原创 多物理场力学仿真在漏斗胸矫形器上的应用

    大量的物理场实验需要耗费大量的金钱和很长的时间才能得到实验的结果。随着近现代科学技术特别是计算机技术的发展在长期的工程实验过程中积累的大量经验和数据表明，通过计算机仿真技术（有限元技术分析）能在较短的时间内通过数学模型和精准的运算得到准确的预估实验结果，为工程实验带来极大的便利和重要的参考价值。

 漏斗胸是一种常见的先天性胸廓畸形，发病率约为0.1%~0.7%，男性较女性多见，男女之比为4:1，该病主要表现为：胸骨中下段向内侧凹陷，形成似漏斗的一种先天性胸廓畸形。微创漏斗胸矫形术是目前国际上通行的治疗方法，具有创伤小、出血少、术后并发症少、操作简单等有点，其过程主要为将漏斗胸矫形器植入患者体内，通过矫形器支撑起患者凹陷的胸骨。目前漏斗胸矫形器大部分为直条形状，在手术中需要医生根据病人胸部型状对其进行手动弯折调整，固定规格的矫形器很难达到矫形后金属板与患者胸廓形状完全贴合，治疗效果不理想，而对于范围较广的漏斗胸有时单根矫形器支撑效果较差，要两根矫形器才能达到较好的治疗效果，所需手术费用较高。因此，矫形器的形状直接影响手术效果和术后恢复，其制作非常讲究精准和急需数字化技术支持需要一种手术前根据患者胸廓形状进行数字化设计、植入后与患者胸廓形状高度贴合的个性化矫形器，其尺寸根据患者胸廓形状进行具体设计和制作，并且患者不需要植入多根器械，减少手术费用和痛苦。科学而有效的运用多物理场力学仿真分析，能准确的判断出矫形器的力学受力情况，并根据力学分析报告，结合病人的情况准确的设计出合适的矫形器，减低了费用，缩短了时间。

以如下为例：

采用多物理场力学仿真软件COMOSL模拟仿真了漏斗胸矫形器的力学情况：

通过对矫形器的力学仿真有以下的优点：

1. 数值模拟减少了耗时的原型实验，缩短了产品投放市  场的时间；

2. 合理的参数设计可以降低对工件的损耗；

3. 优化加工过程，提高产品成形质量；

4. 对产品的设计、加工提供合理建议。