基于OpenGL的泰勒骨外固定器仿真关键技术研究

发布时间：2017-05-19 12:21

  本文关键词：基于OpenGL的泰勒骨外固定器仿真关键技术研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：伴随着经济的飞快发展,迅速扩张的工矿企业、各类频发的交通事故及自然灾害,每年都带来大量的四肢畸形及骨折患者。目前,我国的传统医学固定增加了肢体被感染的风险,破坏了骨端愈合的微环境及骨的生理性愈合,存在内固定失败及二次骨折的风险。尤其是当对肢体畸形进行矫正的时候,这种方法变得无能为力。Taylor骨外固定器作为一种复位、固定的微侵袭性骨外固定器,能很好的弥补这些缺陷顺应骨外科发展趋势,具有广阔的市场前景。Taylor骨外固定器虽能满足患者的需求,但可视信息是局限的,不能看到调节的畸形骨内部结构。再者,模型计算复杂很难获得整个解刨结构的空间信息,从而造成了畸形矫正的不准确。针对上述问题本文设计了一个Taylor骨外固定器矫正系统仿真软件,该仿真软件提供了一个真实的虚拟平台,能够在三维视景中模拟观测畸形骨及矫正的整个过程。论文的主要内容为:①研究了基于Stewart平台泰勒架的机构简图和运动学方程,然后依据建立的骨骼畸形位姿矩阵并结合运动学方程,提出了用于畸形矫正的算法,为后面实现系统的仿真模拟提供算法基础。②研究了OpenGL三维图形软件的相关内容,在应用程序平台中构建了Taylor外固定器的模型接口;随后依据矫正系统的算法按照设计思路,对软件系统进行了具体详尽的分析设计。③最终对软件系统进行实验验证,通过不同的实验用例来验证软件系统实现的功能与预期目标是否一致。
【关键词】：泰勒外固定器 Stewart平台 OpenGL 3DS MAX
【学位授予单位】：河北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH781;TP391.9
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 绪论8-16
• 1.1 课题的研究背景及意义8-9
• 1.2 相关技术的研究概况及现状9-13
• 1.2.1 Stewart平台概述9-10
• 1.2.2 虚拟现实概述10-11
• 1.2.3 国内外研究现状11-13
• 1.3 课题研究目标与内容13-14
• 1.3.1 研究目标13
• 1.3.2 研究内容13-14
• 1.4 论文结构安排14-16
• 第二章 泰勒外固定器执行机构的建模16-24
• 2.1 矫正系统的框架16-17
• 2.2 矫正系统设计17-22
• 2.2.1 位姿反解设计17-19
• 2.2.2 位姿正解设计19-22
• 2.3 实例验证22
• 2.4 本章小结22-24
• 第三章 泰勒骨外固定器校正系统的实现24-38
• 3.1 畸形骨的建模24-30
• 3.1.1 位移畸形建模24-27
• 3.1.2 角度畸形建模27-29
• 3.1.3 复合角度畸形建模29-30
• 3.2 矫正系统的实现30-34
• 3.2.1 理想状态矫正系统的实现30-31
• 3.2.2 复杂状态矫正系统的实现31-34
• 3.3 矫正系统的验证34-36
• 3.4 本章小结36-38
• 第四章 泰勒矫正系统仿真软件的设计与实现38-56
• 4.1 仿真软件开发工具概述38-41
• 4.1.1 开发工具的选择38
• 4.1.2 OpenGL工作原理38-40
• 4.1.3 3DS文件格式40-41
• 4.2 软件开发的需求分析及功能设计41-42
• 4.2.1 需求分析41
• 4.2.2 功能设计41-42
• 4.3 各功能模块的设计与实现42-54
• 4.3.1 仿真系统框架设计模块42
• 4.3.2 仿真系统可视化模块42-48
• 4.3.3 仿真系统算法实现模块48-54
• 4.4 本章小结54-56
• 第五章 实验验证及临床效果56-60
• 5.1 框架演练实验56-57
• 5.2 动物实验57-58
• 5.3 临床实验58-59
• 5.4 本章小结59-60
• 第六章 结论与展望60-62
• 6.1 论文总结60
• 6.2 研究展望60-62
• 参考文献62-66
• 致谢66-68
• 攻读学位期间所取得的相关科研成果68

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