動いている人体のコンピューターモデリングの分野における革命

現代の世界では、製造業者にとって毎日より高い水準が設定されています。大衆市場の製品は、個別指向のオファーの競争に耐えることができません。 したがって、将来の企業の主なタスクは、各クライアント向けに手頃な価格のパーソナライズソリューションを作成することです。



私たちの体はトレーシングペーパーに従って作られたものではありません-彼らはお互いのユニークな違いが美しいです。 体の構造は人種、性別、年齢によって異なり、近親者の体でさえも同一ではありません。 新しい技術の開発により、毎日私たちを取り巻くオブジェクトがますます多くの人たちに適応するようになりました。



以前はハイテクオブジェクト(橋、車のエンジン、航空機の翼)の設計に使用されていた自動設計ツール(CAD)を使用して、日常のオブジェクトを作成できるようになりました。



本当にパーソナライズされた製品を作成するための有望なタンデムを構成する2つのソフトウェアパッケージを検討します。



1.マテリアライズが医療画像用に開発したMimics Innovation Suite

2. AnyBody Modeling System-環境と相互作用する人体の機能の仕組みをシミュレートするコンピューターシステム。



Mimicsは、X線、CT、MRI、マイクロCT、3D超音波、およびその後の3Dモデルの生成を伴うMimicsへのこのデータのインポートのいずれかの既存の方法で取得した医療画像を処理するために特別に設計されたソフトウェアパッケージです。 Mimicsは、クライアントの非常に正確な解剖学的3Dモデルを作成するためのすべてを備えています。



Mimicsでは次のことができます

●画像データに基づいて正確な3Dモデルを作成する

●2Dおよび3Dで正確に測定を行う

●3Dモデルを積層造形用のSTL形式にエクスポート(3D印刷)



3Dモデルを作成するための作業サイクルは、次の手順で構成されています。

●クライアントは診療所に行き、そこで計算/磁気共鳴画像を行います。

●画像はMimicsにインポートされます。

●プログラムは、骨/靭帯/筋肉の3次元モデルを作成し、筋肉の付着点が示されます。

●特定の解剖学的モデルに合わせて筋肉の付着位置が調整されます。



Mimics Innovation Suiteで解決できる典型的なタスクの1つは、膝のインプラントとガイドの設計です。 膝関節で作業する場合、Mimicsで作業するエンジニアは、関節の回転、曲げ、相互圧力の軸と方向に対応する骨の3次元STLモデル上の点と線を指定します。



Mimicsの結果は、特定のクライアント向けにパーソナライズされた解剖学的3Dモデルです。



将来的にMimicsからモデルをインポートする機能を備えたAnyBodyパッケージは、インプラント設計プロセスを非常に正確なデバッグで補完できます。 Mimicsに組み込まれた3Dモデルを使用して、クライアントの特定の解剖学的構造と膝インプラントのモデルを考慮して、運動の運動学を計算および最適化できます。



AnyBodyワークフローには以下が含まれます。

•典型的な負荷(歩行、ジョギングなど)の運動学モデリング。

•Mimicsから構築された人のモデル(筋肉を含む骨格)のインポート。

•インプラントを伴う解剖学的モデルの特性の読み取りと解釈

AnyBodyでの作業後、インプラントはすでにMimics Innovation Suiteで個別に変更できます。



環境は外力と境界条件で定義され、ユーザーは人の解剖学的モデルに任意のタイプの姿勢を設定し、運動のフェーズを追跡し、筋肉で進行する疲労プロセスを測定できます。



画像

Mimics and Anybodyで3Dモデルを使用するプロセス



AnyBody + Mimics Innovation Suiteパッケージのアプリケーション使用で最も有望な分野の1つは、航空宇宙産業です。



私たちの体の違いは一部の領域では重要ではない場合がありますが、宇宙飛行士のような領域では、特定の人の筋肉、関節、骨、および結合組織のすべてを使用して特定の人体の解剖学的構造をシミュレートする技術は、正確な計算に非常に重要です。



宇宙飛行中、宇宙飛行士は微小重力により月あたり最大2%の筋肉量を失います。 そのため、飛行後に宇宙飛行士が実際に船から取り出される様子を観察できます。 微小重力の間に宇宙飛行士の筋肉に何が起こるかを計算することは非常に難しいことは秘密ではありません。 しかし、Mimicsを使用して3Dモデルを作成すると、宇宙飛行士の体の状態を正確に予測し、体を通常の重力状態に近づけるための特別なエクササイズと機器を開発できます。



また、この手法は、ドライバーの寿命がダミーの体の構造を一致させる精度に依存する可能性があるフォーミュラ1の解剖学的モデルをモデリングする際に不可欠であると約束されています。



その助けを借りて、ヘリコプターのコックピットが開発されました。これは、乗客の寿命がパイロットの快適性とコックピットおよびコントロールパネル構造の人間工学に依存することを誰もが理解しているためです。 筋骨格モデリングの助けを借りて、パイロットのパフォーマンスに対する設計パラメーターの影響を評価し、筋肉疲労を防ぐことができます。 同じことが助手席にも当てはまります。



現在、特定の条件下で特定の解剖学的モデルに対する身体の反応を計算する機能は、サービスの質を大幅に改善し、多くの人々の生活を促進します(場合によっては救います)。



All Articles