Biomechanical performance design of joint prosthesis for medical rehabilitation via generative structure optimization

有限元法 计算机科学 运动学 接头(建筑物) 假肢 填充 生物医学工程 结构工程 工程类 人工智能 物理 经典力学
作者
Jinghua Xu,Kang Wang,Mingyu Gao,Zhengxin Tu,Shuyou Zhang,Jinghua Xu
出处
期刊:Computer Methods in Biomechanics and Biomedical Engineering [Taylor & Francis]
卷期号:23 (15): 1163-1179 被引量:14
标识
DOI:10.1080/10255842.2020.1789970
摘要

This paper proposes a biomechanical performance design method of joint prosthesis for medical rehabilitation via Generative Structure Optimization (GSO). Firstly, the 3D reconstruction of manifold structure involving hard bone and cartilage is sequentially and progressively implemented from heterogeneous medical images such as Computed Tomography (CT) and Magnetic Resonance Imaging (MRI) via iteration. On the basis of reconstructed mesh structure, the finite element method (FEM) is hereby employed to verify the structure by evaluating the mechanical force distribution. The biomechanical performance design model for 3 D printing (3DP) is then built using multi-objective optimization (MOO) by considering adaptive layer thickness, infill patterns and infill trajectories, etc. The GSO outlets a generative data-driven system which covers various stages such as personalized CT, subsequent 3 D reconstruction, further finite element analysis (FEA) and even structural parameter optimization. The physical experiment of Additive manufacturing (AM) proves that, the relative density, surface topography and wear-resisting performance of joint prosthesis can be improved by GSO which helps to improve biomechanical performance, including kinematics and dynamics. The proposed method may arouse the huge attention in the prosthesis applications to promote patients’ high-end customization well-being.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
1秒前
1秒前
1秒前
1秒前
1秒前
1秒前
1秒前
1秒前
淡淡的幻竹完成签到,获得积分10
1秒前
123456发布了新的文献求助10
1秒前
元骏发布了新的文献求助10
1秒前
2秒前
3秒前
3秒前
long0809完成签到,获得积分10
3秒前
bkagyin应助Unpaid采纳,获得10
4秒前
4秒前
奋斗的绝悟完成签到,获得积分10
5秒前
情怀应助Painkiller_采纳,获得10
6秒前
元骏发布了新的文献求助10
6秒前
元骏发布了新的文献求助10
6秒前
元骏发布了新的文献求助10
6秒前
元骏发布了新的文献求助10
6秒前
元骏发布了新的文献求助10
6秒前
元骏发布了新的文献求助10
6秒前
元骏发布了新的文献求助10
6秒前
元骏发布了新的文献求助10
6秒前
元骏发布了新的文献求助10
6秒前
元骏发布了新的文献求助10
6秒前
元骏发布了新的文献求助10
6秒前
哒丝萌德完成签到,获得积分10
6秒前
哲欣完成签到,获得积分10
11秒前
无花果应助123456采纳,获得10
12秒前
13秒前
淡定猎豹完成签到,获得积分20
13秒前
14秒前
changping应助科研通管家采纳,获得10
15秒前
科研通AI6应助科研通管家采纳,获得10
15秒前
lalala应助科研通管家采纳,获得10
15秒前
lasalu应助科研通管家采纳,获得10
15秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Vertébrés continentaux du Crétacé supérieur de Provence (Sud-Est de la France) 600
A complete Carnosaur Skeleton From Zigong, Sichuan- Yangchuanosaurus Hepingensis 四川自贡一完整肉食龙化石-和平永川龙 600
FUNDAMENTAL STUDY OF ADAPTIVE CONTROL SYSTEMS 500
微纳米加工技术及其应用 500
Nanoelectronics and Information Technology: Advanced Electronic Materials and Novel Devices 500
Performance optimization of advanced vapor compression systems working with low-GWP refrigerants using numerical and experimental methods 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 纳米技术 计算机科学 内科学 化学工程 复合材料 物理化学 基因 遗传学 催化作用 冶金 量子力学 光电子学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5306536
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4452296
关于积分的说明 13854370
捐赠科研通 4339755
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2382830
邀请新用户注册赠送积分活动 1377724
关于科研通互助平台的介绍 1345400