CN107077522A - 一种青少年枕生物力学性能分析及设计优化方法及装置 - Google Patents
一种青少年枕生物力学性能分析及设计优化方法及装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107077522A CN107077522A CN201780000081.7A CN201780000081A CN107077522A CN 107077522 A CN107077522 A CN 107077522A CN 201780000081 A CN201780000081 A CN 201780000081A CN 107077522 A CN107077522 A CN 107077522A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- pillow
- model
- teenager
- neck
- index
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000013461 design Methods 0.000 title claims abstract description 119
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 title claims abstract description 109
- 238000005457 optimization Methods 0.000 title claims abstract description 69
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 68
- 238000004088 simulation Methods 0.000 claims abstract description 32
- 238000011068 loading method Methods 0.000 claims description 45
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 36
- 210000003128 head Anatomy 0.000 claims description 34
- 210000003625 skull Anatomy 0.000 claims description 26
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 25
- 210000001154 skull base Anatomy 0.000 claims description 25
- 210000004872 soft tissue Anatomy 0.000 claims description 25
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 claims description 20
- 210000004556 brain Anatomy 0.000 claims description 17
- 238000013334 tissue model Methods 0.000 claims description 16
- 210000000103 occipital bone Anatomy 0.000 claims description 15
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 14
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 4
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000007667 floating Methods 0.000 claims description 4
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims description 4
- 238000011049 filling Methods 0.000 claims description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 2
- 235000006508 Nelumbo nucifera Nutrition 0.000 claims 1
- 240000002853 Nelumbo nucifera Species 0.000 claims 1
- 235000006510 Nelumbo pentapetala Nutrition 0.000 claims 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 16
- 238000005094 computer simulation Methods 0.000 description 14
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 14
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 11
- 238000011960 computer-aided design Methods 0.000 description 8
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 244000025254 Cannabis sativa Species 0.000 description 4
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 4
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 230000000366 juvenile effect Effects 0.000 description 4
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 description 3
- 238000000205 computational method Methods 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 210000003205 muscle Anatomy 0.000 description 3
- 241000208340 Araliaceae Species 0.000 description 2
- 208000007623 Lordosis Diseases 0.000 description 2
- 235000005035 Panax pseudoginseng ssp. pseudoginseng Nutrition 0.000 description 2
- 235000003140 Panax quinquefolius Nutrition 0.000 description 2
- 210000003484 anatomy Anatomy 0.000 description 2
- 238000010171 animal model Methods 0.000 description 2
- 230000017531 blood circulation Effects 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 230000002153 concerted effect Effects 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 235000008434 ginseng Nutrition 0.000 description 2
- 230000008676 import Effects 0.000 description 2
- 208000014674 injury Diseases 0.000 description 2
- 238000004900 laundering Methods 0.000 description 2
- 230000035479 physiological effects, processes and functions Effects 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 241001269238 Data Species 0.000 description 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- 206010028836 Neck pain Diseases 0.000 description 1
- 206010039203 Road traffic accident Diseases 0.000 description 1
- 206010058907 Spinal deformity Diseases 0.000 description 1
- 208000020307 Spinal disease Diseases 0.000 description 1
- 206010041591 Spinal osteoarthritis Diseases 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 210000004204 blood vessel Anatomy 0.000 description 1
- 210000005013 brain tissue Anatomy 0.000 description 1
- 208000036319 cervical spondylosis Diseases 0.000 description 1
