В этой статье есть несколько проблем. Помогите улучшить ее или обсудите эти проблемы на странице обсуждения . ( Узнайте, как и когда удалять эти сообщения )
|
Разработчик(и) | Синопсис |
---|---|
Стабильный релиз | S-2021.06 / 8 июня 2021 г. (2021-06-08) |
Операционная система | Windows ; Linux |
Лицензия | Коммерческий [1] |
Веб-сайт | www.synopsys.com/simpleware/products/software/scanip.html |
Synopsys Simpleware ScanIP — это программное обеспечение для обработки 3D-изображений и создания моделей, разработанное компанией Synopsys Inc. для визуализации, анализа, количественной оценки, сегментации и экспорта данных 3D-изображений, полученных с помощью магнитно-резонансной томографии (МРТ), компьютерной томографии (КТ), микротомографии и других методов автоматизированного проектирования (САПР), конечно-элементного анализа (FEA), вычислительной гидродинамики (CFD) и 3D-печати . [2] Программное обеспечение используется в науках о жизни , материаловедении , неразрушающем контроле , обратном проектировании и петрофизике .
Сегментированные изображения можно экспортировать в формате файла STL , поверхностных сеток и облаков точек , в САПР и 3D-печать или, с помощью модуля FE, экспортировать в виде поверхностных/объемных сеток непосредственно в ведущие решатели систем автоматизированного проектирования (CAE). [3] Дополнительные модули САПР и NURBS можно использовать для интеграции объектов САПР в данные изображений и для преобразования данных сканирования в модели на основе NURBS для САПР. Дополнительные модули SOLID, FLOW и LAPLACE можно использовать для расчета эффективных свойств материалов из отсканированных образцов с использованием методов гомогенизации. С 2020 года программное обеспечение Simpleware включает Simpleware AS Ortho и Simpleware AS Cardio, модули для автоматизированной сегментации данных медицинских изображений, которые используют машинное обучение на основе искусственного интеллекта. [4] Кроме того, доступен полностью настраиваемый модуль Simpleware Custom Modeler. [5]
Simpleware ScanIP создает высококачественные 3D-модели из данных изображений, подходящих для широкого спектра приложений проектирования и моделирования, связанных с науками о жизни. Данные изображений из таких источников, как МРТ и КТ, можно визуализировать, анализировать, сегментировать и количественно оценивать, прежде чем экспортировать их в виде моделей CAD, CAE и 3D-печати. Различные ткани, кости и другие части тела можно идентифицировать с помощью широкого спектра инструментов сегментации и обработки в программном обеспечении. Также доступны опции для интеграции данных CAD и изображений, что позволяет проводить исследования медицинских устройств относительно того, как имплантаты, спроектированные с помощью CAD, взаимодействуют с человеческим телом. Высококачественные модели CAE можно также использовать в исследованиях биомеханики для моделирования движения и воздействия различных сил на анатомию. Примером этого является модель головы Военно-морской исследовательской лаборатории США/Simpleware, созданная с помощью сканирования МРТ высокого разрешения и сегментированная для создания данных, которые можно легко объединить в сетку для соответствия конкретным приложениям конечных элементов (FE), таким как удар головой и сотрясение мозга. [6] [7]
Приложения для программного обеспечения включают исследование позиционирования имплантатов, [8] статистический анализ формы, [9] и вычислительный анализ динамики жидкости кровотока в сосудистых сетях. [10] С помощью инструментов сценариев Simpleware можно исследовать наилучшее позиционирование для имплантатов тазобедренного сустава. [11] 3D-модели могут использоваться для анализа кинематики надколенника и бедренной кости. [12] Модели человеческого тела, созданные Simpleware, могут использоваться для моделирования эффекта электромагнитного излучения в сканерах МРТ. [13] Другие области применения моделей, созданных в программной среде Simpleware, включают моделирование транскраниальной стимуляции постоянным током, [14] и тестирование размещения электродов для лечения эпилепсии. [15] С точки зрения стоматологических исследований, оценки дентальных имплантатов проводились путем интеграции объектов САПР с анатомическими данными и экспорта для моделирования. [16] [17]
Simpleware ScanIP Medical — это версия программного обеспечения, предназначенная для использования в качестве медицинского устройства. Имеет разрешение на продажу 510(k) от Управления по контролю за продуктами и лекарствами США (FDA) как медицинское устройство класса II, [18] а также маркировку CE и сертификацию ISO 13485. [19]
Simpleware ScanIP Medical предназначен для использования в качестве программного интерфейса и системы сегментации изображений для передачи медицинской информации о визуализации в выходной файл. Он также предназначен в качестве предоперационного программного обеспечения для диагностического и хирургического планирования. Для этих целей выходные файлы также могут использоваться для изготовления физических реплик с использованием традиционных или аддитивных методов производства. Физические реплики могут использоваться в диагностических целях в области ортопедии, челюстно-лицевой хирургии и сердечно-сосудистых заболеваний. Программное обеспечение предназначено для использования в сочетании с другими диагностическими инструментами и экспертными клиническими оценками.
