ScanIP - ScanIP

Synopsys Simpleware ScanIP
Simpleware ScanIP Image Processing.png
Skærmbillede af Simpleware ScanIP
Udvikler (er) Synopsys
Stabil udgivelse
S-2021.06 / 8. juni 2021 ; 2 måneder siden ( 2021-06-08 )
Operativ system Windows ; Linux
Licens Kommerciel
Internet side www .synopsys .com /simpleware /products /software /scanip .html

Synopsys Simpleware ScanIP er et 3D -billedbehandlings- og modelgenereringssoftwareprogram udviklet af Synopsys Inc. til at visualisere, analysere, kvantificere, segmentere og eksportere 3D -billeddata fra magnetisk resonansbilleddannelse (MRI), computertomografi (CT), mikrotomografi og andre metoder til computerstøttet design (CAD), finite element analyse (FEA), computational fluid dynamics (CFD) og 3D print . Softwaren bruges inden for biovidenskab , materialevidenskab , ikke -destruktiv testning , reverse engineering og petrofysik .

Segmenterede billeder kan eksporteres i STL -filformat, overflademasker og punktskyer , til CAD- og 3D-print eller med FE-modulet eksporteres som overflade/volumenmasker direkte til førende computer-aided engineering (CAE) -løsere. CAD- og NURBS -tilføjelsesmodulerne kan bruges til at integrere CAD -objekter i billeddata og til at konvertere scanningsdata til NURBS -baserede modeller til CAD. Tilføjelsesmodulerne SOLID, FLOW og LAPLACE kan bruges til at beregne effektive materialegenskaber fra scannede prøver ved hjælp af homogeniseringsteknikker. Siden 2020 har Simpleware-software inkluderet Simpleware AS Ortho og Simpleware AS Cardio, moduler til automatiseret segmentering af medicinske billeddata, der bruger kunstig intelligens-baseret maskinlæring. Derudover er et fuldt tilpasseligt modul, Simpleware Custom Modeler, tilgængeligt.

Anvendelsesområder

Image
Skærmbillede af komponent, der placeres i hip -model i Simpleware ScanIP

Biovidenskab

Simpleware ScanIP genererer 3D-modeller af høj kvalitet ud fra billeddata, der er velegnede til en lang række design- og simuleringsapplikationer relateret til biovidenskaben. Billeddata fra kilder som MR og CT kan visualiseres, analyseres, segmenteres og kvantificeres, før de eksporteres som CAD-, CAE- og 3D -udskrivningsmodeller. Forskellige væv, knogler og andre dele af kroppen kan identificeres ved hjælp af en lang række segmenterings- og behandlingsværktøjer i softwaren. Der er også muligheder for at integrere CAD- og billeddata, så forskning i medicinsk udstyr kan foretages i, hvordan CAD-designede implantater interagerer med menneskekroppen. CAE-modeller af høj kvalitet kan på samme måde bruges i biomekanisk forskning til at simulere bevægelse og effekten af ​​forskellige kræfter på anatomier. Et eksempel på dette er US Naval Research Laboratory/Simpleware-hovedmodellen, genereret fra højopløselige MRI-scanninger og segmenteret til at oprette data, der let kan maskes til at passe til bestemte applikationer med begrænset element (FE), såsom hovedpåvirkning og hjernerystelse.

Ansøgninger til softwaren har: forskning i implantatpositionering, statistisk formanalyse og beregning af væskedynamikanalyse af blodgennemstrømning i vaskulære netværk. Med Simplewares scriptværktøjer er det muligt at undersøge den bedste positionering for hofteimplantater. 3D -modeller kan bruges til at analysere patellofemoral kinematik. Simpleware-genererede menneskelige kropsmodeller kan bruges til at simulere effekten af ​​elektromagnetisk stråling i MR-scannere. Andre anvendelsesområder for modeller, der er oprettet i Simplewares softwaremiljø, omfatter simulering af transkraniel jævnstrømstimulering og testning af elektrodeplaceringer til behandling af epilepsi. Med hensyn til tandforskning er der foretaget evalueringer af tandimplantater ved at integrere CAD -objekter med anatomiske data og eksportere til simulering.