- 230000004087 circulation Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000002405 diagnostic procedure Methods 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 238000012946 outsourcing Methods 0.000 description 1
- 230000001575 pathological effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000011218 segmentation Effects 0.000 description 1
- 230000003860 sleep quality Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 208000005801 spondylosis Diseases 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 230000000472 traumatic effect Effects 0.000 description 1
- 208000029761 vertebral disease Diseases 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
- G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
- G06F30/23—Design optimisation, verification or simulation using finite element methods [FEM] or finite difference methods [FDM]
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
- G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T17/00—Three dimensional [3D] modelling, e.g. data description of 3D objects
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F2111/00—Details relating to CAD techniques
- G06F2111/16—Customisation or personalisation
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Geometry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Graphics (AREA)
- Software Systems (AREA)
- Bedding Items (AREA)
- Instructional Devices (AREA)
Abstract
本发明实施例公开了一种青少年枕生物力学性能分析及设计优化方法及装置，用于解决现有的儿童青少年枕头缺乏客观而定量的生物力学分析方法及循证设计的技术问题。本发明实施例开发出6‑12周岁儿童青少年的头颈部生物力学模型数据库；数字化青少年枕的设计；模拟儿童青少年仰卧在枕头上的情况；分析及评估枕头的生物力学，并调节不同枕头设计元素和参数，优化其生物力学性能。
Description
技术领域
本发明涉及产品生物力学分析和设计优化领域，尤其涉及一种青少年枕生物力学性能分析及设计优化方法及装置。
背景技术
枕头的作用是在睡眠时支撑颈椎，使颈椎处于或近似处于自然生理状态。当消费者在一些不同设计的枕头中选择舒适的枕头的时候，绝大多数人基于物理“尺寸”做出选择。研究发现，对于消费者来讲，选择正确的枕头往往比较困难。一些商家和学者推荐根据使用者身体测量参数，如身高、脖子长度等几个简单易测量的身体参数来选择枕头，最后发现这些参数与枕头选用是否合适并无必然联系。人们可能经常基于即时舒适感选择枕头，这种选择方式可能会产生误导，导致选择了不适宜的枕头尺寸，从而加重脖子疼痛。已有的研究结论表明，使用个人主观感受评分和反馈的方法选择枕头并不科学，其准确性在学术界有很大争议。研究还发现，使用者在对枕头进行评级过程中通常倾向于对较软的枕头给予较高的评级，这种对舒适感的评级通常会随着适应期时间的延长产生变化。事实上，较硬的枕头可能在刚开始使用时看起来舒适度不足，但是有利于稳定脊椎和降低脊椎变形，因此，随着使用时间延长和适应期的作用，实际感受的舒适度评级会更高。
枕头的设计影响人的头颈部生物力学，从生物力学角度理解，枕头的作用是填满仰卧和侧卧时睡眠界面与颈椎前凸(Cervical Spine Lordosis)之间的缝隙。理想的枕头能够通过提供足够和正确的机械支撑，使脊柱维持在一个生理生物力学环境，当颈椎处于或接近于自然生理状态时不会产生过大压力。通过科学地增加颈部与枕头的接触面积，能够均匀的分散施加在肌肉、软组织及血管上的压力。通过生物力学研究人体和支撑物之间的相互作用，以及支撑物对身体的压力和身体内部压力的传递和压力分布，能够为枕头的设计和评估提供基本指导原则。
头颈部生物力学的主要研究手段有机械模型实验、动物模型实验、志愿者实验和尸体模型实验。机械模型实验具有较好的重复性，也便于实验数据的测量，但是机械模型的生物逼真度有限，难以代替生物实验；动物模型实验可以观察到由于承受载荷而引起的组织破坏及病理生理学变化，但动物与人在解剖结构和组织材料特性上存在较大的差异，且在发育速度上也存在很大的区别；志愿者实验是获得最真实人体生物力学响应数据的实验方法，但是在实验过程中志愿者存在一定的损伤风险，这使得志愿者实验广受批评和制约；尸体具有与活体相同的解剖结构，是开展损伤生物力学研究较好的替代品，但是由于社会、伦理和法律等方面的限制，尸体标本的获得受到了很大的限制，特别是儿童尸体实验更是难以开展。因此，现有的头颈部生物力学研究的方法无法准确地分析儿童青少年用枕头的生物力学性能，现有的儿童青少年枕头缺乏客观而定量的生物力学分析方法及循证设计是本领域人员需要解决的技术问题。
发明内容
本发明实施例提供了一种青少年枕生物力学性能分析及设计优化方法及装置，用于解决现有的儿童青少年枕头缺乏客观而定量的生物力学分析方法及循证设计的技术问题。
本发明实施例提供的一种青少年枕生物力学性能分析及设计优化方法，包括：
S1：加载枕头模型和青少年头颈3D模型，对所述青少年头颈3D模型的仰卧状态进行动态模拟并计算对应的生物力学参数；
S2：将所述生物力学参数与预设的生物力学标准值比较并获得枕头生物力学性能评估指数；
S3：根据所述枕头生物力学性能评估指数调整枕头模型的参数。
优选地，所述步骤S3之后还包括：
S4：根据调整后的所述枕头模型的参数生成枕头模型，并循环执行S1至S3，直到检测到所述枕头生物力学性能评估指数达到预设的优化标准值。
优选地，所述步骤S1之前还包括：
S01：根据青少年头颈临床断层影像数据建立青少年头颈3D模型；
优选地，所述步骤S1之前还包括：
S02：根据设计图或实物，以软件进行三维建模或逆向工程建模生成枕头模型。
优选地，所述步骤S01具体包括：
获取青少年头颈结构的扫描影像图片；
根据所述扫描影像图片建立青少年头颈结构的立体的头颅模型、脊椎模型、椎间盘模型、脑部模型和包裹软组织模型；
根据预设的人体尺寸参数对所述头颅模型、所述脊椎模型、所述椎间盘模型、所述脑部模型和所述包裹软组织模型进行缩放并合成青少年头颈3D模型。
优选地，所述步骤S1中的加载枕头模型和青少年头颈3D模型具体包括：
加载枕头模型和床板模型并将所述枕头模型设置于所述床板模型上；
加载青少年头颈3D模型并将所述青少年头颈3D模型悬空设置于所述枕头模型上。
优选地，所述步骤S1中的对所述青少年头颈3D模型的仰卧状态进行动态模拟并计算对应的生物力学参数具体包括：
设置所述青少年头颈3D模型的模拟重力参数并进行动态模拟，使得所述悬空的青少年头颈3D模型自由落下并与所述枕头模型和所述床板模型接触，并获得头颈最大表面压力和枕头接触面积、颈椎水平角、上颈椎角、下颈椎角、各层颈椎及椎间盘的最大应力。
优选地，所述枕头生物力学性能评估指数具体包括触觉舒适度指标、脊柱对线指标、脊柱内部负荷指标；所述步骤S2具体包括：
计算所述头颈最大表面压力与头颈平均压力的差值为第一差值，计算所述枕头接触面积与颅顶和枕骨表面面积的差值为第二差值，将所述第一差值和所述第二差值作为触觉舒适度指标；
将所述颈椎水平角、所述上颈椎角、所述下颈椎角与加载前的青少年头颈3D模型相应的参数进行差值计算并获得脊柱对线指标；
将所述各层颈椎及椎间盘的最大应力作为脊柱内部负荷指标。
优选地，所述步骤S3具体包括：
根据触觉舒适度指标和脊柱对线指标调整所述枕头模型的高度和刚度；
根据脊柱内部负荷指标和脊柱对线指标调整所述枕头模型的局部颈部和颅底承载区的高度及刚度。
优选地，所述步骤S3具体包括：
根据触觉舒适度指标和脊柱对线指标调整所述枕头模型的高度和刚度；
根据脊柱内部负荷指标和脊柱对线指标调整所述枕头模型的局部颈部和颅底承载区的高度及刚度；
所述步骤S4具体包括：
根据调整后的所述枕头模型的高度、刚度、局部颈部和颅底承载区的高度及局部颈部和颅底承载区的刚度生成新的枕头模型；
加载所述新的枕头模型并执行步骤S1至S3，直到检测到所述触觉舒适度指标、所述脊柱对线指标和所述脊柱内部负荷指标达到预设的标准值。
优选地，所述步骤S3之后还包括：
根据调整后的枕头模型的参数生产相应的枕头。
本发明实施例提供的一种青少年枕生物力学性能分析及设计优化装置，根据上述的一种青少年枕生物力学性能分析及设计优化方法进行分析，包括：
仿真计算模块，用于加载枕头模型和青少年头颈3D模型，对所述青少年头颈3D模型的仰卧状态进行动态模拟并计算对应的生物力学参数；
