MIMICS é um software de geração e edição de imagens 3D altamente integrado e fácil de usar que pode introduzir dados de várias digitalizações (CT, MRI), criar modelos 3D para edição, e depois produzi-los nos formatos comuns CAD (Computer Aided Design), FEA (Finite Element Analysis), e RP (Rapid Prototyping), permitindo a conversão e processamento de dados em grande escala num PC. O módulo MIMICS FEA MIMICS.
O módulo FEA permite que os dados de entrada e saída do scan sejam rapidamente processados e produzidos no formato de ficheiro apropriado para utilização em FEA (Análise de Elementos Finitos) e CFD (Computer Simulated Fluid Dynamics), onde o utilizador pode criar um modelo 3D a partir dos dados de scan e, em seguida, ligar a superfície para aplicação em análise FEA. A optimização, baseada nas unidades Heinz dos dados de varrimento, permite a atribuição de material à malha do corpo. Um modelo 3D é criado em MIMICS a partir dos dados da nuvem de pontos. Bin Liu, Departamento de Oncologia Óssea, Hospital do Cancro Filiado, Universidade Médica de Guangxi
No módulo FEA, o modelo 3D da malha é redistribuído utilizando a função de redistribuição da malha de MIMICS.
Saída para Patran sob o módulo FEA
Neutro,Ansys e Abaqus
de superfície e outro software da FEA.
Conversão de malhas de superfície em malhas de corpo para pré-processamento (por exemplo, MSC, Marc,…)
Entrada de ficheiros de malha corporal Patran, Ansys, Abaqus no módulo FEA.
Atribuir material à malha do corpo com base nos dados de varrimento no módulo FEA.
Exportação do material atribuído ao software da FEA, como Patran, Ansys, ou Abaqus no módulo da FEA.
Função de redesenho da malha MIMICS.
A função de redesenho da malha MIMICS melhora significativamente a qualidade e velocidade de processamento dos modelos STL, transformando facilmente triângulos irregulares em triângulos que tendem a ser equiláteros. Uma outra função de redesenho automático permite um delineamento semi-automático ou manual mais especializado para uma melhor análise da FEA.
Parâmetros adicionais de controlo de qualidade.
A função de redesenho da malha MIMICS oferece até 14 parâmetros gerais de controlo de qualidade, permitindo ao utilizador seleccionar o método apropriado para calcular a qualidade da peça triangular.
Função de redesenho automático fácil da grelha.
A função de redesenho da grelha melhora automaticamente a qualidade dos triângulos maus, procurando todos os triângulos maus abaixo de um nível de qualidade predefinido e convertendo-os para uma forma aceitável.
Redesenho manual da grelha.
Em casos individuais em que a qualidade dos triângulos ainda está abaixo do nível requerido após o redesenho automático da malha, então podemos realizar o redesenho manual da malha. A função de redesenho da malha fornece uma caixa de ferramentas única para modificar manualmente a sua forma.
Melhoria da fiabilidade e precisão na análise da FEA.
A funcionalidade de redesenho da malha MIMICS fornece uma interface altamente automatizada a todo o software FEA, o que melhora significativamente a fiabilidade e precisão dos resultados da análise FEA para modelos STL. A maioria das ferramentas da FEA são incapazes de realizar um trabalho de optimização pós-escala, o que compromete inevitavelmente a exactidão dos resultados finais.
Economia no tempo de computação.
Geralmente o tempo necessário para realizar uma optimização pode ser bastante longo, mas a função de redesenho da malha MIMICS irá reduzir consideravelmente este tempo.
Atribuição de material.
Uma vez carregados os dados da malha do corpo, a função FEA calcula um valor cinzento em unidades de heng para cada célula da malha com base nos dados da imagem digitalizada. O material pode então ser definido de acordo com as diferentes gamas de cinzentos, ou por densidade, ou por módulo E e coeficiente de Poisson. A malha do corpo com o material atribuído é então exportada para Patran
neutros, ficheiros Ansys e Abaqus.
Atribuição de materiais de uma forma homogénea.
As unidades de Heinz na malha a granel são divididas em áreas iguais, cada área correspondente a um material diferente. As unidades de Heinz são convertidas em valores de densidade usando fórmulas empíricas e os valores de densidade são atribuídos à malha a granel correspondente, seguidos do módulo E e do coeficiente de Poisson para cada material.
Atribuição de materiais por meio de uma mesa de consulta.
Atribuindo os valores de densidade correspondentes aos valores da escala de cinzentos num ficheiro XML, introduzindo depois este ficheiro XML no módulo FEA, atribuindo materiais a cada grelha de corpo tal como definido no ficheiro XML, seguido da definição do módulo E e do coeficiente de Poisson para cada material.