Hospitalsudstyr

Simpleware ScanIP Medical er en version af softwaren beregnet til brug som medicinsk udstyr. Det har 510 (k) markedsgodkendelse fra US Food and Drug Administration (FDA) som klasse II medicinsk udstyr, samt CE -mærkning og ISO 13485 -certificeringer.

Simpleware ScanIP Medical er beregnet til brug som software -interface og billedsegmenteringssystem til overførsel af medicinsk billeddannelsesinformation til en outputfil. Det er også beregnet som præoperativ software til diagnostisk og kirurgisk planlægning. Til disse formål kan outputfiler også bruges til fremstilling af fysiske kopier ved hjælp af traditionelle eller additive fremstillingsmetoder. De fysiske kopier kan bruges til diagnostiske formål inden for ortopædiske, maxillofaciale og kardiovaskulære applikationer. Softwaren er beregnet til at blive brugt sammen med andre diagnostiske værktøjer og klinisk ekspertvurdering.

Dem, der stadig ønsker at bruge Synopsys Simpleware ScanIP til ikke-kliniske medicinske applikationer, såsom forskning inden for biovidenskab, anbefales at bruge Core Synopsys Simpleware ScanIP-pakken, som ikke er beregnet til klinisk brug.

Naturvidenskab , herunder paleontologi og funktionel morfologi

Simpleware ScanIP bruges til at rekonstruere anatomier fra scanningsdata til undersøgelse af forskellige biologiske og andre organiske processer inden for naturvidenskab. Paleontologiske anvendelser af ScanIP omfatter rekonstruktion af dinosaurskeletter, mens softwaren er blevet brugt til at generere en model af et hajhoved, der er egnet til hurtig prototyping og test af, hvordan hajer lugter, og til at generere STL -modeller af en pseudomorph, der er egnet til 3D -print. ScanIP er også blevet brugt til biomimikprojekter til Eden -projektet og til fremstilling af kunstværker inspireret af morfologi. ScanIP kan bruges til at reverse reverse myrehalse for at forbedre forståelsen af ​​deres mekanik.

Materialevidenskab

Simpleware ScanIP har omfattende applikationer inden for forskellige materialevidenskaber og fremstillingsarbejdsgange, hvor forskere undersøger egenskaberne af scannede prøver. Scanninger af kompositter og andre prøver kan visualiseres og behandles i ScanIP, så flere faser og porøse netværk kan udforskes og analyseres. Målinger kan f.eks. Foretages af brud og revner, og statistik genereres for porøsitetsfordeling og andre funktioner. ScanIP kan kombineres med FE -modulet til at generere volumenmasker til FE- og CFD -karakterisering af stress- eller belastningsfordeling, permeabilitet og andre materialegenskaber. Eksempelapplikationer omfatter karakterisering af brændselsceller og modellering af porøsitetens virkning på de elastiske egenskaber af syntetisk grafit.

Petrofysik

Simpleware ScanIP bruges i olie- og gasindustrien til at generere 3D -modeller fra scanninger af kerneprøver og sten. Billeddata taget fra CT, mikro-CT, fokuseret ionstråle Scanning elektronmikroskop scanninger og andre billeddannelsesmetoder kan importeres og visualiseres, hvilket muliggør udforskning af porenetværk, segmentering af områder af interesse og måling og kvantificering af funktioner. Behandlede data kan eksporteres ved hjælp af FE-modulet som volumenmasker til FEA og CFD i solvers, hvilket giver mulighed for indsigt i væske-struktur-analyse og andre geomekaniske egenskaber.