参数分析模块，用于将所述生物力学参数与预设的生物力学标准值比较并获得枕头生物力学性能评估指数；
设计调整模块，用于根据所述枕头生物力学性能评估指数调整枕头模型的参数。
优选地，本发明实施例还包括：
迭代设计程序模块，用于根据调整后的所述枕头模型的参数生成枕头模型，并循环执行仿真计算模块、参数分析模块、设计调整模块，直到检测到所述枕头生物力学性能评估指数达到预设的优化标准值。
优选地，本发明实施例还包括：
青少年头颈模型建立模块，用于根据青少年头颈临床断层影像数据建立青少年头颈3D模型；
优选地，本发明实施例还包括：
枕头模型建立模块，用于根据设计图或实物，以软件进行三维建模或逆向工程建模生成枕头模型。
优选地，所述青少年头颈模型建立模块具体包括：
图像获取单元，用于获取青少年头颈结构的扫描影像图片；
人体模型几何重建单元，用于根据所述扫描影像图片建立青少年头颈结构的立体的头颅模型、脊椎模型、椎间盘模型、脑部模型和包裹软组织模型；
缩放合成单元，用于根据预设的人体尺寸参数对所述头颅模型、所述脊椎模型、所述椎间盘模型、所述脑部模型和所述包裹软组织模型进行缩放并合成青少年头颈3D模型。
优选地，所述枕头模型建立模块具体包括：
枕头模型几何重建单元，用于根据设计图，以计算辅助设计软件进行三维建模，
或
根据现有实物，通过逆向工程建模方法，以3D扫描仪对其进行扫描，并以计算器辅助设计软件对扫描结果的点云数据进行三维重建和参数化处理。
优选地，所述仿真计算模块具体包括：
枕头模型加载单元，用于加载枕头模型和床板模型并将所述枕头模型设置于所述床板模型上；
头颈模型加载单元，用于加载青少年头颈3D模型并将所述青少年头颈3D模型悬空设置于所述枕头模型上。
优选地，所述仿真计算模块还包括：
动态模拟单元，用于设置所述青少年头颈3D模型的模拟重力参数并进行动态模拟，使得所述悬空的青少年头颈3D模型自由落下并与所述枕头模型和所述床板模型接触，并获得头颈最大表面压力和枕头接触面积、颈椎水平角、上颈椎角、下颈椎角、各层颈椎及椎间盘的最大应力。
优选地，所述枕头生物力学性能评估指数具体包括触觉舒适度指标、脊柱对线指标、脊柱内部负荷指标；所述参数分析模块具体包括：
触觉舒适度指标分析单元，用于计算所述头颈最大表面压力与头颈平均压力的差值为第一差值，计算所述枕头接触面积与颅顶和枕骨表面面积的差值为第二差值，将所述第一差值和所述第二差值作为触觉舒适度指标；
脊柱对线指标分析单元，用于将所述颈椎水平角、所述上颈椎角、所述下颈椎角与加载前的青少年头颈3D模型相应的参数进行差值计算并获得脊柱对线指标；
脊柱内部负荷指标分析单元，用于将所述各层颈椎及椎间盘的最大应力作为脊柱内部负荷指标。
优选地，所述设计调整模块具体包括：
第一枕头模型调整单元，用于根据触觉舒适度指标和脊柱对线指标调整所述枕头模型的高度和刚度；
第一枕头模型局部调整单元，用于根据脊柱内部负荷指标和脊柱对线指标调整所述枕头模型的局部颈部和颅底承载区的高度及刚度。
优选地，所述设计调整模块具体包括：
第二枕头模型调整单元，用于根据触觉舒适度指标和脊柱对线指标调整所述枕头模型的高度和刚度；
第二枕头模型局部调整单元，用于根据脊柱内部负荷指标和脊柱对线指标调整所述枕头模型的局部颈部和颅底承载区的高度及刚度；
所述迭代设计程序模块具体包括：
新生成枕头模型单元，用于根据调整后的所述枕头模型的高度、刚度、局部颈部和颅底承载区的高度及局部颈部和颅底承载区的刚度生成新的枕头模型；
循环单元，用于加载所述新的枕头模型并执行仿真计算模块、参数分析模块、设计调整模块，直到检测到所述触觉舒适度指标、所述脊柱对线指标和所述脊柱内部负荷指标达到预设的标准值。
优选地，本发明实施例还包括：
枕头生产模块，用于根据调整后的枕头模型的参数生产相应的枕头。
优选地，所述图像获取单元在扫描影像图片过程中，受扫描的青少年躺在特制床板上，用于控制与标准化脊柱对线。
优选地，所述特制板床表面有独特形状，所述特制板床的制备方法如下：
受试者需在注满高矿物水的水池中浮卧，使得受试者浮卧于高浮力的水面上；
通过3D扫描仪扫描浮卧的受试者背部，记录所述受试者背部形状并根据所述受试者背部形状建造特制床板，使得所述特制床板的表面与所述受试者背部形状贴合。
从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：
本发明实施例提供的一种青少年枕生物力学性能分析及设计优化方法，包括：加载枕头模型和青少年头颈3D模型，对所述青少年头颈3D模型的仰卧状态进行动态模拟并计算对应的生物力学参数；将所述生物力学参数与预设的生物力学标准值比较并获得枕头生物力学性能评估指数；根据所述枕头生物力学性能评估指数调整枕头模型的参数。本发明实施例通过动态模拟分析出生物力学参数并根据所述生物力学参数及生物力学性能评估指数调整枕头模拟的参数，实现了青少年枕生物力学性能分析和设计优化，解决了现有的儿童青少年枕头缺乏客观而定量的生物力学分析方法及循证设计的技术问题。
本发明同时采用临床个体化的影像数据与国家标准研究的大批量数据，从而建立既准确又具标准化的模型数据库；采用计算模拟方法，能客观、定量、具确定性地研究相关生物力学信息，支持青少年枕的循证设计；计算模拟方法能计算生物内部的生物力学信息，避免具创伤性或道德争议性的实验过程；计算模拟方法能控制所有干扰或环境因素，并随意调校设计元素和参数的组合；以计算模拟方法优化设计，能有效加快设计周期和时间，减少制造测试品的成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例提供的一种青少年枕生物力学性能分析及设计优化方法的一个实施例的流程图；
图2为本发明实施例提供的一种青少年枕生物力学性能分析及设计优化方法的另一个实施例的流程图；
图3为本发明实施例提供的一种青少年枕生物力学性能分析及设计优化方法的另一个实施例的流程图；
图4为本发明实施例提供的一种青少年枕生物力学性能分析及设计优化装置的一个实施例的示意图；
图5为本发明实施例提供的一种青少年枕生物力学性能分析及设计优化方法的一个应用例的流程图；
图6为本发明实施例提供的一种青少年枕生物力学性能分析及设计优化方法的另一个应用例的流程图；
图7为本发明实施例提供的一种青少年枕生物力学性能分析及设计优化装置的一个应用例的示意图；
其中，图4中的附图标记的含义如下：
401、青少年头颈模型建立模块；402、枕头模型建立模块；403、仿真计算模块；404、参数分析模块；405、设计调整模块；406、迭代设计程序模块；407、图像获取单元；408、人体模型几何重建单元；409、缩放合成单元；410、枕头模型几何重建单元；411、材料属性单元；412、枕头模型加载单元；413、头颈模型加载单元；414、动态模拟单元；415、触觉舒适度指标分析单元；416、脊柱对线指标分析单元；417、脊柱内部负荷指标分析单元；418、第一枕头模型调整单元；419、第一枕头模型局部调整单元；420、第二枕头模型调整单元；421、第二枕头模型局部调整单元；422、新生成枕头模型单元；423、循环单元；424、枕头生产模块；
其中，图7中附图标记含义如下：
701、模型建立模块；702、仿真计算模块；703、参数分析模块；704、设计调整模块；705、迭代设计程序模块；706、图像获取单元；707、人体模型几何重建单元；708、枕头模型几何重建单元；709、材料属性单元；710、加载条件单元；711、初始状态单元；712、计算单元；713、参数提取单元；714、指标分析单元。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种青少年枕生物力学性能分析及设计优化方法及装置，用于解决现有的儿童青少年枕头缺乏客观而定量的生物力学分析方法及循证设计的技术问题。
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明实施例提供的一种青少年枕生物力学性能分析及设计优化方法的一个实施例，包括：
101：加载枕头模型和青少年头颈3D模型，对所述青少年头颈3D模型的仰卧状态进行动态模拟并计算对应的生物力学参数；
102：将所述生物力学参数与预设的生物力学标准值比较并获得枕头生物力学性能评估指数；
103：根据所述枕头生物力学性能评估指数调整枕头模型的参数。
需要说明的是，步骤101中，在计算机模拟(有限元模拟方法,Finiteelementmethod)平台中，导入数据库中所需年龄段的头颈几何模型及需分析的枕头设计模型，并加载及模拟仰卧状态，计算结果用以分析枕头设计对头颈生物力学的影响，用于得出相关的生物力学参数。得出相关的生物力学参数后，可与标准值比较并转化为各项枕头生物力学性能评估指数。
根据调整后的枕头模型的参数，可以整理确定出该枕头设计的合适受众年龄范围。
上述的生物力学参数是指头颈最大表面压力和枕头接触面积、颈椎水平角、上颈椎角、下颈椎角、各层颈椎及椎间盘的最大应力等，这些参数在计算机模拟软件中可通过动态模拟计算得出。
枕头生物力学性能评估指数具体包括触觉舒适度指标、脊柱对线指标、脊柱内部负荷指标；指标可以是单个数据，也可以是多个数据以矩阵等方式组合在一起的数据集合。
其中，指标可以使用生物力学参数与预设的生物力学标准值的比较值代表，头颈最大表面压力(与头颈平均压力比较)和枕头接触面积(与头颅顶和枕骨表面面积比较)代表触觉舒适度指标；颈椎水平角、上颈椎角、下颈椎角(与未进行动态模拟的青少年头颈3D模型的相应参数比较)代表脊柱对线指标；
指标也可以用生物力学参数直接代表，如各层颈椎及椎间盘的最大应力代表脊柱内部负荷指标。
根据所述枕头生物力学性能评估指数调整枕头模型的参数是指根据枕头模型的参数与枕头生物力学性能评估指数的正相关或负相关关系进行枕头模型的参数的调整，又或者是根据枕头生物力学性能评估指数与标准值的差值和枕头模型参数应修改值之间的关系式进行调整。
以上是对本发明实施例提供的一种青少年枕生物力学性能分析及设计优化方法的一个实施例进行详细的描述，以下将对本发明实施例提供的一种青少年枕生物力学性能分析及设计优化方法的另一个实施例进行详细的描述。
请参阅图2，本发明实施例提供的一种青少年枕生物力学性能分析及设计优化方法的另一个实施例，包括：
201：根据青少年头颈临床断层影像数据建立青少年头颈3D模型；