Módulo de Simulação Cirúrgica O Módulo de Simulação Cirúrgica MIMICS é uma plataforma para aplicações de simulação cirúrgica e pode ser usado para análise de dados detalhados com modelos de análise antropométrica, para simular procedimentos de osteotomia e dissecção, bem como procedimentos de implantação, ou para explicar procedimentos de implantação, o que pode ser muito útil.
Análise antropométrica.
Para realizar uma análise antropométrica, é seleccionado um modelo e os marcadores, planos de referência e medições necessários são pré-definidos. Uma vez determinados os pontos de marcação necessários para os planos e medições, os planos e medições são também determinados, ou se não estiver disponível um modelo adequado, pode ser criado um modelo personalizado.
Lista de marcadores.
Os pontos de marcação podem ser criados, copiados, editados e apagados. Cada ponto de marcação tem as suas próprias propriedades por defeito antes que as operações acima referidas possam ser realizadas, as propriedades que podem ser editadas incluem: nome do marcador, cor, descrição.
Lista fixa;
Esta segunda lista permite ao utilizador definir um ou mais planos disponíveis para análise. Para definir um plano de análise, o ponto de marcação deve primeiro ser definido ou baseado num plano num modelo pré-gerado.
Lista de medições.
Há várias maneiras de escolher a medição de ângulos ou distâncias, para medições de distâncias entre dois pontos ou entre um ponto e uma face, para medições de ângulos pode ser utilizado o método dos três pontos e o método das duas linhas (cada linha é determinada por dois pontos), nota: as medições só podem ser feitas nos pontos e faces definidos no modelo.
Simulação do procedimento cirúrgico.
A função MIMICS Surgical Simulation fornece um poderoso kit de ferramentas 3D para simulação cirúrgica, com uma vasta gama de ferramentas para simular procedimentos de osteotomia e dissecção e manipulação de ficheiros STL disponíveis.
Corte.
Estão disponíveis duas ferramentas de corte: corte com polilinha e corte com polilinha com superfície de corte. No corte com polilinha, o utilizador define uma curva de corte desenhando uma linha com a superfície de corte perpendicular ao plano de visão, se a profundidade de corte não for cortada, o corte será inválido. corte com polilinha é uma ferramenta de corte livre que pode ser arrastada para cortar em 3D e 2D, a trajectória de corte será exibida em 2 D e 3D em tempo real.
Separação.
Esta função permite que um objecto seja dividido em modelos 3D independentes um do outro, e depois podem ser criados vários modelos locais 3D diferentes.
Fusão.
A função de fusão transforma os diferentes modelos seleccionados num único modelo.
Espelhamento.
A função de espelhamento espelha o objecto seleccionado ao longo de um plano definido ou de um plano existente (a partir da análise de dados do corpo ou MEDCAD) para criar um novo objecto, vários objectos podem ser seleccionados para operações de espelhamento.
Colocação de tracção:
Após a operação de corte, um retractor adequado pode ser seleccionado da base de dados e colocado no modelo 3D para comparação, uma vez que a operação de corte não pode ser automática, o operador deve conhecer a utilização correcta do retractor seleccionado.
Ajuste da posição do retractor.
Para simular o posicionamento e ajuste do retractor, está disponível uma vista de análise do movimento do retractor para referência.
Funções de posicionamento.
O objecto pode ser movido ou rodado, qualquer uma das formas de operação pode ser utilizada para alcançar os objectivos do utilizador. Estão disponíveis várias modificações do objecto: movimento ao longo do eixo, movimento no plano ou rotação ao longo do eixo, rotação ao longo do ponto, e claro que as operações sem estas restrições são também uma opção. A função de registo facilita o ajuste de objectos com pontos de marcação e também com movimentos do rato.
Funções adicionais.
Os ficheiros STL carregados podem ser adicionados ao gestor de projecto, e os botões sob o separador STL no gestor de projecto podem ser utilizados para rodar, mover, etc. os ficheiros STL. Está disponível uma ferramenta neural: desenhar primeiro em 2D e depois adicionar a aba neural no gestor do projecto.
Módulo MEDCAD O módulo MEDCAD é a ponte entre os dados de imagem médica e CAD, comunicando num modo interactivo bidireccional, permitindo a interconversão dos dados digitalizados com os dados CAD.
Existem dois métodos de criação de projectos CAD em MIMICS.
Modelação de linhas de contorno.
No estado da função de segmentação, MIMICS gera automaticamente linhas de contorno na máscara separada. MEDCAD pode gerar automaticamente um modelo de linha de contorno local para um dado erro, que por sua vez pode ser utilizado num modelo CAD de geometria médica.
Possíveis métodos para a criação de modelos CAD.
-B curvas e superfícies estriadas
- pontos, linhas, círculos, superfícies, esferas, cilindros, etc.
Todas estas entidades podem ser exportadas para software CAD em formato iges para criar implantes. Outro uso típico é a utilização do módulo MEDCAD para análise estatística, por exemplo, para medir dados de muitas cabeças femorais diferentes para referência ao criar implantes de cabeças femorais padrão.
