人體組織
關注創建者：矅日千陽 創建時間：2019-03-11
人體組織的實例教程
本文鑒于大家在mimics進行建模方面的問題，介紹了一個建模過程。
項目背景：
頜面部是人體的暴露部位，戰時防護薄弱，平時是暴力、自傷的重點部位，在全身各部位的火器傷中，頜面部火器傷占有較大比例。無論平戰時，頜面部火器傷創傷彈道學研究都是全身創傷彈道學研究中的重點問題之一。由于動物模型無法直觀動態地觀察到模型內部的致傷過程，加上頜面部解剖結構精細、組織器官生物力學性質相差大，無法采用人工材料進行模擬，所以頜面部火器傷的研究中，尚無可以用于致傷過程中生物力學機制研究的模型，這也是目前相關研究的瓶頸之一。
工況簡介：
咬肌外側施加爆破載荷，采用采用流固耦合的分析方法，下頜骨、外側咬肌和面部軟組織施加單元失效，空氣域施加無反射邊界。
結果動畫：
展開 近日，總部位于舊金山的3D組織打印公司Prellis Biologics宣布，它們的打印技術在速度和分辨率上取得了突破性進展，可以打印出功能性毛細血管來構建人體組織，并預計在未來5年內可以將打印人體替代器官產品推向市場。
Prellis 全息3D打印（圖片來源：Prellis官網）
毛細血管的重要作用是讓血液與組織之間進行氣體和物質交換，是構建人體組織必不可少的關鍵部分。而如何構建可用的毛細血管，已經成為目前人體組織工程學的核心難題。
就3D打印方法來說，具體難點包括打印速度、打印精度兩塊。
打印速度。細胞在沒有血液供應的情況下存活時間非常。除非通過毛細血管立即提供氧氣和營養物質，否則由細胞密集填塞的組織將在不到30分鐘內死亡。
打印精度。毛細管的直徑在5微米到10微米之間（人的頭發為75微米到100微米），需要極高的打印精度。
目前，打印毛細血管構建人體組織單元需要幾周或更長時間。Prellis的方法是使用基于激光的全息打印技術，其分辨率可以達到0.5微米，速度比傳統方式快1000倍。
Prellis的聯合創始人兼首席執行官Matheu博士表示：“我們所能達到的速度僅受光學系統配置的限制。我們正在探索定制光學系統的開發，這將大大提高我們的能力。我們的最終目標是在12小時或更短時間內打印腎臟的整個血管系統。”
Prellis估計，由于需要人體組織和器官替代替代品，以及用于藥物發現和毒理學測試的人體組織，全球組織工程市場到2024年將達到940億美元，高于2015年的230億美元。
3D 打印在生物醫療方面的應用已不鮮見。
展開 導讀：FluidForm位于波士頓地區，是研究、修復和更換功能性人體組織的領先者。依靠FRESH3D打印技術（先進的生物制造平臺），與公司包括開發和臨床前項目的產品線，FluidForm正在解決人類健康方面的需求。這些項目包括生物假體植入式醫療設備，以及用于測試藥物功效和心臟毒性的新一代結構和復雜成分組織模型，還側重于組織和器官置換。
△FRESH? technology
南極熊獲悉，人體組織研究、修復和更換領域領導者FluidForm在2021年6月17日宣布，與強生醫療器械公司成員Ethicon, Inc. 簽署協議，使用FluidForm的FRESH技術發展3D生物打印。此次合作利用FRESH? 3D生物打印平臺實現傳統技術無法制造的特定組織。
△使用膠原蛋白打印的三葉瓣心臟瓣膜
FluidForm的首席執行官Mike Graffeo表示，Ethicon是外科領域的全球領導者，他們的3D打印中心在醫學應用方面處于行業領先地位。公司對FRESH技術產生的影響感到興奮，并很高興與Ethicon合作以實現更多目標。
△一種體外人體模型，可在臨床前發現過程的早期檢測復雜的心律失常，使藥物開發人員能夠確定最佳候選藥物以進行人體試驗并最終用于患者。
FRESH技術
為了構建人體組織，通常需要整合結構和功能：通過控制不同細胞類型、蛋白質和生長因子，以重建真實組織中復雜生理學。FRESH（Freeform Reversible Embedding of Suspended Hydrogels）通過修改生物打印環境，可高分辨率3D打印人體天然蛋白質和細胞。
展開 關鍵詞：有限元 CT MRI
引言
目前國內對人體組織進行有限元分析，要解決的問題很多，其中有兩個重要的部分，分別是如何得到組織結構模型，另外一個就是如何對組織賦予材質。由于人體的生物結構復雜，所以很多結構不能用CAD軟件進行三維建模。眾所周知，當前的有限元前處理軟件，在賦材質時，不能有效的針對人體結構賦予不同的材質，賦予的材質不能很好的體現人體的組織的材料屬性。本文接下來會著重論述這兩個問題的解決方案。