202：根据设计图或实物，以软件进行三维建模或逆向工程建模生成枕头模型。
203：加载枕头模型和青少年头颈3D模型，对所述青少年头颈3D模型的仰卧状态进行动态模拟并计算对应的生物力学参数；
204：将所述生物力学参数与预设的生物力学标准值比较并获得枕头生物力学性能评估指数；
205：根据所述枕头生物力学性能评估指数调整枕头模型的参数。
需要说明的是，步骤201具体包括：
获取青少年头颈结构的扫描影像图片；
根据所述扫描影像图片建立青少年头颈结构的立体的头颅模型、脊椎模型、椎间盘模型、脑部模型和包裹软组织模型；
根据预设的人体尺寸参数对所述头颅模型、所述脊椎模型、所述椎间盘模型、所述脑部模型和所述包裹软组织模型进行缩放并合成青少年头颈3D模型。
其中，进行影像扫描的青少年，必需为身体正常、没有脊柱疾病或畸形、没有进行过脊柱或影响骨骼对线的手术、人体尺寸在相关标准范围内、经专家判定脊柱弧度在正常值范围内；进行影像扫描的青少年和3D建模数量不限于一个，数量多于一个时，其数据以平均值和方差分析；受试的青少年必需躺在特制床板上，用以控制与标准化脊柱对线。
预设的人体尺寸参数包括中华人民共和国国家标准,中国未成年人人体尺寸(GB/T 26158-2010)及其修正和更新档案；根据标准人体尺寸参数，对3D模型进行缩放，用以生成及标准化不同年龄段的3D模型。
步骤203中的加载枕头模型和青少年头颈3D模型具体包括：
加载枕头模型和床板模型并将所述枕头模型设置于所述床板模型上；
加载青少年头颈3D模型并将所述青少年头颈3D模型悬空设置于所述枕头模型上。
步骤203中包含设置所述3D人体与枕头模型的材料参数，包括密度、刚度和泊松比；设置所述计算模拟平台的初始状态，包括枕头模型应置放在床板模型上并固定、青少年头颈模型与枕头模型以枕头之颈部支撑点作横向对位、人体模型的初始位置应悬空在枕头和床板模型上；设置所述计算模拟平台的加载条件，包括模拟重力参数，使得所述悬空的青少年头颈模型自由落下并与枕头和床板接触。
步骤203中的对所述青少年头颈3D模型的仰卧状态进行动态模拟并计算对应的生物力学参数具体包括：
设置所述青少年头颈3D模型的模拟重力参数并进行动态模拟，使得所述悬空的青少年头颈3D模型自由落下并与所述枕头模型和所述床板模型接触，并获得头颈最大表面压力和枕头接触面积、颈椎水平角、上颈椎角、下颈椎角、各层颈椎及椎间盘的最大应力。
需要说明的是，在设置了模拟重力参数后，计算机模拟软件对三个模型进行动态模拟时，会根据模拟重力参数对头颈模型的运动状态进行模拟，模拟头颅模型受到重力的作用下自由下落的状态，最后落在枕头模型上；当头颈模型运动停止后，计算机模拟软件可根据模拟的数据得出各种生物力学参数。
所述枕头生物力学性能评估指数具体包括触觉舒适度指标、脊柱对线指标、脊柱内部负荷指标；
头颈最大表面压力和枕头接触面积代表触觉舒适度指标；颈椎水平角、上颈椎角、下颈椎角代表脊柱对线指标；各层颈椎及椎间盘的最大应力代表脊柱内部负荷指标；
所述步骤204具体包括：
计算所述头颈最大表面压力与头颈平均压力的差值为第一差值，计算所述枕头接触面积与颅顶和枕骨表面面积的差值为第二差值，将所述第一差值和所述第二差值作为触觉舒适度指标；
将所述颈椎水平角、所述上颈椎角、所述下颈椎角与加载前的青少年头颈3D模型相应的参数进行差值计算并获得脊柱对线指标；
将所述各层颈椎及椎间盘的最大应力作为脊柱内部负荷指标。
需要说明的是，头颈最大表面压力即枕头最大压力，为枕头和软组织间的最大接触压力，压力越大，软组织和皮肤越容易感到不适，压力过大会间接使软组织变形过大，但是枕头作为一个支撑物，应具有适当的压力数值；接触合力可以理解为支撑力，是枕头支撑身体(头颈肩)的合力，适当的支撑力对维持颈椎对线尤为重要，但过大的支撑力会拉扯颈椎，使颈部受到过大拉伸，因人体的复杂性及对外力敏感度和耐受性有个体差异。头颈最大表面压力与头颈平均压力比较，即头颈最大表面压力与头颈平均压力的差值可作为其中一项触觉舒适度指标，而枕头接触面积与颅顶和枕骨表面面积的差值可作为另一项触觉舒适度指标。触觉舒适度指标可包含多个项。
颈椎水平角是颈椎的总体轴线与水平面的夹角，上颈椎角是C1、C2节颈椎的轴线与C3、C4节颈椎的轴线；下颈椎角是C3、C4和C5、C6、C7节颈椎轴线的夹角；这些角与与加载前的青少年头颈3D模型相应的参数进行比较即计算他们之间的对应的差值，可作为脊柱对线指标，包括多个差值(即颈椎水平角差值、上颈椎角差值、下颈椎角差值)。
各层颈椎及椎间盘的最大应力代表颈椎的受力情况，应力过大容易造成颈椎疾病，还有可能影响颈椎附近的软组织和血液流动等，可直接作为脊柱内部负荷指标。
所述步骤205具体包括：
根据触觉舒适度指标和脊柱对线指标调整所述枕头模型的高度和刚度；
根据脊柱内部负荷指标和脊柱对线指标调整所述枕头模型的局部颈部和颅底承载区的高度及刚度。
需要说明的是，不仅可以调整所述枕头模型的枕头设计参数(高度、曲线等)，还可以调整枕头模型的枕头材料参数(包括硬度、回弹性能等)。
根据各种指标调整枕头的参数是指根据各种指标与枕头参数的关系进行调整，即当改变枕头参数的时候，各种指标也会随着枕头参数的改变而相应地改变，通过多次调节枕头参数，可以使得各个指标达到最优值。具体地，可根据各种指标与枕头参数的关系设置相应的关系式，使得计算机可根据此关系式对枕头参数进行相应的调整，即把获取到的各种指标代入关系式，得出枕头目标参数值，然后将枕头的参数修改为所述枕头目标参数值。
步骤205也可描述为先改动枕头高度和刚度的配搭，并使触觉舒适度指标与脊柱对线指标中的颈椎水平角达标；再改动枕头的局部颈部与颅底承载区(枕头凸点与凹点位置)的高度及刚度，使其他指标，尤其上颈椎角与下颈椎角达标。
与触觉舒适度指标相关的参量，头颈最大表面压力与头颈平均压力比较，头颈平均压力的计算方法为该年龄青年的标准头颅重量除以颅顶与枕骨的表面面积；枕头接触面积与颅顶和枕骨表面面积比较；
与脊柱对线指标相关的参量，包括颈椎水平角、上颈椎角、下颈椎角，与原来尚没进行加载仿真的模型对线比较，因相关模型在生成和影像扫描时已如上述步骤，把对线控制在参考标准范围内；
脊柱内部负荷指标没有参考值，以绝对值分析。
触觉舒适度与脊柱对线指标以贴近标准值为佳，在优化设计时使指标与标准值之差距小于预设阈值；脊柱内部负荷指标则以小为佳。
以上是对本发明实施例提供的一种青少年枕生物力学性能分析及设计优化方法的另一个实施例进行详细的描述，以下将对本发明实施例提供的一种青少年枕生物力学性能分析及设计优化方法的另一个实施例进行详细的描述。
请参阅图3，本发明实施例提供的一种青少年枕生物力学性能分析及设计优化方法的另一个实施例，包括：
301：加载枕头模型和青少年头颈3D模型，对所述青少年头颈3D模型的仰卧状态进行动态模拟并计算对应的生物力学参数；
302：将所述生物力学参数与预设的生物力学标准值比较并获得枕头生物力学性能评估指数；
303：根据所述枕头生物力学性能评估指数调整枕头模型的参数。
304：根据调整后的所述枕头模型的参数生成枕头模型，并循环执行301至303，直到检测到所述枕头生物力学性能评估指数达到预设的优化标准值。
305：根据调整后的枕头模型的参数生产相应的枕头。
需要说明的是，
步骤301中的对所述青少年头颈3D模型的仰卧状态进行动态模拟并计算对应的生物力学参数具体包括：
设置所述青少年头颈3D模型的模拟重力参数并进行动态模拟，使得所述悬空的青少年头颈3D模型自由落下并与所述枕头模型和所述床板模型接触，并获得头颈最大表面压力和枕头接触面积、颈椎水平角、上颈椎角、下颈椎角、各层颈椎及椎间盘的最大应力。
所述枕头生物力学性能评估指数具体包括触觉舒适度指标、脊柱对线指标、脊柱内部负荷指标；
步骤302具体包括：
计算所述头颈最大表面压力与头颈平均压力的差值为第一差值，计算所述枕头接触面积与颅顶和枕骨表面面积的差值为第二差值，将所述第一差值和所述第二差值作为触觉舒适度指标；
将所述颈椎水平角、所述上颈椎角、所述下颈椎角与加载前的青少年头颈3D模型相应的参数进行差值计算并获得脊柱对线指标；
将所述各层颈椎及椎间盘的最大应力作为脊柱内部负荷指标。
步骤303具体包括：
根据触觉舒适度指标和脊柱对线指标调整所述枕头模型的高度和刚度；
根据脊柱内部负荷指标和脊柱对线指标调整所述枕头模型的局部颈部和颅底承载区的高度及刚度。
步骤304具体包括：
根据调整后的所述枕头模型的高度、刚度、局部颈部和颅底承载区的高度及局部颈部和颅底承载区的刚度生成新的枕头模型；
加载所述新的枕头模型并执行步骤301至303，直到检测到所述触觉舒适度指标、所述脊柱对线指标和所述脊柱内部负荷指标达到预设的标准值。
以上是对本发明实施例提供的一种青少年枕生物力学性能分析及设计优化方法的另一个实施例进行详细的描述，以下将对本发明实施例提供的一种青少年枕生物力学性能分析及设计优化装置的一个实施例进行详细的描述。
请参阅图4，本发明实施例提供的一种青少年枕生物力学性能分析及设计优化装置的一个实施例，根据上述的一种青少年枕生物力学性能分析及设计优化方法进行分析，包括：
仿真计算模块403，用于加载枕头模型和青少年头颈3D模型，对所述青少年头颈3D模型的仰卧状态进行动态模拟并计算对应的生物力学参数；
通过计算机有限元模拟方法，向所述青少年头颈和枕头3D模型附于材料属性、加载边界条件和初始状态，实现在枕头上仰睡的生物力学仿真计算；
参数分析模块404，用于将所述生物力学参数与预设的生物力学标准值比较并获得枕头生物力学性能评估指数；
设计调整模块405，用于根据所述枕头生物力学性能评估指数调整枕头模型的参数。
迭代设计程序模块406，用于根据调整后的所述枕头模型的参数生成枕头模型，并循环执行仿真计算模块403、参数分析模块404、设计调整模块405，直到检测到所述枕头生物力学性能评估指数达到预设的优化标准值；
将调整后的所述青少年枕力学模型参数与模型建立模块中的青少年枕力学模型参数进行替换处理，并循环执行仿真计算模块、参数分析模块、设计调整模块，直到尽可能多项评估指数都达到其优化标准。
青少年头颈模型建立模块401，用于根据青少年头颈临床断层影像数据建立青少年头颈3D模型；
枕头模型建立模块402，用于根据设计图或实物，以软件进行三维建模或逆向工程建模生成枕头模型。
青少年头颈模型建立模块401具体包括：