Ikke -destruktiv test (NDT)

ScanIP kan bruges til at oprette beregningsmodeller, der er egnede til detaljeret visualisering, analyse og eksport til simulering i CAE -opløsere. Scannede billeddata kan let behandles for at identificere interesseområder, måle defekter, kvantificere statistik som porøsitet og generere CAD- og CAE -modeller. Eksempelapplikationer omfatter forskning i karakterisering af kompositter, skum og fødevarer.

Omvendt teknik

Image
Skærmbillede af cylinderhovedregistrering i Simpleware ScanIP

Med ScanIP er det muligt at reverse engineer gamle dele og andre geometrier, der ikke kan oprettes præcist i CAD. Scanninger af objekter kan visualiseres og behandles i ScanIP for at lære mere om deres originale design og eksporteres som FE- og CFD -modeller til simulering af fysiske egenskaber. Softwaren har applikationer inden for rumfart, bilindustri og andre områder, der skal generere præcise 3D -modeller fra scanninger. Andre applikationer omfatter at kunne reverse reverse forbrugerprodukter for at analysere deres egenskaber eller studere, hvordan de interagerer med menneskekroppen uden behov for invasiv testning.

3D -print

ScanIP er i stand til at generere robuste STL -filer til 3D -udskrivning, herunder til medicinske applikationer. Filer, der er oprettet ved hjælp af ScanIP -funktionen, garanterede vandtætte trianguleringer og korrekte normer samt muligheder for volumen og topologi, der bevarer udjævning. STL-filer genereres med konforme grænseflader, der muliggør udskrivning af flere materialer. Interne strukturer, ellers kendt som gitter, kan også tilføjes til 3D -modeller af dele for at reducere vægten før additiv fremstilling . Eksempelapplikationer omfatter forskning i 3D -trykt medicinsk udstyr, gitterstøttekonstruktion og forskning i 3D -organer. ScanIP blev brugt til at generere STL -filer af en mands nyre for at hjælpe med at visualisere muligheder før en mindre procedure på Southampton General Hospital . Gitterteknikker er også blevet brugt til at udvikle nye dele inden for rumfart, bilindustri og andre industrier.

Tilføjelsesmoduler

Simpleware FE -modul

FE-modulet genererer volumenmasker med tilpassede multidele til FEA og CFD. Endelige elementkontakter, nodesæt og skalelementer kan defineres, ligesom randbetingelser for beregningsvæskedynamik. Materialegenskaber kan tildeles baseret på gråtoneværdier eller forudindstillede værdier. Brugere kan vælge mellem en netbaseret eller en gratis meshing-tilgang. Mesh kan eksporteres direkte til førende computerstøttede ingeniørløsere uden behov for yderligere behandling. Resultatet kan eksporteres til ABAQUS ( .inpfiler), ANSYS ( .ansfiler), COMSOL Multiphysics ( .mphtxtfiler), I-DEAS ( .unvfiler), LS-DYNA ( .dynfiler), MSC ( .outfiler), FLUENT ( .mshfiler)

Simpleware AS Ortho -modul

Simpleware AS Ortho (Auto Segmentation for Orthopedics) modulet bruger kunstig intelligens-baseret maskinlæring til automatisk segmentering af hofter, knæ og ankler. Modulet giver brugerne mulighed for at segmentere knogler og/eller brusk, herunder fælles vartegn. Hoftesegmentering fra CT -scanninger omfatter: proksimale lårben, bækken og korsben, med hofte -mærker placeret på bækkenet, haleben og lårben. Til knæsegmentering fra PD -vægtede MR -scanninger og CT omfatter områder af interesse: lårben, skinneben og tilhørende brusk, knæskader og fibula, med knæmærker placeret på lårbenet og skinnebenet. Ankel -CT -data er også dækket, herunder talus, calcaneus, tibia og fibula, og vartegn for ankelcentret, fibulær hak, lateral og medial malleolus.

Simpleware AS Cardio -modul

AS Cardio giver et brugervenligt værktøj til automatisk at segmentere kardiovaskulære data. I denne specifikke udgivelse fokuserer vi på hjertesegmentering fra CT, herunder blodpuljehulrum, udvalgt muskelvæv samt fælles vigtige vartegn såsom højre ventrikel, tricuspidventil og atriefugl.

