湘约农牧-学院团队研究进展第2期：人工瘤胃课题组首次结合三维重建和有限元法成功构建了山羊瘤胃模型

投稿：沈维军，宋阳 

审核：刘 梅 

        三维重建是对三维物体建立适合计算机表示和处理的数学模型，是在计算机中建立表达客观世界的虚拟现实的关键技术。研究者可通过三维重建猪动脉和小鼠肾血管等组织的体外模型来了解体内血管的形态及走形。有限元法是将复杂的实体模型转换为精确简单的数字模型，运用计算机软件辅助分析，对模型进行不同情况下力学模拟仿真。研究者可通过构建动物骨骼和软组织有限元模型研究骨的力学特性和遗传病等。然而，三维重建和有限元分析技术在反刍动物瘤胃体外重构领域的研究还十分匮乏。

最近，人工瘤胃课题组首次结合三维重建技术和有限元法成功构建了山羊瘤胃模型。首先，将山羊进行CT断层扫描，再用三维重建软件Mimics对扫描的图像进行阈值分割、蒙版编辑、光滑处理、模型优化、模型核实等操作，重建山羊瘤胃几何模型；然后，利用Solidworks把几何模型的格式转换为IGES格式导入到有限元分析软件Hyperworks中形成有限元网格模型；最后，通过Hyperworks、Ls_dyna联合仿真，对体外重构的瘤胃有限元模型进行材料、沙漏控制、单元集、载荷和约束等参数设置，实现对瘤胃模型的力学性能分析。经验证，体外重构的瘤胃模型与活体动物瘤胃有高度的几何相似性，能够清楚的展现出瘤胃的囊腔结构；描绘出瘤胃在自然状态下的外形结构以及生物力学特性。以上研究结果以《山羊瘤胃的三维重建及有限元分析》为题发表在《畜牧兽医学报》上，全文链接：http://www.xmsyxb.com/CN/10.11843/j.issn.0366-6964.2019.12.021。

该研究首次利用三维重建和有限元分析技术重现了自然状态下山羊瘤胃的真实形状，在动物医疗和组织学研究方面有着重要的应用价值。同时，瘤胃模型的构建为柔性人工瘤胃的开发奠定了良好的基础，填补了反刍动物软组织体外重构方面的空白，为动物组织模型的构建和体外模拟技术发展开辟了新的途径。