Modelação CAD paramétrica ou interactiva
Os objectos CAD podem ser criados directamente em vistas 2D ou 3D, ou parametricamente (por exemplo, definindo o centro e o raio de um círculo) e podem ser editados interactivamente com o rato após a criação.
Validação fácil do design.
Para validar a concepção de implantes CAD, o MIMICS introduz formatos de ficheiro STL para visualização em vistas 2D e vistas padrão, ou em vistas 3D, mostrando relações anatómicas de forma transparente, utilizando este método para rapidamente permitir que as imagens médicas sejam chamadas no software CAD.
Módulo RP-Slice O módulo Rp-slice cria uma interface entre MIMICS e a maioria das máquinas RP no formato SLICE, o RP-Slice
gera automaticamente as estruturas de apoio necessárias para os modelos RP.
Conversão rápida e precisa de dados para máquinas RP.
Com RP
A tecnologia das fatias permite o processamento de grandes ficheiros e a manutenção de uma alta resolução do modelo RP ao criar ficheiros de fatias, o que é melhorado utilizando um algoritmo de interpolação cúbica.
Tecnologia de furação suportada – uma tecnologia patenteada através da materialização – não só acelera o processo de moldagem quatro vezes, como também poupa mais material e facilita a limpeza.
Cortar.
Rp-slice permite a melhor e mais precisa conversão de dados em muito pouco tempo, produzindo formato SLI, SLC
para Sistema 3D, formato CLI para EOS.
Algoritmos de interpolação de alta ordem permitem transformar os dados digitalizados em modelos sólidos 3D com superfícies perfeitas.
O piolho Rp suporta materiais fotossensíveis coloridos: dentes, raízes, glândulas, condutas nervosas, etc. podem ser sombreados no molde.
Coloração.
O modelo é marcado de forma proeminente com uma nova dimensão de referência, e a informação do paciente também pode ser marcada com etiquetas incorporadas ou coloridas.
Parâmetros.
RP-slice permite a definição de parâmetros tais como espessura da camada, resolução, escala, etc. Há uma variedade de filtros disponíveis, por exemplo, filtro de comprimento mínimo de segmento, comprimento mínimo de contorno, correcção de desvio linear. Os dados de fatiagem podem ser guardados em vários formatos: *.CLI, *.SLI, *.SLC.
Apoio à geração.
A função de geração de suporte gera automaticamente a estrutura do suporte necessário na prototipagem rápida e produz automaticamente no formato de ficheiro correspondente (formatos SLI, SLC, e CLI). Isto não só proporciona um método mais rápido de preparação de dados antes da prototipagem, mas a tecnologia patenteada de formação de furos reduz o processo por um factor de quatro ou mais, poupa material, e produz um suporte mais fácil de limpar do que o produzido pelos métodos convencionais.
Escolha de parâmetros de geração de suporte.
Estão disponíveis vários parâmetros de geração de suportes. A RP-slice permite definir suportes nos planos de coordenadas X e Y, definir o comprimento e o ângulo de formação do furo do suporte, o ângulo de inclinação máxima sem suporte e a altura inicial e final do suporte.
Mimics Módulo STL+ Mimics
O módulo STL+ interage entre as tecnologias de prototipagem rápida MIMICS e RP através de um formato de ficheiro triangular, com algoritmos de interpolação binários e intermédios para assegurar a precisão final do protótipo rápido.
Formatos de saída.
Formatos padrão de saída de ficheiros 3D tais como STL ou VRML (Virtual Reality File Format), o formato de ficheiro STL pode ser utilizado em qualquer máquina RP, com uma poderosa filtragem adaptável para reduzir significativamente o tamanho do ficheiro.
STL, DXF, VRML2.0, PointClouds.
Parametrização dos parâmetros.
Vários parâmetros podem ser seleccionados. O módulo STL+ reduz o número de triângulos no ficheiro de saída, e o modelo 3D pode ser suavizado através da interpolação da imagem.
Há duas maneiras de reduzir o número de triângulos: redução matricial, onde os voxels (ou pontos de imagem) são combinados para calcular triângulos, e redução triangular, onde o número de triângulos é reduzido durante a malha. A redução do número de triângulos facilita a manipulação do ficheiro.
Há também dois métodos de gerar malhas 3D por interpolação de imagens: interpolação em escala de cinzentos e interpolação de linha de contorno, que é a interpolação 2D no plano da imagem, permitindo assim que estas imagens sejam expandidas na direcção da altura. A interpolação em escala de cinzentos é a interpolação em 3D no verdadeiro sentido da palavra. A função de algoritmo contínuo pode ser aplicada quando precisamos de uma qualidade de visualização de imagem superior à reconstrução 3D e precisão do ficheiro STL, e vice-versa com o algoritmo exacto.
O algoritmo suave torna as superfícies rugosas mais suaves.