個性化手術(shù)模板作為將術(shù)前規(guī)劃方案轉(zhuǎn)化到臨床實際操作中的有效手段而被廣泛使用。目前國內(nèi)的手術(shù)模板主要依賴進(jìn)口或使用CAD繪圖軟件設(shè)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(shè)計過程;后者設(shè)計操作繁瑣,需要由工程師代替醫(yī)生完成。針對模板設(shè)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(shù)模板設(shè)計方法。這是一種半自動式的計算機(jī)輔助設(shè)計方法,用戶只需在重建的三維模型表面取點,導(dǎo)入種植體或醫(yī)用螺釘軸線,輸入相關(guān)參數(shù),即可得到個性化的手術(shù)模板模型。本文針對其中的關(guān)鍵算法進(jìn)行了研究,主要包括曲面分割、曲面偏移、給定邊界內(nèi)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(shù)部位的重建三維模型表面取點勾畫出目標(biāo)區(qū)域,根據(jù)用戶點計算模型頂點的有符號標(biāo)量值,通過提取等值線實現(xiàn)曲面分割從而得到模板的內(nèi)表面。建立內(nèi)表面的距離場,根據(jù)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(nèi)外表面形成模板的基板。此處將直紋曲面問題轉(zhuǎn)化成單向賦權(quán)圖中的最短路問題并使用標(biāo)號設(shè)定算法求解。最后根據(jù)術(shù)前規(guī)劃結(jié)果及用戶設(shè)定參數(shù)生成導(dǎo)向圓柱,通過本文提出的布爾運算方法將導(dǎo)向圓柱與基板結(jié)... 

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學(xué)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(shù)模板概述
        1.2.1 三維模型重建及術(shù)前規(guī)劃
        1.2.2 模板設(shè)計
        1.2.3 模板制造
        1.2.4 模板精度
    1.3 文章結(jié)構(gòu)安排
第二章 模板設(shè)計系統(tǒng)與關(guān)鍵算法概述
    2.1 模板設(shè)計系統(tǒng)概述
    2.2 關(guān)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(jié)
第三章 模板的內(nèi)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(biāo)量值分割網(wǎng)格曲面
    3.2 分割算法輸入點的獲取
    3.3 本章小結(jié)
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(nèi)表面的有符號距離場
        4.1.2 等值面的提取
    4.2 細(xì)分曲面
    4.3 外表面的生成
    4.4 本章小結(jié)
第五章 模板的內(nèi)外表面自動聯(lián)接算法
    5.1 最短路問題與經(jīng)典標(biāo)號算法
    5.2 模板的內(nèi)外表面自動聯(lián)接算法
    5.3 本章小結(jié)
第六章 模板導(dǎo)向圓柱生成算法
    6.1 碰撞檢測
    6.2 三角面片細(xì)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(jié)
第七章 系統(tǒng)實現(xiàn)與應(yīng)用分析
    7.1 系統(tǒng)實現(xiàn)及應(yīng)用
        7.1.1 口腔種植手術(shù)的模板設(shè)計
        7.1.2 頸椎椎弓根螺釘植入手術(shù)的模板設(shè)計
        7.1.3 骶髂關(guān)節(jié)螺釘固定手術(shù)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(jié)
第八章 文章總結(jié)與未來工作展望
    8.1 文章總結(jié)
    8.2 本文的創(chuàng)新點
    8.3 未來工作展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀碩士學(xué)位期間已發(fā)表或錄用的論文


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]計算機(jī)輔助設(shè)計和制造（CAD/CAM）的種植手術(shù)導(dǎo)板的應(yīng)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(xué)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(xué)報. 2006(04)
[3]頸椎椎弓根螺釘固定進(jìn)展[J]. 陳寶,徐榮明.  骨與關(guān)節(jié)損傷雜志. 2003(06)



本文編號：3684340