный комплекс упражнений и оборудование для максимального приближения тела к состоянию нормальной гравитации.

Так же данный прием обещает стать незаменимым при моделировании анатомических моделей для Формулы 1, где от точности в совпадении строения тела манекена может зависеть жизнь водителя.

С его помощью разрабатываются кабины вертолетов, ведь каждому понятно, что от комфорта пилота и эргономичности строения кабины и панели управления зависит жизнь его пассажиров. С помощью мышечно-скелетного моделирования можно оценить влияние конструктивных параметров на работоспособность пилота и предотвратить мышечную усталость. То же касается и сидений для пассажиров.

Теперь возможность просчитать реакцию тела на конкретной анатомической модели при любых конкретных условиях заметно улучшила бы качество услуг и облегчила бы (а в некоторых случаях и спасла) жизнь многих людей.
Теги:MaterialiseMimimics3D3d-печать
Хабы: Materialise Работа с 3D-графикой
Всего голосов 7: ↑4 и ↓3 +1
Просмотры10.3K

Похожие публикации

Лучшие публикации за сутки

Информация

Дата основания
Местоположение
Бельгия
Сайт
www.materialise.com
Численность
501–1 000 человек
Дата регистрации

Блог на Хабре