本文選題：快速原型制造　切入點：計算機輔助設計(CAD)　出處：《東北大學》2014年博士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：快速原型技術(shù)是一種通過材料逐層添加制造三維物體的變革性、數(shù)字化增材制造技術(shù),它將信息、材料、生物、控制等技術(shù)融合滲透,將對未來制造業(yè)生產(chǎn)模式與人類生活方式產(chǎn)生深遠的影響。由于快速原型制造技術(shù)獨特的成型原理,以及在制作不規(guī)則曲面、模型方面具有的獨特優(yōu)勢,使得該技術(shù)非常適合制造結(jié)構(gòu)復雜的生物醫(yī)學模型,如人體的骨骼等。計算機建模與仿真技術(shù)為人體骨骼的生物力學仿真分析等提供了重要手段。如何利用現(xiàn)有技術(shù)有效地進行人體骨骼在實際咬合中的生物力學仿真,來達到提高手術(shù)精度、縮短手術(shù)時間、優(yōu)化手術(shù)方案、減輕患者痛苦的目的,已經(jīng)成為人體骨骼生物力學仿真分析亟待解決的問題。在相關項目基金的資助下,進行了先進制造技術(shù)與生物醫(yī)學工程的交叉學科研究,通過采用快速原型制造和計算機建模與仿真技術(shù)對基于快速原型制造技術(shù)的人體骨骼修復及生物力學分析的若干關鍵技術(shù)進行了建模、仿真分析和臨床實驗研究,為其結(jié)構(gòu)優(yōu)化、臨床手術(shù)方案的規(guī)劃和設計提供重要參考依據(jù),并進行了基于快速原型的骨骼修復遠程指導系統(tǒng)的研究。全文的主要研究內(nèi)容如下：(1)采用基于逆向工程的CT數(shù)據(jù)三維重建技術(shù),開發(fā)了基于逆向工程的人體骨骼三維重建可視化系統(tǒng),該平臺基于VC++6.0和OpenGL可視化技術(shù),在軟件中可以通過虛擬手術(shù)過程,對人體骨骼模型進行旋轉(zhuǎn)、平移、切割等操作。完成從人體骨骼二維CT數(shù)據(jù)到人體骨骼三維數(shù)字模型的重建過程,可以幫助醫(yī)生術(shù)前準確診斷患者病情、優(yōu)化手術(shù)方案的目的。(2)采用面向特定患者的個性化修復體建模技術(shù),針對傳統(tǒng)人體骨骼重建手術(shù)中標準化植入體與人體骨骼缺損不匹配等問題,研究針對特定患者的個性化修復體建模方法,建立修復體的個性化模型,達到優(yōu)化設計個性化修復體3D模型的目的。并針對個性化植入體在使用過程中的疲勞損壞問題,對鈦板進行疲勞仿真分析,優(yōu)化鈦板結(jié)構(gòu),從而達到提高鈦板使用壽命的目的。(3)采用基于逆向工程的人體骨骼FEA建模方法,研究建立人體骨骼的FEA模型的方法。并基于此模型采用骨生物力學和有限元集成的仿真技術(shù),進行人體骨骼模型在不同載荷情況下的生物力學分析,達到優(yōu)化手術(shù)指導設計方案、提高手術(shù)精度、降低手術(shù)風險的目的。(4)采用快速成型加工方法,針對中國醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院和中國醫(yī)科大學附屬口腔醫(yī)院臨床中存在的實際需求,將課題的研究成果和快速原型技術(shù)應用于贗復體制作、下頜骨手術(shù)指導、大面積顱骨損傷修復手術(shù)指導。通過臨床驗證并對比分析,在上頜骨贗復體制作應用中,可有效緩解患者因為上頜骨缺損而造成的面部輪廓塌陷等情況；在下頜骨重建和顱骨缺損修復手術(shù)中應用,應用快速原型技術(shù)可以縮短約2小時的手術(shù)時間,同時可以提高人體骨骼修復質(zhì)量和手術(shù)精度,減輕患者痛苦,降低手術(shù)風險等。(5)采用基于快速原型技術(shù)的網(wǎng)絡化遠程診斷方法,針對地方醫(yī)院下頜骨修復手術(shù)沒有術(shù)前規(guī)劃的問題,開發(fā)了帶有技術(shù)服務、遠程診斷、快速成型任務處理的網(wǎng)絡化遠程指導系統(tǒng)。地方醫(yī)院申請專家遠程診斷技術(shù)指導,采用快速原型技術(shù)生產(chǎn)出用于手術(shù)指導的手術(shù)修復體的模型,地方醫(yī)院的醫(yī)生術(shù)前制造個性化修復體,地方醫(yī)院在優(yōu)勢資源的幫助下可以完成比較復雜的手術(shù),通過規(guī)劃好的手術(shù)方案,術(shù)前設計并制造出下頜骨的RP模型以及個性化的修復體,達到了縮短手術(shù)時間、提高手術(shù)成功率的結(jié)果。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：東北大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：R318;TP391.72

【參考文獻】

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1 王冰;快速成型技術(shù)發(fā)展新趨勢[J];中國科技信息;2005年09期

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本文編號：1596311