個性化手術模板作為將術前規(guī)劃方案轉化到臨床實際操作中的有效手段而被廣泛使用。目前國內的手術模板主要依賴進口或使用CAD繪圖軟件設計。前者的費用高昂、交付時間較長且醫(yī)生無法參與模板的設計過程;后者設計操作繁瑣,需要由工程師代替醫(yī)生完成。針對模板設計工作的現(xiàn)狀,本文提出了一種基于3D打印的個性化外科手術模板設計方法。這是一種半自動式的計算機輔助設計方法,用戶只需在重建的三維模型表面取點,導入種植體或醫(yī)用螺釘軸線,輸入相關參數(shù),即可得到個性化的手術模板模型。本文針對其中的關鍵算法進行了研究,主要包括曲面分割、曲面偏移、給定邊界內的曲面填充以及布爾運算等。該方法的主要流程如下:首先,用戶在手術部位的重建三維模型表面取點勾畫出目標區(qū)域,根據用戶點計算模型頂點的有符號標量值,通過提取等值線實現(xiàn)曲面分割從而得到模板的內表面。建立內表面的距離場,根據模板的厚度提取等值面,從等值面中分割出模板的外表面。利用直紋曲面聯(lián)接內外表面形成模板的基板。此處將直紋曲面問題轉化成單向賦權圖中的最短路問題并使用標號設定算法求解。最后根據術前規(guī)劃結果及用戶設定參數(shù)生成導向圓柱,通過本文提出的布爾運算方法將導向圓柱與基板結... 

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 課題背景及研究意義
    1.2 個性化外科手術模板概述
        1.2.1 三維模型重建及術前規(guī)劃
        1.2.2 模板設計
        1.2.3 模板制造
        1.2.4 模板精度
    1.3 文章結構安排
第二章 模板設計系統(tǒng)與關鍵算法概述
    2.1 模板設計系統(tǒng)概述
    2.2 關鍵算法概述
        2.2.1 曲面分割
        2.2.2 曲面偏移
        2.2.3 給定邊界的曲面填充
        2.2.4 布爾運算
    2.3 本章小結
第三章 模板的內表面生成算法
    3.1 三角面片分割算法
        3.1.1 邊界封閉曲線的生成
        3.1.2 有符號距離值的計算
        3.1.3 用有符號的標量值分割網格曲面
    3.2 分割算法輸入點的獲取
    3.3 本章小結
第四章 模板的外表面自動生成算法
    4.1 偏移曲面的生成
        4.1.1 建立內表面的有符號距離場
        4.1.2 等值面的提取
    4.2 細分曲面
    4.3 外表面的生成
    4.4 本章小結
第五章 模板的內外表面自動聯(lián)接算法
    5.1 最短路問題與經典標號算法
    5.2 模板的內外表面自動聯(lián)接算法
    5.3 本章小結
第六章 模板導向圓柱生成算法
    6.1 碰撞檢測
    6.2 三角面片細分
    6.3 模型分割及子模型的分類
        6.3.1 模型分割
        6.3.2 子模型的分類
    6.4 本章小結
第七章 系統(tǒng)實現(xiàn)與應用分析
    7.1 系統(tǒng)實現(xiàn)及應用
        7.1.1 口腔種植手術的模板設計
        7.1.2 頸椎椎弓根螺釘植入手術的模板設計
        7.1.3 骶髂關節(jié)螺釘固定手術的模板生成
    7.2 運行時間分析
    7.3 與現(xiàn)有方法的比較
    7.4 本章小結
第八章 文章總結與未來工作展望
    8.1 文章總結
    8.2 本文的創(chuàng)新點
    8.3 未來工作展望
參考文獻
致謝
攻讀碩士學位期間已發(fā)表或錄用的論文


【參考文獻】：
期刊論文
[1]計算機輔助設計和制造（CAD/CAM）的種植手術導板的應用[J]. 李志剛,郝智莉,冷卓,劉寧,鄒世琦,劉長營.  現(xiàn)代口腔醫(yī)學雜志. 2012(04)
[2]基于包圍盒的碰撞檢測算法綜述[J]. 馬登武,葉文,李瑛.  系統(tǒng)仿真學報. 2006(04)
[3]頸椎椎弓根螺釘固定進展[J]. 陳寶,徐榮明.  骨與關節(jié)損傷雜志. 2003(06)



本文編號：3684340