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人体腰椎的实体六角网格:NuVasive Inc. 的案例研究

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技术
  • 平台即服务 (PaaS) - 设备管理平台
  • 可穿戴设备 - 植入物
适用行业
  • 设备与机械
  • 医疗保健和医院
适用功能
  • 产品研发
  • 质量保证
用例
  • 虚拟原型与产品测试
  • 虚拟现实
服务
  • 测试与认证
关于客户
NuVasive Inc. 总部位于加利福尼亚州圣地亚哥,是一家医疗器械公司,专注于脊柱疾病手术治疗产品的设计、开发和营销。排名No.他们在美国脊柱行业排名第三,专注于最小破坏性外科手术,是采用极限横向椎间融合 (XLIF®) 进行横向入路脊柱手术的先驱。通过创新技术进步,NuVasive 已成功推进大型脊柱手术,使许多患者体验到了非凡的效果——他们通常在手术当天就能行走,失血量减少,住院时间更少,并且能够重返工作岗位四到六周内(而不是传统的六个月)。
挑战
NuVasive Inc. 是一家专门从事脊柱疾病外科治疗的医疗器械公司,面临的挑战是在制造单个原型之前预测设备的性能,同时确保其安全有效。该公司希望利用计算建模和模拟来消除不好的想法,并在好想法离开绘图板之前对其进行完善。该项目的目标是采用从 CT 扫描获得的解剖几何形状并开发一个有限元模型,该模型可以评估通常使用尸体测试进行的不同椎间融合器足迹的生物力学稳定性。由于每个人的骨骼几何形状都是独特的,并且骨骼不对称,因此需要建立手动六面体 (HEXA) 网格划分方法,以便通过可重复的过程构建模型。
解决方案
解决方案是使用 HyperMesh 进行预处理。腰椎的椎体需要进行六角网格划分,并使用四元组无缝连接到后部区域。这将允许椎体和椎间盘之间形成均匀的网格。在椎间体和椎间盘中创建六角元件而不是标准四角元件可以缩短运行时间。 NuVasive 研究了市场上不同的软件选项,可以帮助他们快速有效地构建这样的模型。借助 HyperMesh 的实体网格划分功能及其强大的变形工具,他们能够快速对腰椎进行建模,同时满足其分析要求。手动 HEXA 网格划分过程包括使用 HyperMorph 模块将元素投影到精确区域的几何体上。这是一个定制过程,使用 HyperMesh 中的现有工具来满足客户在这个独特应用程序中的需求。
运营影响
  • NuVasive’s use of HyperMesh to HEXA mesh human vertebrae is now routinely used within their structural simulation department. They are currently using computational modeling using HyperMesh to anticipate the performance of medical devices when they are used in various patient groups. By providing these new finite element analysis (FEA) models to device engineers, they are ensuring cutting-edge devices are safe and effective, and that they can reach the physicians and patients as quickly as possible. The typical run times of simulation have been reduced from almost 12 hrs to only 4 hrs due to the effective modeling in HyperMesh. This also helps them internally to predict the biomechanical behavior and stability of the lumbar spine model. They are also able to effectively predict stresses induced in human lumbar spine with the introduction of meshed implants which gives them an overall understanding of the system. With the current modeling process, NuVasive is able to streamline the model more efficiently with shorter run times, pair up multiple designs quickly and check for stability of implants.
数量效益
  • Over 65% reduction in simulation times
  • Accurate Analysis
  • Efficient Process

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