Тем, кто все же хочет использовать Synopsys Simpleware ScanIP для неклинических медицинских приложений, таких как исследования в области наук о жизни, рекомендуется использовать базовый пакет Synopsys Simpleware ScanIP, который не предназначен для клинического использования.
Simpleware ScanIP используется для реконструкции анатомии из данных сканирования для исследования различных биологических и других органических процессов в естественных науках. Палеонтологическое использование ScanIP включает реконструкцию скелетов динозавров, [20] в то время как программное обеспечение использовалось для создания модели головы акулы, подходящей для быстрого прототипирования и тестирования того, как пахнут акулы, [21] и для создания STL-моделей псевдоморфа, подходящих для 3D-печати. [22] ScanIP также использовался для проектов биомимикрии для проекта Eden и для создания произведений искусства, вдохновленных морфологией. [23] ScanIP можно использовать для обратного проектирования шей муравьев, чтобы улучшить понимание их механики. [24]
Simpleware ScanIP имеет обширные приложения в различных материаловедениях и производственных рабочих процессах, где исследователи изучают свойства сканированных образцов. Сканы композитов и других образцов могут быть визуализированы и обработаны в ScanIP, что позволяет исследовать и анализировать несколько фаз и пористых сетей. [25] Можно проводить измерения, например, трещин и изломов, а также генерировать статистику для распределения пористости и других характеристик. ScanIP можно комбинировать с модулем FE для создания объемных сеток для FE и CFD-характеристик распределения напряжений или деформаций, проницаемости и других свойств материалов. [26] Примеры приложений включают характеристику топливных элементов, [27] и моделирование влияния пористости на упругие свойства синтетического графита. [28]
Simpleware ScanIP используется в нефтегазовой промышленности для создания 3D-моделей из сканов образцов керна и горных пород. Данные изображений, полученные с помощью КТ, микро-КТ, сканов с помощью фокусированного ионного пучка , электронного микроскопа и других методов визуализации, могут быть импортированы и визуализированы, что позволяет исследовать сети пор, сегментировать интересующие области, а также измерять и количественно оценивать характеристики. Обработанные данные могут быть экспортированы с помощью модуля FE в виде объемных сеток для FEA и CFD в решателях, что позволяет получить представление об анализе структуры жидкости и других геомеханических свойствах. [29] [30]
ScanIP можно использовать для создания вычислительных моделей, подходящих для детальной визуализации, анализа и экспорта для моделирования в решателях CAE. Данные сканированных изображений можно легко обрабатывать для определения интересующих областей, измерения дефектов, количественной оценки статистики, такой как пористость, и создания моделей CAD и CAE. Примеры приложений включают исследования по характеристике композитов, [31] пен, [32] и продуктов питания. [33]
С помощью ScanIP можно выполнять обратное проектирование устаревших деталей и других геометрий, которые невозможно точно создать в CAD. Сканы объектов можно визуализировать и обрабатывать в ScanIP, чтобы узнать больше об их оригинальном дизайне, а также экспортировать в виде моделей FE и CFD для моделирования физических свойств. Программное обеспечение применяется в аэрокосмической, автомобильной и других областях, где требуется создавать точные 3D-модели из сканов. [34] Другие приложения включают возможность обратного проектирования потребительских товаров для анализа их свойств [35] или изучения того, как они взаимодействуют с человеческим телом без необходимости инвазивного тестирования.
