本文以計算機輔助技術(shù)、計算機圖形學(xué)技術(shù)和三維打印技術(shù)為基礎(chǔ),研制了一種能為醫(yī)生在術(shù)前和后期提供強有力支持的個性化導(dǎo)板。首先,根據(jù)手術(shù)導(dǎo)板設(shè)計的要求,開發(fā)了一套制作個性化手術(shù)導(dǎo)板的軟件。通過對實際問題的分析和需求,設(shè)計了平面切割法、直線切割法、曲線切割法、面片刪除法、厚度偏移和邊界閉合法、固定孔徑插入法和手術(shù)刀徑設(shè)計等算法。平面切割算法能夠?qū)δＰ驮赬Y、YZ、XZ三種平面進行切割,將模型分為平面上下兩部分數(shù)據(jù);直線切割算法能夠?qū)δＰ瓦M行直線穿透切割,通過輔助線與切割線的夾角來調(diào)整切割線;曲線切割算法能夠?qū)δＰ瓦M行閉合曲線切割,并能夠通過改變型值點來對曲線進行修改;面片刪除算法能夠?qū)δＰ蛦蝹�面片進行刪除操作;厚度偏置和邊界閉合能夠?qū)Ρ∑蛿?shù)據(jù)進行厚度偏置以及邊界閉合,生成閉合實體模型;固定孔插入與手術(shù)刀徑算法能夠為導(dǎo)板添加手術(shù)刀徑,并且在模型邊界插入固定孔;最終通過對軟件各個模塊的處理,生成個性化操作導(dǎo)板的三維模型,并利用三維打印機進行實體模型打印。然后對椎弓根手術(shù)導(dǎo)板的結(jié)構(gòu)進行了有限元分析,分析結(jié)果表明在應(yīng)力作用下,導(dǎo)板中部凹陷區(qū)將產(chǎn)生最大等效應(yīng)力和等效應(yīng)變,而在正常使用條件下,導(dǎo)板不會... 

【文章來源】：杭州電子科技大學(xué)浙江省

【文章頁數(shù)】：53 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．２脊椎導(dǎo)板??

椎弓根置釘手術(shù)是治療脊柱骨折、脊柱畸形、脊柱損傷的常用方法［６］。椎分別為脊髓和動脈血管，置釘?shù)淖畲笃畈荒艹^２ｍｍ，因此該手術(shù)對精的置釘手術(shù)雖然有一系列的測量儀器來輔助手術(shù)提高置釘?shù)臏蚀_率，但作復(fù)雜成像質(zhì)量不穩(wěn)定，要求術(shù)者有很高的操作技術(shù)，而且在置釘時仍對術(shù)者有很高的經(jīng)驗要求，并且存在一些操作風險；另一方面這些儀器遍的推廣使用，這導(dǎo)致只有大型醫(yī)院才有能力做相應(yīng)的置釘手術(shù)。而手上解決了這些難題，導(dǎo)板在制作過程中在二維圖像中測量確定置釘?shù)奈粩?shù)，因此成型的導(dǎo)板無須其他儀器進行測量能夠很好的為術(shù)者提供導(dǎo)航導(dǎo)板的使用極大的降低了手術(shù)的風險，個性化的導(dǎo)板設(shè)計能夠減少患者恢復(fù)時間，并且制作成本較低的導(dǎo)板能夠容易的進行推廣，讓更多的患益１８］。??