图像获取单元407，用于获取青少年头颈结构的扫描影像图片；
人体模型几何重建单元408，用于根据所述扫描影像图片建立青少年头颈结构的立体的头颅模型、脊椎模型、椎间盘模型、脑部模型和包裹软组织模型；
根据所述扫描影像图片建立青少年头颈结构的头颅、脊椎、脑部和软组织模型，国家青少年人体尺寸标准,构建青少年头颈3D模型数据库。
缩放合成单元409，用于根据预设的人体尺寸参数对所述头颅模型、所述脊椎模型、所述椎间盘模型、所述脑部模型和所述包裹软组织模型进行缩放并合成青少年头颈3D模型。
枕头模型建立模块402具体包括：
枕头模型几何重建单元410，用于根据设计图，以计算辅助设计软件进行三维建模，或根据现有实物，通过逆向工程建模方法，以3D扫描仪对其进行扫描，并以计算器辅助设计软件对扫描结果的点云数据进行三维重建和参数化处理。
根据设计图，以计算辅助设计软件进行三维建模；或根据现有实物，通过逆向工程建模方法，以3D扫描仪对其进行扫描，并以计算器辅助设计软件对扫描结果的点云数据(Point cloud)进行三维重建和参数化处理；
仿真计算模块403具体包括：
材料属性单元411，用于根据过往尸体实验的相关数据附于人体各部份的材料属性；在枕头模型方面，根据枕头的使用材料规格附于并在步骤15进行优化；
枕头模型加载单元412，用于加载枕头模型和床板模型并将所述枕头模型设置于所述床板模型上；
头颈模型加载单元413，用于加载青少年头颈3D模型并将所述青少年头颈3D模型悬空设置于所述枕头模型上。
初始化各模型的初始相对位置，包括枕头模型应置放在床板模型上并固定、青少年头颈模型与枕头模型以枕头之颈部支撑点作横向对位、人体模型的初始位置应悬空在枕头和床板模型上；
仿真计算模块403还包括：
动态模拟单元414，用于设置所述青少年头颈3D模型的模拟重力参数并进行动态模拟，使得所述悬空的青少年头颈3D模型自由落下并与所述枕头模型和所述床板模型接触，并获得头颈最大表面压力和枕头接触面积、颈椎水平角、上颈椎角、下颈椎角、各层颈椎及椎间盘的最大应力。
设置青少年头颈3D模型的模拟重力参数，使得所述悬空的青少年头颈模型自由落下并与枕头和床板接触。
所述枕头生物力学性能评估指数具体包括触觉舒适度指标、脊柱对线指标、脊柱内部负荷指标；
参数分析模块404具体使用有限元分析软件，对已设置的单元进行生物力学仿真计算，
参数分析模块404具体包括：
触觉舒适度指标分析单元415，用于计算所述头颈最大表面压力与头颈平均压力的差值为第一差值，计算所述枕头接触面积与颅顶和枕骨表面面积的差值为第二差值，将所述第一差值和所述第二差值作为触觉舒适度指标；
脊柱对线指标分析单元416，用于将所述颈椎水平角、所述上颈椎角、所述下颈椎角与加载前的青少年头颈3D模型相应的参数进行差值计算并获得脊柱对线指标；
脊柱内部负荷指标分析单元417，用于将所述各层颈椎及椎间盘的最大应力作为脊柱内部负荷指标。
设计调整模块405具体包括：
第一枕头模型调整单元418，用于根据触觉舒适度指标和脊柱对线指标调整所述枕头模型的高度和刚度；
第一枕头模型局部调整单元419，用于根据脊柱内部负荷指标和脊柱对线指标调整所述枕头模型的局部颈部和颅底承载区的高度及刚度。
设计调整模块405具体包括：
第二枕头模型调整单元420，用于根据触觉舒适度指标和脊柱对线指标调整所述枕头模型的高度和刚度；
第二枕头模型局部调整单元421，用于根据脊柱内部负荷指标和脊柱对线指标调整所述枕头模型的局部颈部和颅底承载区的高度及刚度；
迭代设计程序模块406具体包括：
新生成枕头模型单元422，用于根据调整后的所述枕头模型的高度、刚度、局部颈部和颅底承载区的高度及局部颈部和颅底承载区的刚度生成新的枕头模型；
循环单元423，用于加载所述新的枕头模型并执行仿真计算模块、参数分析模块、设计调整模块，直到检测到所述触觉舒适度指标、所述脊柱对线指标和所述脊柱内部负荷指标达到预设的标准值。
本发明实施例还包括枕头生产模块424，用于根据调整后的枕头模型的参数生产相应的枕头。
所述图像获取单元407在扫描影像图片过程中，受扫描的青少年躺在特制床板上，用于控制与标准化脊柱对线。
所述特制板床表面有独特形状，所述特制板床的制备方法如下：
受试者需在注满高矿物水的水池中浮卧，使得受试者浮卧于高浮力的水面上；
通过3D扫描仪扫描浮卧的受试者背部，记录所述受试者背部形状并根据所述受试者背部形状建造特制床板，使得所述特制床板的表面与所述受试者背部形状贴合。
或
特制床板表面有独特形状，以使受试者的脊柱在仰卧时保持在最放松的生理曲线状态；
受试者需在水池中浮卧，而且水池内注满高矿物水，以使受试者浮卧于高浮力的水面上，脊柱处于最放松的生理曲线状态；
通过3D扫描仪扫描浮卧的受试者背部，并以此形状建造特制床板。
需要说明的是，有限元模型逐渐成为研究儿童头颈部生物力学的重要手段，其可以可重复使用，并且能用于颅脑应力、应变及其他各种相关特征参数的研究。在计算机仿真(有限元模拟)软件的帮助下，可以方便的进行大量的有限元数学计算和模拟，采用物理学和人体工程学的方法来计算人体肌肉和骨骼所受的力，评估不同枕头对头颈生物力学的影响，不但可以提供其它实验无法测量的身体内部参数，还可以客观地评价个别外在或内在因素的影响及影响程度，而且可以预测不同枕头的性能，通过这样的分析能够帮助研发团队在设计枕头时，按照青少年生物力学原则设计枕头的各项参数。颅颈压力和颈椎对线与枕头的高度密切相关，并且会影响睡眠质量。我们的研究结果为枕头高度对头颈复合结构的生物力学的影响提供了定量和客观的评价，可以应用在枕头的设计和枕头的选用领域。
检索文献发现，研究正常的成年人脊椎对线的报道比较多，对青少年的脊椎对线的研究报道却非常有限。头颈部的有限元计算机模型由脊椎和头部有限元通过模拟的头颅、颈椎、椎间盘、外包软组织构成。在建模过程中，要科学的对各个部分的力学性质赋值，达到使模型能最大程度仿真人体的真实数据的目标。
本研究使用简化的有限元模拟模型，这种方法相比于活体实验和非侵入性试验具有显著的优势，能够揭示人体内部的受力状况。本研究从医院获取了一名4岁大男童(从30多张图片中筛选出来)的身体结构计算机扫描影象图片，男童的头颅和脊椎没有畸形和创伤，计算机扫描影象层距为1mm，分辨率为512×512。跟据计算机扫描影象，利用计算机建模软件重建男童的头颅、脊椎、脑部和软组织模型。根据不同年龄段建立模型，对年龄分段的依据参考了《GB/T 26158-2010中国未成年人人体尺寸》和《GB/T22187-2008/ISO 15535:2003建立人体测量数据库的一般要求》中对青少年年龄进行分段的方法。模型经过简化后进行缩放，从而建成了4-6、7-10及11-12岁大的男童计算机3D模型。使用手持式3D扫描仪扫描枕头的几何尺寸，并使用软件建立枕头的3D力学模型。
重建后的模型导入有限元软件Abaqus进行装配和单元划分，身体不同部份的材料属性按以往的文献输入。枕头会置放于与头颈曲线最贴近的地方，儿童身体模型会施加重力，让其躺在枕头模型上。
需要说明的是，本发明实施例使用青少年头颈部生物力学三维计算机模型，构建儿童青少年枕的三维计算机模型，模拟计算出儿童青少年枕的生物力学参数，通过对参数进行比较和分析，评价儿童青少年用枕头的生物力学性能。
本发明实施例具有如下优点：
1)实验条件可控
2)参数化各指标，客观呈现结论
3)将所有因素考虑在内，能够系统、客观计算出儿童青少年用枕头的生物力学性能。
a)本技术属于跨界应用，人体三维仿真技术应用在如汽车事故的人体损伤研究等领域比较广泛，迄今为止，暂未发现将其用于枕头生物力学计算领域。
b)枕头的生物力学性能的研究目前比较少，尤其是儿童青少年。
c)本技术研究了儿童青少年的头颈部结构和特点，并建立了三维计算机模型。
d)本技术量化了儿童青少年枕的生物力学参数，通过建立模型，能够计算出各参数，并予以比较，评估儿童儿童青少年用枕头的生物力学性能。
需要说明的是，本发明具有如下优势：有限元模型可以可重复使用，并且能用于颅脑应力、应变及其他各种相关特征参数的研究。在计算机仿真(有限元模拟)软件的帮助下，可以方便的进行大量的有限元数学计算和模拟，采用物理学和人体工程学的方法来计算人体肌肉和骨骼所受的力，评估不同枕头对头颈生物力学的影响，不但可以提供其它实验无法测量的身体内部参数，还可以客观地评价个别外在或内在因素的影响及影响程度，而且可以预测不同枕头的性能，通过这样的分析能够对头颈复合结构的生物力学性能进行定量和客观的评价，可以应用在枕头的设计和枕头的选用领域。
以上是对本发明实施例提供的一种青少年枕生物力学性能分析及设计优化装置的一个实施例进行详细的描述，以下将对本发明实施例提供的一种青少年枕生物力学性能分析及设计优化方法的一个应用例进行详细的描述。
请参阅图5，本发明实施例提供的一种青少年枕生物力学性能分析及设计优化方法的一个应用例，包括：
501、根据青少年头颈临床断层影像数据建立青少年头颈3D模型；
502、根据国家青少年人体尺寸标准对501所述3D几何模型进行缩放，以标准化并生成不同年龄段的几何模型；
503、招请多个青少年重复进行501和502，以构建足够样本量的青少年头颈3D模型数据库；
504、在仿真平台上导入503所建的人体模型和枕头设计模型；
505、设置计算仿真平台所述的参数或设定，包括材料属性、加载条件和初始状态等；
506、运行计算仿真平台，计算相关生物力学参量。
步骤501中建立青少年头颈3D模型過程具体包括：
获取青少年头颈结构的扫描影像图片；在影像扫描的过程中，受试的青少年必需躺在特制床板上，用以控制与标准化脊柱对线；
步骤501中建立青少年头颈3D模型具体包括：
根据所述扫描影像图片建立青少年头颈结构的头颅、脊椎、脑部和软组织模型
步骤502中根据标准缩放模型具体包括：
国家青少年人体尺寸标准的为中华人民共和国国家标准,中国未成年人人体尺寸(GB/T 26158-2010)及其修正和更新档案；并根据此标准，对所述青少年头颈3D模型进行缩行，用以生成及标准化不同年龄段的3D模型；
步骤505中所述之平台参数设定具体包括:
设置所述3D人体与枕头模型的材料参数，包括密度、刚度和泊松比；
设置所述计算模拟平台的初始状态，包括枕头模型应置放在床板模型上并固定、青少年头颈模型与枕头模型以枕头之颈部支撑点作横向对位、人体模型的初始位置应悬空在枕头和床板模型上；