ScanIP способен генерировать надежные файлы STL для 3D-печати, в том числе для медицинских приложений. Файлы, созданные с помощью ScanIP, имеют гарантированные водонепроницаемые триангуляции и правильные нормы, а также опции для сглаживания, сохраняющего объем и топологию. Файлы STL генерируются с соответствующими интерфейсами, что позволяет печатать из нескольких материалов. Внутренние структуры, также известные как решетки, также могут быть добавлены к 3D-моделям деталей для снижения веса перед аддитивным производством . [36] Примеры приложений включают исследования медицинских устройств, напечатанных на 3D-принтере, [37] генерацию опорной структуры решетки, [38] и исследования 3D-органов. [39] ScanIP использовался для генерации файлов STL почки человека, чтобы помочь визуализировать варианты перед незначительной процедурой в больнице Southampton General Hospital . [40] Решеточные методы также использовались для разработки новых деталей в аэрокосмической, автомобильной и других отраслях промышленности. [41]
Модуль FE генерирует объемные сетки с соответствующими многокомпонентными компонентами для FEA и CFD. Можно определить контакты конечных элементов, наборы узлов и элементы оболочки, а также граничные условия для вычислительной гидродинамики. Свойства материалов можно назначать на основе значений оттенков серого или предустановленных значений. Пользователи могут выбирать между сеточным или свободным подходом к построению сетки. Сетки можно экспортировать напрямую в ведущие решатели автоматизированного проектирования без необходимости дальнейшей обработки. Результат можно экспортировать в ABAQUS ( .inp
файлы), ANSYS ( .ans
файлы), COMSOL Multiphysics ( .mphtxt
файлы), I-DEAS ( .unv
файлы), LS-DYNA ( .dyn
файлы), MSC ( .out
файлы), FLUENT ( .msh
файлы)
Модуль Simpleware AS Ortho (автоматическая сегментация для ортопедии) использует машинное обучение на основе искусственного интеллекта для автоматизированной сегментации тазобедренных, коленных и голеностопных суставов. Модуль позволяет пользователям сегментировать кости и/или хрящи, включая общие ориентиры. Сегментация тазобедренного сустава по КТ-сканам включает: проксимальную часть бедренных костей, таз и крестец, с ориентирами бедра, размещенными на тазе, копчике и бедренных костях. Для сегментации колена по PD-взвешенным МРТ и КТ области интереса включают: бедренную кость, большеберцовую кость и связанный с ней хрящ, надколенник и малоберцовую кость, с ориентирами колена, размещенными на бедренной и большеберцовой костях. Также охватываются данные КТ голеностопного сустава, включая таранную, пяточную, большеберцовую и малоберцовую кости, а также ориентиры для центра голеностопного сустава, малоберцовой вырезки, латеральной и медиальной лодыжек.
AS Cardio предоставляет простой в использовании инструмент для автоматической сегментации сердечно-сосудистых данных. В этом конкретном выпуске мы фокусируемся на сегментации сердца с помощью КТ, включая полости кровяного депо, выбранную мышечную ткань, а также общие ключевые ориентиры, такие как правый желудочек, трехстворчатый клапан и предсердные ушки.
Этот модуль представляет собой автоматизированное решение для пользователей, разработанное инженерами Simpleware для адаптации программного обеспечения к их текущим процессам. Модуль позволяет настраивать пользовательскую автоматическую сегментацию, а также опции для полной автоматизации: обработки изображений, разметки, измерений, статистики и отчетов, рабочих процессов для создания сеток моделей и экспорта в 3D-печать, САПР и симуляции, среди прочих функций.
Модуль CAD позволяет импортировать и интерактивно позиционировать модели CAD в данных изображений. Полученные объединенные модели затем можно экспортировать как многокомпонентные STL или, используя модуль FE, автоматически преобразовывать в многокомпонентные конечно-элементные или CFD-сетки. Внутренние структуры также можно добавлять к данным для снижения веса при сохранении механической прочности. С помощью CAD пользователи могут избежать необходимости работать с файлами на основе изображений в программном обеспечении на основе CAD. Данные можно получать из ScanIP, IGES ( .iges
и .igs
файлы), STEP ( .step
и .stp
файлы), STL ( .stl
файлы). Результат можно сохранить в файлах ScanIP для дальнейшей обработки или экспортировать в STL ( .stl
файлы).
Модуль NURBS позволяет сегментированным данным 3D-изображений быть дополненными неравномерными рациональными B-сплайнами (NURBS) с использованием автоматизированных методов подгонки патчей для экспорта в виде файлов IGES ( .iges
и .igs
). Алгоритмы Autosurface обеспечивают прямой маршрут от данных изображения к моделям NURBS, готовым к CAD, с опциями, доступными для обнаружения контуров и кривизны. Геометрию CAD также можно проверять перед экспортом для удаления ложных функций.
Этот модуль позволяет пользователям программного обеспечения Simpleware и SolidWorks использовать возможности обоих программных пакетов и ускорить рабочие процессы разработки изделий.
Модуль SOLID вычисляет эффективный тензор жесткости и индивидуальные модули упругости образцов материалов. Выполняйте численную гомогенизацию с помощью встроенного решателя FE или выводите быстрые полуаналитические оценки из сегментированных изображений.
Модуль FLOW рассчитывает тензор абсолютной проницаемости образцов пористых материалов. Численная гомогенизация выполняется с использованием встроенного решателя Стокса.
Модуль LAPLACE рассчитывает эффективные электрические, тепловые и молекулярные свойства материалов, поведение которых регулируется уравнением Лапласа . Выполняйте численную гомогенизацию с помощью встроенного решателя FE или выводите быстрые полуаналитические оценки из сегментированных изображений.
Экспорт фонового изображения
Сегментированное изображение
Поверхностная модель (треугольники)
Анимации
2D и 3D скриншот
Другие