Simpleware Custom Modeler

Dette modul er en automatiseret løsning til brugere, som er udviklet med Simpleware -ingeniører til at skræddersy softwaren til deres nuværende processer. Modulet gør det muligt at konfigurere brugerdefineret automatiseret segmentering samt muligheder for fuldautomatisk: billedbehandling, milepæl, målinger, statistik og rapporter, arbejdsgange til sammenføjningsmodeller og eksport til 3D -print, CAD og simulering, blandt andre funktioner.

Simpleware CAD -modul

CAD -modulet giver mulighed for import og interaktiv placering af CAD -modeller inden for billeddata. De resulterende kombinerede modeller kan derefter eksporteres som STL'er med flere dele eller ved hjælp af FE-modulet automatisk konverteres til endeligt element med flere dele eller CFD-masker. Interne strukturer kan også føjes til data for at reducere vægten, samtidig med at den mekaniske styrke bevares. Med CAD kan brugerne undgå at skulle arbejde med billedbaserede filer i CAD-baseret software. Data kan hentes fra ScanIP, IGES ( .igesog .igsfiler), STEP ( .stepog .stpfiler), STL ( .stlfiler). Resultatet kan gemmes i ScanIP -filer til videre behandling eller eksporteres til STL ( .stlfiler).

Simpleware NURBS -modul

NURBS-modulet tillader segmenterede 3D-billeddata at blive udstyret med ikke-ensartede rationelle B-splines (NURBS) ved hjælp af automatiserede patchmonteringsteknikker til eksport som IGES ( .igesog .igsfiler). Autosurface-algoritmer giver en ligetil rute fra billeddata til CAD-klare NURBS-modeller med muligheder for kontur- og krumningsdetektering. CAD -geometrier kan også inspiceres før eksport for at fjerne falske funktioner.

Simpleware -designlink

Dette modul giver brugerne af Simpleware -software og SolidWorks mulighed for at udnytte kraften i både softwarepakker og fremskynde produktudviklingsarbejdsprocesser.

Simpleware SOLID -modul

SOLID -modulet beregner den effektive stivhedstensor og individuelle elastiske moduler af materialeprøver. Udfør numerisk homogenisering med en indbygget FE-løsning eller udled hurtige semi-analytiske estimater fra segmenterede billeder.

Simpleware FLOW -modul

FLOW -modulet beregner den absolutte permeabilitetstensor af porøse materialeprøver. Numerisk homogenisering udføres ved hjælp af en indbygget Stokes-løsning.

Simpleware LAPLACE -modul

LAPLACE -modulet beregner de effektive elektriske, termiske og molekylære egenskaber for materialer, hvis adfærd er styret af Laplaces ligning . Udfør numerisk homogenisering med en indbygget FE-løsning eller udled hurtige semi-analytiske estimater fra segmenterede billeder.

Importformater

  • DICOM version 3.0 og 2D stakke - inklusive 4D (tidsløst) DICOM med valg af tidstrin - mulighed for at gemme DICOM -tags med importerede data
  • ACR-NEMA (version 1 og 2)
  • DICONDE
  • Interfile
  • Analysere
  • Meta-billede
  • Rå billeddata (binært, CSV ...)
  • 2D billedstakke (BMP, GIF ...)
  • Indbyggede pixeltyper: 8-bit usigneret heltal; 16-bit usigneret heltal; 16-bit signeret heltal; 32-bit flydende punkt

Eksporter formater

Baggrundsbillede eksport

Segmenteret billede

Overflademodel (trekanter)

Animationer

2D og 3D skærmbillede

Andre

  • Generer virtuel røntgenstråle med objektindbrænding (kun ScanIP Medical-version)
  • Eksporter scene (eksporter den aktuelle 3D -visning) - 3D PDF; VRML

Referencer