设置所述计算模拟平台的加载条件，包括模拟重力参数，使得所述悬空的青少年头颈模型自由落下并与枕头和床板接触；
以上是对本发明实施例提供的一种青少年枕生物力学性能分析及设计优化方法的一个应用例进行详细的描述，以下将对本发明实施例提供的一种青少年枕生物力学性能分析及设计优化方法的另一个应用例进行详细的描述。
请参阅图6，本发明实施例提供的一种青少年枕生物力学性能分析及设计优化方法的另一个应用例，包括：
601、根据设计图或实物，以软件进行三维建模或逆向工程建立枕头的3D模型；
602、导入枕头模型到仿真平台，进行仿真计算；
603、根据生物力学参量，制定相关指标；
604、对枕头材料进行迭代设计程序，如触觉舒适度指标未达标，调整材料属性，重复602到603直至达标；
605、对枕头高度进行迭代设计程序，如颈椎水平角未达标，调整枕头高度，重复602到603直至达标；
606、对枕头局部承载区的高度进行迭代设计程序，如上颈椎角、下颈椎角未达标，调整枕头局部承载区的高度，重复602到603直至达标；
607、复检是否所有指标达标，如非，根据参量调整各设计元素和参数的配对；
608、完成设计优化。
步骤601中建立青少年枕力学模型具体包括：
根据设计图，以计算辅助设计软件进行三维建模；或根据现有实物，通过逆向工程建模方法，以3D扫描仪对其进行扫描，并以计算器辅助设计软件对扫描结果的点云数据(Point cloud)进行三维重建和参数化处理；
步骤603所述之生物力学参量具体包括：
根据所述的模拟，计算头颈最大表面压力、枕头接触面积、颈椎水平角、上颈椎角、下颈椎角、各层颈椎及椎间盘的最大应力；
根据所述的生物力学性能评估，头颈最大表面压力和枕头接触面积代表触觉舒适度指标；颈椎水平角、上颈椎角、下颈椎角代表脊柱对线指标；各层颈椎及椎间盘的最大应力代表脊柱内部负荷指标；
需要说明的是，枕头最大压力为枕头和软组织间的最大接触压力，压力越大，软组织和皮肤越容易感到不适，压力过大会间接使软组织变形过大，但是枕头作为一个支撑物，应具有适当的压力数值；接触面积与最大压力有关，枕头的接触面设计如果能均衡地分散过度集中的压力，则有利于使同一支撑力下的接触压力最小；头颅的最大上移距离、颈椎水平角、上颈椎角、下颈椎角均代表枕头对维持颈椎对线的参数，目前为止，还没有发现讨论睡眠最优颈椎对线的充足的文献支持，本研究以仰躺时脊柱保持最放松的生理弧度为准；颈椎水平角是颈椎的总体轴线与水平面的夹角，上颈椎角是C1、C2节颈椎的轴线与C3、C4节颈椎的轴线；下颈椎角是C3、C4和C5、C6、C7节颈椎轴线的夹角；各层颈椎及椎间盘的最大应力代表颈椎的受力情况，应力过大容易造成颈椎疾病，还有可能影响颈椎附近的软组织和血液流动等；
步骤604所述之指标，具体包括：
与触觉舒适度指标相关的参量，头颈最大表面压力与头颈平均压力比较，头颈平均压力的计算方法为该年龄青年的标准头颅重量除以颅顶与枕骨的表面面积；枕头接触面积与颅顶和枕骨表面面积比较；
与脊柱对线指标相关的参量，包括颈椎水平角、上颈椎角、下颈椎角，与原来尚没进行加载仿真的模型对线比较，因相关模型在生成和影像扫描时已如要求3所述，把对线控制在参考标准范围内；
脊柱内部负荷指标没有参考值，以绝对值分析；
步骤605,606,607所述之达标，具体包括：
触觉舒适度与脊柱对线指标以贴近标准值为佳，在优化设计时使指标与标准值之差距小于预设阈值；脊柱内部负荷指标则以小为佳；
此外，上述的青少年头颈结构扫描影像图片是小孩在医院用CT机，或者磁共振检查时拍摄的医学图片。此处的青少年头颈结构扫描影像图片并不是特例，而是一般小孩都可以进行扫描而得出的青少年头颈结构扫描影像图片，进而可以根据每个人自己的头颈结构扫描影像图片定制自己的个人舒适枕头，也可以根据大部分青少年的青少年头颈结构扫描影像图片获得平均参数并用于一般的分析。
需要说明的是，枕头模型为青少年定制的模型，材料参数选择不同于成年人用的枕头；枕头高度和曲线设计也与成年人不同(但是都是B型枕)。
以上是对本发明实施例提供的一种青少年枕生物力学性能分析方法的另一个应用例的详细的描述，以下将对本发明实施例提供的一种采用计算仿真技术的青少年枕生物力学性能分析及设计优化装置的一个应用例做详细的描述。
请参阅图7，本发明实施例提供一种采用计算仿真技术的青少年枕生物力学性能分析及设计优化装置的一个应用例，根据上述的采用计算仿真技术的青少年枕生物力学性能分析及设计优化方法进行分析，包括：
模型建立模块701，用于根据青少年头颈结构影像数据建立青少年头颈3D模型，并结合国家青少年人体尺寸标准,构建模型数据库；另外，根据3D扫描数据和计算器辅助设计软件建立青少年枕模型；
仿真计算模块702，通过计算器有限元模拟方法，向所述青少年头颈和枕头3D模型附于材料属性、加载边界条件和初始状态，实现在枕头上仰睡的生物力学仿真计算；
参数分析模块703，用于根据所述生物力学参数及生物力学参数与枕头性能之间的关系公式得出枕头生物力学性能评估指数；
设计调整模块704，用于根据所述枕头生物力学性能评估指数调整所述青少年枕力学模型的模型参数。
采用计算仿真技术的青少年枕生物力学性能分析及设计优化平台还包括：
迭代设计程序模块705，用于将调整后的所述青少年枕力学模型参数与模型建立模块中的青少年枕力学模型参数进行替换处理，并循环执行参数计算模块、参数分析模块、枕头调整模块，直到尽可能多项评估指数都达到其优化标准。
模型建立模块701具体包括：
图像获取单元706，用于获取青少年头颈结构的扫描影像图片；在影像扫描的过程中，受试的青少年必需躺在特制床板上，用以控制与标准化脊柱对线；
人体模型几何重建单元707，用于根据所述扫描影像图片建立青少年头颈结构的头颅、脊椎、脑部和软组织模型，国家青少年人体尺寸标准,构建青少年头颈3D模型数据库；
枕头模型几何重建单元708，用于根据设计图，以计算辅助设计软件进行三维建模；
枕头模型几何重建单元708具体还包括：
3D扫描仪，用于根据现有实物，通过逆向工程建模方法，以3D扫描仪对其进行扫描，并以计算器辅助设计软件对扫描结果的点云数据(Point cloud)进行三维重建和参数化处理；
仿真计算模块702包括：
材料属性单元709，用于根据过往尸体实验的相关数据附于人体各部份的材料属性；在枕头模型方面，根据枕头的使用材料规格附于并进行优化；
加载条件单元710，用于模拟重力参数，使得所述悬空的青少年头颈模型自由落下并与枕头和床板接触；
初始状态单元711，用于初始化各模型的初始相对位置，包括枕头模型应置放在床板模型上并固定、青少年头颈模型与枕头模型以枕头之颈部支撑点作横向对位、人体模型的初始位置应悬空在枕头和床板模型上；
计算单元712，使用有限元分析软件，对已设置的单元进行生物力学仿真计算；
参数分析模块703包括：
参数提取单元713,用于提取相关的计算模拟参数，包括头颈最大表面压力、枕头接触面积、颈椎水平角、上颈椎角、下颈椎角、各层颈椎及椎间盘的最大应力；
指标分析单元714，用于根据提取参数与参考值，制定生物力学指标，包括:触觉舒适度指标，头颈最大表面压力与头颈平均压力比较，头颈平均压力的计算方法为该年龄青年的标准头颅重量除以颅顶与枕骨的表面面积；枕头接触面积与颅顶和枕骨表面面积比较；
脊柱对线指标，包括颈椎水平角、上颈椎角、下颈椎角，与原来尚没进行加载仿真的模型对线比较；
脊柱内部负荷指标没有参考值，以绝对值分析；
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (25)
1.一种青少年枕生物力学性能分析及设计优化方法，其特征在于，包括：
S1：加载枕头模型和青少年头颈3D模型，对所述青少年头颈3D模型的仰卧状态进行动态模拟并计算对应的生物力学参数；
S2：将所述生物力学参数与预设的生物力学标准值比较并获得枕头生物力学性能评估指数；
S3：根据所述枕头生物力学性能评估指数调整枕头模型的参数。
2.根据权利要求1所述的一种青少年枕生物力学性能分析及设计优化方法，其特征在于，所述步骤S3之后还包括：
S4：根据调整后的所述枕头模型的参数生成枕头模型，并循环执行S1至S3，直到检测到所述枕头生物力学性能评估指数达到预设的优化标准值。
3.根据权利要求1所述的一种青少年枕生物力学性能分析及设计优化方法，其特征在于，所述步骤S1之前还包括：
S01：根据青少年头颈临床断层影像数据建立青少年头颈3D模型。
4.根据权利要求1所述的一种青少年枕生物力学性能分析及设计优化方法，其特征在于，所述步骤S1之前还包括：
S02：根据设计图或实物，以软件进行三维建模或逆向工程建模生成枕头模型。
5.根据权利要求3所述的一种青少年枕生物力学性能分析及设计优化方法，其特征在于，所述步骤S01具体包括：
获取青少年头颈结构的扫描影像图片；
根据所述扫描影像图片建立青少年头颈结构的立体的头颅模型、脊椎模型、椎间盘模型、脑部模型和包裹软组织模型；
根据预设的人体尺寸参数对所述头颅模型、所述脊椎模型、所述椎间盘模型、所述脑部模型和所述包裹软组织模型进行缩放并合成青少年头颈3D模型。
6.根据权利要求1所述的一种青少年枕生物力学性能分析及设计优化方法，其特征在于，所述步骤S1中的加载枕头模型和青少年头颈3D模型具体包括：
加载枕头模型和床板模型并将所述枕头模型设置于所述床板模型上；
加载青少年头颈3D模型并将所述青少年头颈3D模型悬空设置于所述枕头模型上。
7.根据权利要求6所述的一种青少年枕生物力学性能分析及设计优化方法，其特征在于，所述步骤S1中的对所述青少年头颈3D模型的仰卧状态进行动态模拟并计算对应的生物力学参数具体包括：
设置所述青少年头颈3D模型的模拟重力参数并进行动态模拟，使得所述悬空的青少年头颈3D模型自由落下并与所述枕头模型和所述床板模型接触，并获得头颈最大表面压力和枕头接触面积、颈椎水平角、上颈椎角、下颈椎角、各层颈椎及椎间盘的最大应力。
8.根据权利要求7所述的一种青少年枕生物力学性能分析及设计优化方法，其特征在于，所述枕头生物力学性能评估指数具体包括触觉舒适度指标、脊柱对线指标、脊柱内部负荷指标；所述步骤S2具体包括：
计算所述头颈最大表面压力与头颈平均压力的差值为第一差值，计算所述枕头接触面积与颅顶和枕骨表面面积的差值为第二差值，将所述第一差值和所述第二差值作为触觉舒适度指标；