然后通過人體各個組織灰度值不同的特點，使用閾值分割的功能將ＣＴ圖像中骨骼數(shù)據(jù)與其??他組織數(shù)據(jù)分離，然后提取各層骨骼數(shù)據(jù)生成骨骼結(jié)構(gòu)的三維模型［２８］，切層圖像與三維重建??模型如圖２．１所示。??ＩＴ１?Ｉ??（ａ）脊柱模型?（ｂ）脊椎模型??圖２．１三維模型??以椎弓根置釘手術(shù)導(dǎo)板為例，在導(dǎo)板的制作過程中需要獲取置釘導(dǎo)航孔的角度、位置和??深度。此時使用ＭＩＭＩＣＳ軟件在二維切片圖像上對置釘位置進行調(diào)整確定，對置釘角度進行??測量，最后對置釘深度進行長度設(shè)置，然后以這些數(shù)據(jù)為依據(jù)生成三維置釘導(dǎo)航通道模型［２９］。??這些做好的模型輸出為ＳＴＬ格式的文件進行保存，到此為止數(shù)據(jù)的預(yù)處理就基本完成。這些??基本模型數(shù)據(jù)到導(dǎo)板的所有制作流程就由本軟件來實現(xiàn)，最后輸出設(shè)計好的導(dǎo)板文件直接進??行３Ｄ打印。??２．２．２系統(tǒng)框架設(shè)計??本軟件整體框架根據(jù)系統(tǒng)的功能進行設(shè)計，系統(tǒng)框架如下圖２．２所示：??７??

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于頂點偏置的STL模型偏置方法研究[J]. 朱虎,鞠晉,邢宇飛.  機床與液壓. 2017(09)
[2]3D打印技術(shù)在骨科的臨床研究進展[J]. 吳碧,馮均偉.  實用醫(yī)院臨床雜志. 2017(02)
[3]3D打印數(shù)字化導(dǎo)航模塊輔助股骨頸中空拉力螺釘?shù)木珳手萌隱J]. 陳旭,余正希,陳宣煌,張國棟,吳獻偉,蔡涵華,吳長福,戴玉林.  中國組織工程研究. 2016(53)
[4]基于OpenGL的三維模型點坐標拾取方法[J]. 施珂奕,鄧春健,鄒昆.  液晶與顯示. 2016(07)
[5]3D打印個體化導(dǎo)板輔助頸椎椎弓根螺釘置釘?shù)目尚行匝芯縖J]. 毛克政,王慶德,梅偉,牛軍杰,郭潤棟,姜文濤,劉沛霖,王仲偉.  中華創(chuàng)傷雜志. 2016 (01)
[6]計算機輔助設(shè)計與制造導(dǎo)板在種植修復(fù)中應(yīng)用的現(xiàn)狀與前景[J]. 安婧薇,王宏遠.  世界最新醫(yī)學(xué)信息文摘. 2015(28)
[7]3D打印個體化導(dǎo)航模板在胸椎和頸椎椎弓根螺釘植入的臨床應(yīng)用[J]. 寧金沛,吳衛(wèi)東,覃求,梁柱德,韋武,何恩謀,潘式新.  實用骨科雜志. 2015(05)
[8]數(shù)字化導(dǎo)板用于牙種植的三維精度分析[J]. 何女,錢江,趙佳佳,翁麗華,泮海松.  口腔頜面外科雜志. 2015(02)
[9]基于3D打印的腰椎椎弓根螺釘數(shù)字化置入及臨床應(yīng)用[J]. 陳宣煌,許衛(wèi)紅,黃文華,林海濱,張國棟,吳長福,陳旭,余正希.  中國組織工程研究. 2015(17)
[10]基于OpenGL的三維模型交互控制研究[J]. 葉帥,游有鵬,邢永彥.  機械設(shè)計與制造工程. 2015(01)

博士論文
[1]數(shù)字化截骨導(dǎo)板在下頜角截骨術(shù)中的應(yīng)用研究[D]. 張超.北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院 2014

碩士論文
[1]口腔正畸Bite Ramp平面導(dǎo)板三維有限元模型的建立[D]. 高楊.青島大學(xué) 2015
[2]3D打印導(dǎo)航模塊輔助腰椎椎弓根螺釘精確植入的研究[D]. 嚴斌.南方醫(yī)科大學(xué) 2015
[3]基于OpenGL的乳腺三維模型可視化軟件的設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 龔敏.電子科技大學(xué) 2014
[4]三角網(wǎng)格冗余信息處理及簡化[D]. 郝鑫榮.浙江大學(xué) 2005



本文編號：3037399