кандидат физико-математических наук;
candidate of physical and mathematical sciences;
В последние годы актуален переход к персонализированной медицине, учитывающей индивидуальные анатомические особенности пациентов. Используются данные компьютерной томографии, методы цифрового проектирования и аддитивные технологии для создания трехмерных моделей костных структур пациентов. На основе этих моделей осуществляется точное позиционирование и проектирование имплантатов с применением специализированного инженерного ПО. Медицинские специалисты формируют технические задания и утверждают результирующие модели. В статье обсуждается необходимость разработки отечественных информационных систем для совместного проектирования имплантатов, учитывая ограниченный функционал существующих решений и их зависимость от иностранных продуктов. Представлены математическая модель напряженно-деформируемого состояния упругого тела и программный комплекс для моделирования, включающий графический интерфейс пользователя. Рассмотрены этапы создания объемной модели из поверхностного представления, задания краевых условий и проведения прочностного расчета методом конечных элементов. Примеры моделирования демонстрируют использование разработанных методов для проектирования имплантатов при краниотомии черепа. Итогом является создание системы, которая повышает качество медицинских услуг и прочностные характеристики имплантатов за счет внедрения цифровых методов проектирования, адаптированных к индивидуальным анатомическим особенностям каждого пациента. Дополнительно рассматривается применение технологии Color Picking для интерактивного выбора граней модели, что улучшает точность задания краевых условий и оптимизацию процессов проектирования имплантатов.
In recent years, the transition to personalized medicine, which takes into account the individual anatomical features of patients, has become increasingly relevant. Data from computed tomography, digital design methods, and additive technologies are used to create three-dimensional models of patients' bone structures. These models allow for precise positioning and design of implants using specialized engineering software. Medical specialists formulate technical specifications and approve the resulting models. The article discusses the necessity of developing domestic information systems for joint implant design, considering the limited functionality of existing solutions and their dependence on foreign products. A mathematical model of the stress- strain state of an elastic body and a software complex for modeling, including a graphical user interface, are presented. The stages of creating a solid model from a surface representation, setting boundary conditions, and performing strength calculations using the finite element method are examined. Modeling examples demonstrate the use of developed methods for designing implants for craniotomy patients. The result is a system that improves the quality of medical services and the strength characteristics of implants through the implementation of digital design methods adapted to the individual anatomical features of each patient. Additionally, the application of Color Picking technology for interactive selection of model facets is considered, which enhances the accuracy of setting boundary conditions and optimizes the implant design processes