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,它將信息、材料、生物、控制等技術融合滲透,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,使得該技術非常適合制造結構復雜的生物醫(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,來達到提高手術精度、縮短手術時間、優(yōu)化手術方案、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對基于快速原型制造技術的人體骨骼修復及生物力學分析的若干關鍵技術進行了建模、仿真分析和臨床實驗研究,為其結構優(yōu)化、臨床手術方案的規(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。全文的主要研究內容如下：(1)采用基于逆向工程的CT數(shù)據(jù)三維重建技術,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,在軟件中可以通過虛擬手術過程,對人體骨骼模型進行旋轉、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)生術前準確診斷患者病情、優(yōu)化手術方案的目的。(2)采用面向特定患者的個性化修復體建模技術,針對傳統(tǒng)人體骨骼重建手術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)化鈦板結構,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,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)化手術指導設計方案、提高手術精度、降低手術風險的目的。(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應用于贗復體制作、下頜骨手術指導、大面積顱骨損傷修復手術指導。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中應用,應用快速原型技術可以縮短約2小時的手術時間,同時可以提高人體骨骼修復質量和手術精度,減輕患者痛苦,降低手術風險等。(5)采用基于快速原型技術的網(wǎng)絡化遠程診斷方法,針對地方醫(yī)院下頜骨修復手術沒有術前規(guī)劃的問題,開發(fā)了帶有技術服務、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指導,采用快速原型技術生產(chǎn)出用于手術指導的手術修復體的模型,地方醫(yī)院的醫(yī)生術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,通過規(guī)劃好的手術方案,術前設計并制造出下頜骨的RP模型以及個性化的修復體,達到了縮短手術時間、提高手術成功率的結果。
[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】

相關期刊論文 前1條

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

，

本文編號：1596311