3D打印截骨手术导板生成可视化软件研究

发布时间：2021-02-17 04:02

　　本文以计算机辅助技术、计算机图形学技术和三维打印技术为基础,研制了一种能为医生在术前和后期提供强有力支持的个性化导板。首先,根据手术导板设计的要求,开发了一套制作个性化手术导板的软件。通过对实际问题的分析和需求,设计了平面切割法、直线切割法、曲线切割法、面片删除法、厚度偏移和边界闭合法、固定孔径插入法和手术刀径设计等算法。平面切割算法能够对模型在XY、YZ、XZ三种平面进行切割,将模型分为平面上下两部分数据;直线切割算法能够对模型进行直线穿透切割,通过辅助线与切割线的夹角来调整切割线;曲线切割算法能够对模型进行闭合曲线切割,并能够通过改变型值点来对曲线进行修改;面片删除算法能够对模型单个面片进行删除操作;厚度偏置和边界闭合能够对薄片型数据进行厚度偏置以及边界闭合,生成闭合实体模型;固定孔插入与手术刀径算法能够为导板添加手术刀径,并且在模型边界插入固定孔;最终通过对软件各个模块的处理,生成个性化操作导板的三维模型,并利用三维打印机进行实体模型打印。然后对椎弓根手术导板的结构进行了有限元分析,分析结果表明在应力作用下,导板中部凹陷区将产生最大等效应力和等效应变,而在正常使用条件下,导板不会... 

【文章来源】：杭州电子科技大学浙江省

【文章页数】：53 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．２脊椎导板??

椎弓根置钉手术是治疗脊柱骨折、脊柱畸形、脊柱损伤的常用方法［６］。椎分别为脊髓和动脉血管，置钉的最大偏差不能超过２ｍｍ，因此该手术对精的置钉手术虽然有一系列的测量仪器来辅助手术提高置钉的准确率，但作复杂成像质量不稳定，要求术者有很高的操作技术，而且在置钉时仍对术者有很高的经验要求，并且存在一些操作风险；另一方面这些仪器遍的推广使用，这导致只有大型医院才有能力做相应的置钉手术。而手上解决了这些难题，导板在制作过程中在二维图像中测量确定置钉的位数，因此成型的导板无须其他仪器进行测量能够很好的为术者提供导航导板的使用极大的降低了手术的风险，个性化的导板设计能够减少患者恢复时间，并且制作成本较低的导板能够容易的进行推广，让更多的患益１８］。??

然后通过人体各个组织灰度值不同的特点，使用阈值分割的功能将ＣＴ图像中骨骼数据与其??他组织数据分离，然后提取各层骨骼数据生成骨骼结构的三维模型［２８］，切层图像与三维重建??模型如图２．１所示。??ＩＴ１?Ｉ??（ａ）脊柱模型?（ｂ）脊椎模型??图２．１三维模型??以椎弓根置钉手术导板为例，在导板的制作过程中需要获取置钉导航孔的角度、位置和??深度。此时使用ＭＩＭＩＣＳ软件在二维切片图像上对置钉位置进行调整确定，对置钉角度进行??测量，最后对置钉深度进行长度设置，然后以这些数据为依据生成三维置钉导航通道模型［２９］。??这些做好的模型输出为ＳＴＬ格式的文件进行保存，到此为止数据的预处理就基本完成。这些??基本模型数据到导板的所有制作流程就由本软件来实现，最后输出设计好的导板文件直接进??行３Ｄ打印。??２．２．２系统框架设计??本软件整体框架根据系统的功能进行设计，系统框架如下图２．２所示：??７??

【参考文献】：
期刊论文
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博士论文
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硕士论文
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本文编号：3037399