【摘要】：3D打印技術(shù)稱為增材制造技術(shù)或快速成型技術(shù),是一種對(duì)零件形狀的復(fù)雜程度沒(méi)有限制、能夠快速制造出三維實(shí)體模型的先進(jìn)制造技術(shù)。醫(yī)學(xué)和3D打印技術(shù)的結(jié)合,為定制化、精準(zhǔn)化治療提供了有力的技術(shù)支持,尤其在骨科中得到了越來(lái)越多的關(guān)注及應(yīng)用研究。3D打印在骨科中的應(yīng)用主要集中在術(shù)前診斷及策劃、輔助器械的制作、骨植入物的制備、骨組織工程等方面。故本文對(duì)3D打印技術(shù)在骨科治療中的輔助應(yīng)用進(jìn)行了研究,為精準(zhǔn)化、定制化程度治療提供了有力的支持。研究了數(shù)字骨科模型的建立方法,利用患者的CT掃描數(shù)據(jù),在醫(yī)學(xué)圖像處理軟件中對(duì)骨骼進(jìn)行處理,重建患處的骨骼三維模型。利用正、逆混合建模方法對(duì)骨科植入物模型進(jìn)行數(shù)字化建模,獲得了骨科植入物的三維CAD模型,建立了數(shù)字模型數(shù)據(jù)庫(kù),為術(shù)前模擬、3D打印提供了數(shù)字模型。針對(duì)髖骨骨折、踝關(guān)節(jié)畸形等9個(gè)病例,利用患處的CT掃描數(shù)據(jù),通過(guò)逆向建模,制備了1:1的病變部位的3D打印模型,用于術(shù)前模擬,效果良好。針對(duì)1例肱骨頭缺損患者,通過(guò)提取患者健側(cè)的肱骨頭數(shù)據(jù),利用鏡像方式建立了患側(cè)缺損部位的替代模型,并以此設(shè)計(jì)并打印了骨水泥的定制化塑型模具,制備了丙烯酸骨水泥替代物,手術(shù)效果良好。針對(duì)1例喙突骨骨折設(shè)計(jì)了手術(shù)導(dǎo)板。針對(duì)1例食指與中指屈肌腱修復(fù)手術(shù)后的康復(fù)要求,研究了個(gè)性化康復(fù)固定支具的設(shè)計(jì)與制備方法。以患者前臂的CT掃描數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),并結(jié)合手功能位置以及康復(fù)鍛煉要求,通過(guò)正向與逆向結(jié)合的方式,設(shè)計(jì)并3D打印了個(gè)性化康復(fù)固定支具的模型,并對(duì)其力學(xué)性能、形狀精度等進(jìn)行了分析。結(jié)果表明,該支具的力學(xué)性能優(yōu)于石膏繃帶的力學(xué)強(qiáng)度,而且形狀精度滿足要求,具有透氣性好、貼合性好、美觀、輕便等特點(diǎn)。利用3D打印制作患者的脛骨橫斷骨折的實(shí)物模型,通過(guò)三維數(shù)字散斑應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)對(duì)脛骨—單臂外固定系統(tǒng)進(jìn)行了壓縮實(shí)驗(yàn),與相結(jié)合的數(shù)值模擬計(jì)算方法分析了系統(tǒng)的受力情況以及應(yīng)力、應(yīng)變的分布特點(diǎn),提供了更優(yōu)的手術(shù)方案。
[Abstract]:3D printing technology is called material augmentation manufacturing technology or rapid prototyping technology. It is an advanced manufacturing technology which has no limitation on the complexity of the shape of parts and can quickly produce 3D solid models. The combination of medical technology and 3D printing technology provides powerful technical support for customization and precision treatment, especially in orthopedics, where more and more attention has been paid to the application of .3D printing in orthopedics. The application of 3D printing in orthopedics is mainly focused on preoperative diagnosis and planning. Fabrication of auxiliary instruments, preparation of bone implants, bone tissue engineering and so on. In this paper, the application of 3D printing technology in orthopedic treatment is studied, which provides a powerful support for the precision and customization of the treatment. The method of establishing digital orthopedic model was studied. The bone was processed in medical image processing software with CT scan data of patients and the three-dimensional model of affected bone was reconstructed. The orthopedic implant model was digitally modeled by the method of forward and inverse hybrid modeling. The 3D CAD model of orthopedic implants was obtained, and the digital model database was established, which provided a digital model for pre-operation analogue 3D printing. According to 9 cases of hip fracture and ankle malformation, the 3D printing model of 1:1 lesion was prepared by using CT scan data of affected area, and the result was good. Based on the data of humerus head of a patient with head defect of humerus head, the substitute model of the site of the defect was established by using mirror image, and the customized moulds of bone cement were designed and printed. Acrylic cement substitute was prepared and the effect of operation was good. A surgical guide plate was designed for a coracoid bone fracture. According to the rehabilitation requirements of a case of flexor tendon repair of index finger and middle finger, the design and preparation of individualized rehabilitation fixator were studied. Based on the CT scan data of the patient's forearm, combined with the functional position of the hand and the requirements of rehabilitation exercise, the model of the individualized rehabilitation fixator was designed and 3D printed by combining the forward and reverse ways, and the mechanical properties of the model were analyzed. The shape accuracy is analyzed. The results show that the mechanical properties of the brace are better than that of the gypsum bandage, and the shape precision meets the requirements, and it has the characteristics of good air permeability, good fit, beauty and portability. The physical model of tibial transverse fracture was made by 3D printing, and the compression experiment of tibial-one-arm external fixation system was carried out by means of three-dimensional digital speckle strain measurement system. Combined with the numerical simulation method, the stress, stress and strain distribution of the system are analyzed, and a better operation scheme is provided.
【學(xué)位授予單位】：新疆大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：R687.3;TP391.73

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本文編號(hào)：2177102