将所述颈椎水平角、所述上颈椎角、所述下颈椎角与加载前的青少年头颈3D模型相应的参数进行差值计算并获得脊柱对线指标；
将所述各层颈椎及椎间盘的最大应力作为脊柱内部负荷指标。
9.根据权利要求8所述的一种青少年枕生物力学性能分析及设计优化方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：
根据触觉舒适度指标和脊柱对线指标调整所述枕头模型的高度和刚度；
根据脊柱内部负荷指标和脊柱对线指标调整所述枕头模型的局部颈部和颅底承载区的高度及刚度。
10.根据权利要求2所述的一种青少年枕生物力学性能分析及设计优化方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：
根据触觉舒适度指标和脊柱对线指标调整所述枕头模型的高度和刚度；
根据脊柱内部负荷指标和脊柱对线指标调整所述枕头模型的局部颈部和颅底承载区的高度及刚度；
所述步骤S4具体包括：
根据调整后的所述枕头模型的高度、刚度、局部颈部和颅底承载区的高度及局部颈部和颅底承载区的刚度生成新的枕头模型；
加载所述新的枕头模型并执行步骤S1至S3，直到检测到所述触觉舒适度指标、所述脊柱对线指标和所述脊柱内部负荷指标达到预设的标准值。
11.根据权利要求1所述的一种青少年枕生物力学性能分析及设计优化方法，其特征在于，所述步骤S3之后还包括：
根据调整后的枕头模型的参数生产相应的枕头。
12.一种青少年枕生物力学性能分析及设计优化装置，根据如权利要求1至11中任意一项所述的一种青少年枕生物力学性能分析及设计优化方法进行分析，其特征在于，包括：
仿真计算模块，用于加载枕头模型和青少年头颈3D模型，对所述青少年头颈3D模型的仰卧状态进行动态模拟并计算对应的生物力学参数；
参数分析模块，用于将所述生物力学参数与预设的生物力学标准值比较并获得枕头生物力学性能评估指数；
设计调整模块，用于根据所述枕头生物力学性能评估指数调整枕头模型的参数。
13.根据权利要求12所述的一种青少年枕生物力学性能分析及设计优化装置，其特征在于，还包括：
迭代设计程序模块，用于根据调整后的所述枕头模型的参数生成枕头模型，并循环执行仿真计算模块、参数分析模块、设计调整模块，直到检测到所述枕头生物力学性能评估指数达到预设的优化标准值。
14.根据权利要求12所述的一种青少年枕生物力学性能分析及设计优化装置，其特征在于，还包括：
青少年头颈模型建立模块，用于根据青少年头颈临床断层影像数据建立青少年头颈3D模型。
15.根据权利要求12所述的一种青少年枕生物力学性能分析及设计优化装置，其特征在于，还包括：
枕头模型建立模块，用于根据设计图或实物，以软件进行三维建模或逆向工程建模生成枕头模型。
16.根据权利要求14所述的一种青少年枕生物力学性能分析及设计优化装置，其特征在于，所述青少年头颈模型建立模块具体包括：
图像获取单元，用于获取青少年头颈结构的扫描影像图片；
人体模型几何重建单元，用于根据所述扫描影像图片建立青少年头颈结构的立体的头颅模型、脊椎模型、椎间盘模型、脑部模型和包裹软组织模型；
缩放合成单元，用于根据预设的人体尺寸参数对所述头颅模型、所述脊椎模型、所述椎间盘模型、所述脑部模型和所述包裹软组织模型进行缩放并合成青少年头颈3D模型。
17.根据权利要求15所述的一种青少年枕生物力学性能分析及设计优化装置，其特征在于，所述枕头模型建立模块具体包括：
枕头模型几何重建单元，用于根据设计图，以计算辅助设计软件进行三维建模，
或
根据现有实物，通过逆向工程建模方法，以3D扫描仪对其进行扫描，并以计算器辅助设计软件对扫描结果的点云数据进行三维重建和参数化处理。
18.根据权利要求12所述的一种青少年枕生物力学性能分析及设计优化装置，其特征在于，所述仿真计算模块具体包括：
枕头模型加载单元，用于加载枕头模型和床板模型并将所述枕头模型设置于所述床板模型上；
头颈模型加载单元，用于加载青少年头颈3D模型并将所述青少年头颈3D模型悬空设置于所述枕头模型上。
19.根据权利要求12所述的一种青少年枕生物力学性能分析及设计优化装置，其特征在于，所述仿真计算模块还包括：
动态模拟单元，用于设置所述青少年头颈3D模型的模拟重力参数并进行动态模拟，使得所述悬空的青少年头颈3D模型自由落下并与所述枕头模型和所述床板模型接触，并获得头颈最大表面压力和枕头接触面积、颈椎水平角、上颈椎角、下颈椎角、各层颈椎及椎间盘的最大应力。
20.根据权利要求12所述的一种青少年枕生物力学性能分析及设计优化装置，其特征在于，所述枕头生物力学性能评估指数具体包括触觉舒适度指标、脊柱对线指标、脊柱内部负荷指标；所述参数分析模块具体包括：
触觉舒适度指标分析单元，用于计算所述头颈最大表面压力与头颈平均压力的差值为第一差值，计算所述枕头接触面积与颅顶和枕骨表面面积的差值为第二差值，将所述第一差值和所述第二差值作为触觉舒适度指标；
脊柱对线指标分析单元，用于将所述颈椎水平角、所述上颈椎角、所述下颈椎角与加载前的青少年头颈3D模型相应的参数进行差值计算并获得脊柱对线指标；
脊柱内部负荷指标分析单元，用于将所述各层颈椎及椎间盘的最大应力作为脊柱内部负荷指标。
21.根据权利要求12所述的一种青少年枕生物力学性能分析及设计优化装置，其特征在于，所述设计调整模块具体包括：
第一枕头模型调整单元，用于根据触觉舒适度指标和脊柱对线指标调整所述枕头模型的高度和刚度；
第一枕头模型局部调整单元，用于根据脊柱内部负荷指标和脊柱对线指标调整所述枕头模型的局部颈部和颅底承载区的高度及刚度。
22.根据权利要求13所述的一种青少年枕生物力学性能分析及设计优化装置，其特征在于，所述设计调整模块具体包括：
第二枕头模型调整单元，用于根据触觉舒适度指标和脊柱对线指标调整所述枕头模型的高度和刚度；
第二枕头模型局部调整单元，用于根据脊柱内部负荷指标和脊柱对线指标调整所述枕头模型的局部颈部和颅底承载区的高度及刚度；
所述迭代设计程序模块具体包括：
新生成枕头模型单元，用于根据调整后的所述枕头模型的高度、刚度、局部颈部和颅底承载区的高度及局部颈部和颅底承载区的刚度生成新的枕头模型；
循环单元，用于加载所述新的枕头模型并执行仿真计算模块、参数分析模块、设计调整模块，直到检测到所述触觉舒适度指标、所述脊柱对线指标和所述脊柱内部负荷指标达到预设的标准值。
23.根据权利要求12所述的一种青少年枕生物力学性能分析及设计优化装置，其特征在于，还包括：
枕头生产模块，用于根据调整后的枕头模型的参数生产相应的枕头。
24.根据权利要求16所述的一种青少年枕生物力学性能分析及设计优化装置，其特征在于，所述图像获取单元在扫描影像图片过程中，受扫描的青少年躺在特制床板上，用于控制与标准化脊柱对线。
25.根据权利要求24所述的一种青少年枕生物力学性能分析及设计优化装置，其特征在于，所述特制板床表面有独特形状，所述特制板床的制备方法如下：
受试者需在注满高矿物水的水池中浮卧，使得受试者浮卧于高浮力的水面上；
通过3D扫描仪扫描浮卧的受试者背部，记录所述受试者背部形状并根据所述受试者背部形状建造特制床板，使得所述特制床板的表面与所述受试者背部形状贴合。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/CN2017/071917 WO2018133029A1 (zh) | 2017-01-20 | 2017-01-20 | 一种青少年枕生物力学性能分析及设计优化方法及装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107077522A true CN107077522A (zh) | 2017-08-18 |
Family
ID=59613973
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201780000081.7A Pending CN107077522A (zh) | 2017-01-20 | 2017-01-20 | 一种青少年枕生物力学性能分析及设计优化方法及装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107077522A (zh) |
| WO (1) | WO2018133029A1 (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108154415A (zh) * | 2017-11-30 | 2018-06-12 | 浙江丝里伯睡眠科技股份有限公司 | 一种高低软硬可调多功能枕头匹配系统 |
| CN108433476A (zh) * | 2018-03-13 | 2018-08-24 | 李世洁 | 人体工学枕头、设计方法及其制作工艺 |
| CN110025183A (zh) * | 2019-04-26 | 2019-07-19 | 王中林 | 多分区个性化形态调节智能保健枕 |
| CN111195167A (zh) * | 2020-01-13 | 2020-05-26 | 科大讯飞股份有限公司 | 头型矫正方法、头型矫正装置以及枕头 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111339582B (zh) * | 2020-04-29 | 2023-03-31 | 西安增材制造国家研究院有限公司 | 一种头枕主体结构的三维模型创建方法 |
| DE102020117351A1 (de) * | 2020-07-01 | 2022-01-05 | Motesque GmbH & Co. KG | Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln eines Polsterelementes aus einer Menge von verschiedenen Polsterelementen |
| CN113688718B (zh) * | 2021-08-23 | 2024-06-07 | 安徽农业大学 | 一种基于枕头有限元分析的无干扰自适应睡姿识别方法 |