基于斷層掃描圖像的FEA模型
對人體組織進行有限元分析，首先要解決的是模型的問題，因為后續的工作都是基于這個模型進行的。CT/MRI技術已經比較成熟，同時應用非常廣泛。因此可以利用斷層掃描圖形進行三維重建，得到需要分析的組織的三維模型。比利時Materialise公司的Mimics軟件提供了強大的三維重建功能，同時對系統的要求不高，可以在一般PC機上運行。并且三維重建的速度快，可以根據需要調節三維重建的精度。為了得到精確的三維模型，對掃描的圖像有一定的要求，圖像的分辨率最好達到512×512，掃描間距小于1mm。圖1為利用斷層掃描圖像得到的三維模型，具體的重建過程，可以參見參考文獻1。
圖表 1
三維模型的面網格優化
不同的有限元分析軟件對網格的質量有不同的要求，衡量網格質量的標準也有很多種。針對基于斷層掃描圖片生成的面網格模型，在Mimics里幾乎提供了所有的衡量標準，用來檢測面模型網格的質量。面網格的單元為三角片，使用這種網格表達三維模型相對簡單，并且針對這樣的網格單元進行操作也很簡單。圖2為對面網格單元質量的檢測，使用的標準是三角形的高比上邊長（H/B）。設定的值為0.3，圖中著色的三角片是質量小于這個值的三角片。
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汽車：對車燈中的熱膨脹和變形進行仿真，以預測光學性能
醫療：對人體組織和醫療設備結構（如植入物和支架）之間的相互作用進行建模
工業：通過磁、結構和聲學分析識別振動源，減少電機的磨損
多物理場仿真
本文介紹如何在 OpticStudio 中模擬人體皮膚組織模型，并演示如何使用 ZOS-API 應用程序模擬 PPG 設備隨時間推移的測量信號。
基礎設計
PPG 傳感器可設計為反射或透射模式。由于光的穿透深度取決于其波長，因此綠色和黃色 LED 光線最適合在淺表血流中進行測量，并且通常以反射模式使用。另一方面，紅外和近紅外波長更適合測量深層組織血流，可用于透射模式。
可調節腰椎支撐座椅舒適性非人體測試方案11個月前
（三）個性化適配模擬測試
1. 3D 腰椎曲線擬合測試
模型庫構建：基于 1000 例人體腰椎 CT 數據，建立 5 種典型腰椎曲線數字模型（正常曲度、輕度前凸、扁平腰等），通過 3D 打印技術制作高分子材料腰椎仿真模塊（硬度匹配人體腰椎組織）。
通過優化磁體排列，可以在局部區域產生更強的磁場，從而更清晰地顯示人體內部的組織結構。
通過Ansys Motion模擬智能手環的位移和人體手腕組織的變形，然后將位移和變形數據導入Speos，最后在Ansys Speos中，用模擬智能手環位移和人體組織變形對智能手環心率傳感器采集的光信號的影響。
概述
首先了解仿真流程和關鍵結果，整個流程會分為兩個部分，Motion計算位移和手部變形，Speos計算不同位置和變形前后接收能量。
它是一種劇毒氣體，吸入后能與血紅蛋白結合形成碳氧血紅蛋白，阻止血紅蛋白攜氧，從而導致人體組織缺氧，引發急性中毒癥狀，甚至致死。
硫化氫 (H?S)：在某些含有硫化礦物的煤礦中，煤與瓦斯突出時可能出現硫化氫氣體。硫化氫具有強烈的刺激氣味，即使在低濃度下也可引起眼睛刺痛、呼吸道刺激，高濃度下則會導致急性中毒，嚴重時迅速使人昏迷，甚至死亡。
“紅色光的發射對于眾多應用非常重要，這其中就包括生物成像等，” Gilliard說：“許多人體組織會發出藍光，因此我們很難使用藍色熒光探針進行成像，這也是人們尋找紅色發光材料的眾多原因之一。”
結合人體組織損傷指標CEM43，評估局部設備熱安全問題。
電池模塊
TAITherm的電池模塊采用了熱/電耦合多物理場解決方案，用于純電動汽車和混合動力汽車電池熱管理設計。
TAITherm的電池模塊可快速分析電池充、放電過程中電池電壓和溫度場變化，評估電池包的散熱方案，預測電池壽命等。
作品名稱：RDN治療的CFD仿真
作品類型：文本
作者及單位：高威 | 新科益系統與咨詢（上海）有限公司
作品簡介：本案例利用Ansys Fluent仿真了RDN（腎動脈消融）治療過程中人體組織溫度的變化狀況。通過Fluent的電-熱多物理場耦合能力，分析了射頻消融過程中組織內電場分布及其引發的焦耳熱現象。
