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生物醫療

現代生物醫學工程是綜合生物學、醫學和工程學(包括計算機科學、信息科學)的邊緣學科,屬于高科技領域。其研究領域不僅涉及到人體骨骼結構、血液流動等生命科學,而且涉及到醫療設備、電子儀器等機械、電子等科學領域。目前在生物醫療行業,由于實驗測量手段的限制,昂貴的實驗費用,實驗設備等局限,生物力學實驗研究通常局限于對整體運動分析上,而對其內部運動和受力分布很少涉及,這就造成實驗測試不準確,使得設計的產品不合理,生產的產品存在潛在的危險。

隨著計算機計算能力提高和數值計算技術的進步,有限元數值分析在結構分析、熱場、聲場、流體、電磁場以及多場耦合分析能力不斷得到拓展。在生物醫學工程領域,也逐漸應用有限單元法進行設計和分析,有限元數值分析的地位和作用已經逐漸顯現出來并變得日益重要。

生物力學,作為生物醫學發展的一個分支,是現代醫學和力學綜合發展的產物,其研究范圍不僅包含流體分析、熱場分析、聲場分析,也包含結構力學分析、電子場分析以及耦合場分析等研究,涉及問題十分復雜。因此要達到求解和分析的要求,分析軟件不但必須具有一般的固體的靜態和動態分析功能和流體流動分析功能,而且還應具有解決復雜的熱傳導、聲場、電磁場、以及多物理場耦合問題的能力,并且對于非線性靜力/動力、以及各種復雜的復合高度非線性問題的求解方面都應具有良好的解決方案。此外,由于醫學系統結構十分復雜,并很難簡化,例如人體骨骼系統等,設計軟件往往還要求能夠模擬復雜的載荷和邊界條件,因此分析軟件不僅應該具有很強的數值運算能力和高效的求解技術,還應該具有快速生成高質量網格的技術、方便的前后處理技術、方便的操作環境以及良好的開放性特征。

有限元在生物醫療領域中的分析問題包括生物材料力學、生物與生理流體力學、細胞生物力學、康復工程力學等有限元分析。

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組合式多用腰椎間融合器有限元模型及結果應力分析

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 骨骼應力云圖 




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