| CN117251484B (zh) * | 2023-10-25 | 2024-04-02 | 广东省新黄埔中医药联合创新研究院 | 一种仰卧拔伸牵引手法检测评估方法、装置及电子设备 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070093998A1 (en) * | 2002-12-30 | 2007-04-26 | Fouad El-Baroudi | Method for biomehcanically simulating of a set of osseous joints |
| CN105303605A (zh) * | 2015-10-26 | 2016-02-03 | 哈尔滨理工大学 | 一种基于力反馈的骨外科手术仿真系统 |
| CN105792781A (zh) * | 2013-10-15 | 2016-07-20 | 穆罕默德·拉什万·马赫福兹 | 骨骼重建和骨外科植入物 |
| CN105943228A (zh) * | 2016-07-15 | 2016-09-21 | 谢雁春 | 一种基于3d打印机打印颈椎牵引支具的方法 |
| CN105956349A (zh) * | 2016-07-04 | 2016-09-21 | 上海理工大学 | 一种基于有限元力学分析的鞋垫制作系统 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100401946C (zh) * | 2005-12-13 | 2008-07-16 | 西安交通大学 | 一种座椅优化设计的实验系统 |
-
2017
- 2017-01-20 WO PCT/CN2017/071917 patent/WO2018133029A1/zh active Application Filing
- 2017-01-20 CN CN201780000081.7A patent/CN107077522A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070093998A1 (en) * | 2002-12-30 | 2007-04-26 | Fouad El-Baroudi | Method for biomehcanically simulating of a set of osseous joints |
| CN105792781A (zh) * | 2013-10-15 | 2016-07-20 | 穆罕默德·拉什万·马赫福兹 | 骨骼重建和骨外科植入物 |
| CN105303605A (zh) * | 2015-10-26 | 2016-02-03 | 哈尔滨理工大学 | 一种基于力反馈的骨外科手术仿真系统 |
| CN105956349A (zh) * | 2016-07-04 | 2016-09-21 | 上海理工大学 | 一种基于有限元力学分析的鞋垫制作系统 |
| CN105943228A (zh) * | 2016-07-15 | 2016-09-21 | 谢雁春 | 一种基于3d打印机打印颈椎牵引支具的方法 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108154415A (zh) * | 2017-11-30 | 2018-06-12 | 浙江丝里伯睡眠科技股份有限公司 | 一种高低软硬可调多功能枕头匹配系统 |
| CN108433476A (zh) * | 2018-03-13 | 2018-08-24 | 李世洁 | 人体工学枕头、设计方法及其制作工艺 |
| CN110025183A (zh) * | 2019-04-26 | 2019-07-19 | 王中林 | 多分区个性化形态调节智能保健枕 |
| CN111195167A (zh) * | 2020-01-13 | 2020-05-26 | 科大讯飞股份有限公司 | 头型矫正方法、头型矫正装置以及枕头 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2018133029A1 (zh) | 2018-07-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107077522A (zh) | 一种青少年枕生物力学性能分析及设计优化方法及装置 | |
| Mader et al. | A quantitative framework for the 3D characterization of the osteocyte lacunar system | |
| US7385601B2 (en) | Systems and methods of generating integrated garment-model simulations | |
| CN103605832B (zh) | 预测人体小腿对于服装压力分布的方法 | |
| CN106777473A (zh) | 一种用于汽车碰撞损伤研究的人体头部有限元建模方法 | |
| CN1864074A (zh) | 通过一个个性化人体模型来确定有关磁共振图像的位置和方向的患者信息 | |
| Wu et al. | A novel method for comfort assessment in a supine sleep position using three-dimensional scanning technology | |
| Fan et al. | MRI-based finite element modeling of facial mimics: a case study on the paired zygomaticus major muscles | |
| CN109602434A (zh) | 一种胎儿宫内颅脑影像检测方法 | |
| Hong et al. | The influence of mattress stiffness on spinal curvature and intervertebral disc stress—An experimental and computational study | |
| Li et al. | A semi-automatic method of generating subject-specific pediatric head finite element models for impact dynamic responses to head injury | |
| Park et al. | A parametric modeling of adult body shape in a supported seated posture including effects of age | |
| Li et al. | Pillow support model with partitioned matching based on body pressure distribution matrix | |
| Dornelles et al. | New virtual tool for accurate evaluation of facial volume | |
| Wang et al. | Finite element modelling of Chinese male office workers’ necks using 3D body measurements | |
| Li et al. | Construction of a statistical cervical vertebrae geometric model for children 3–10 years old | |
| Partlow et al. | 3D posture visualisation from body shape measurements using physics simulation, to ascertain the orientation of the pelvis and femurs in a seated position | |
| CN106228417A (zh) | 一种文胸适配度检测方法 | |
| Sun et al. | A statistical model of spine shape and material for population-oriented biomechanical simulation | |
| Liu et al. | Prediction of human male trunk mass distribution using anthropometric measurements: A feasibility study | |
| Li et al. | Estimation of a statistical geometric model for the cervical vertebrae of children aged 10–18 years | |
| CN113080867A (zh) | 一种用于形体塑造的快速扫描用户体脂率的方法及系统 | |
| Jellema et al. | 3D anthropometry in ergonomic product design education | |
| Wang et al. | Automatic image segmentation and cobb measurement of spine base on u-net | |
| Szpinda et al. | Quantitative anatomy of the growing lungs in the human fetus |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20170818 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |