你知道嗎？現(xiàn)在的有限元分析技術(shù)已經(jīng)可以構(gòu)建一個高保真的活心人體多物理模型了，可以將醫(yī)療設(shè)備插入模型中，以研究它們對心臟功能的影響，驗證其功效并預(yù)測其在各種操作條件下的可靠性，對研究心臟缺陷和疾病狀態(tài)，并探索治療方案具有巨大幫助。

利用現(xiàn)有有限元軟件日趨強(qiáng)大和完善的建模功能及其接口工具，可以擬實建立三維人體骨骼、肌肉、血管等器官組織，并模擬其生物力學(xué)材料特性?？梢阅M各種類型的邊界條件和載荷約束（幾何約束、固定載荷、沖擊載荷、溫度特性等)，進(jìn)行結(jié)構(gòu)靜力學(xué)、動力學(xué)、疲勞、流體力學(xué)等各種類型的仿真模擬，從而獲得在不同虛擬實驗條件下任意部位的變形、應(yīng)力/應(yīng)變分布、內(nèi)部能量變化、流動特性以及極限破壞預(yù)測等特性。

之前也曾幫某醫(yī)院做過股骨骨折有限元分析，分析股骨及三種內(nèi)固定模型的最大Mises 應(yīng)力。

圖（1）股骨骨折分析

醫(yī)療器械尤其是骨折固定器，對力學(xué)性能的要求非常嚴(yán)格。以骨折內(nèi)固定用的接骨板為例，板上的鋼釘安裝孔容易造成應(yīng)力集中，導(dǎo)致接骨板斷裂。同時，接骨板又不能做得過于堅硬，否則會對愈合骨產(chǎn)生強(qiáng)大的應(yīng)力遮擋作用，影響骨愈合。而有限元法的出現(xiàn)有效解決了上述問題,通過有限元計算，能夠顯示固定結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、應(yīng)變和位移分布，使設(shè)計者了解其力學(xué)特性，發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度或剛度的薄弱點，從而改進(jìn)和優(yōu)化設(shè)計，以滿足醫(yī)療器械的力學(xué)性能要求。

復(fù)雜如人腦、心臟，小到注射器、藥丸包裝，CAE仿真在生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域發(fā)揮著越來越大的作用！

圖（2）顱面骨、頜骨仿真分析

圖（3）腦積水病人腦部應(yīng)力和速度場分布分析

圖（4）心臟的流固耦合分析

圖（5）肺部氣流分析

圖（6）血液流動現(xiàn)象分析

圖（7）膝關(guān)節(jié)半月板模擬分析

圖（8）足部骨骼及韌帶仿真分析

圖（9）注射器力響應(yīng)密封性分析

圖（10）藥丸的封裝、解封分析

人類系統(tǒng)復(fù)雜而精密，而現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)工程是綜合生物學(xué)、醫(yī)學(xué)和工程學(xué)(包括計算機(jī)科學(xué)、信息科學(xué))的邊緣學(xué)科，屬于高科技領(lǐng)域。其研究領(lǐng)域不僅涉及到人體骨骼結(jié)構(gòu)、血液流動等生命科學(xué)，還涉及到醫(yī)療設(shè)備、電子儀器等電子、機(jī)械科學(xué)領(lǐng)域。

隨著計算機(jī)計算能力的提高和數(shù)值計算技術(shù)的進(jìn)步，生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域也逐漸應(yīng)用有限單元法進(jìn)行設(shè)計和分析，CAE分析的作用日漸凸顯。

無法實測的場景，昂貴的試驗費用等，其實都限制了生物醫(yī)療領(lǐng)域的深入研究與發(fā)展。而CAE仿真分析技術(shù)的應(yīng)用很大程度上彌補(bǔ)了這種局限性，降低了對物理實測的依賴，其可重復(fù)性、高效率和通用性也顯示出極大的優(yōu)勢，提高測試效率，節(jié)省了醫(yī)療器械開發(fā)時間和成本，提升產(chǎn)品可靠性。