基于快速原型技术的下颌骨修复及生物力学分析

发布时间：2020-08-06 09:43

【摘要】：快速原型技术修复下颌骨缺损以及对其进行受力分析,是集快速原型技术、CT扫描及其图像处理技术、有限元分析等于一体的综合性课题,是机械工程与生物医学的交叉学科。CT图像处理与三维重建技术的发展,可以方便地获得具有复杂外形的下颌骨的精确三维数据模型,同时,快速原型技术可以根据三维模型快速制作出形状精度很高的模型,以此来辅助手术规划,减少手术时间,提高成功率,具有较强的实际意义。 根据实际的下颌骨缺损案例,在完成下颌骨的修复后,再对其进行有限元分析,以此评价下颌骨缺损修复体的力学特性,以保证最佳修复的目的；并最终制作修复体的实体RP模型。本文的研究工作主要包括以下几个方面： (1)研究了图像处理软件Mimics对螺旋CT扫描得到的DICOM文件进行图像处理的方法,通过阈值选择、区域增长、蒙罩编辑以及计算建模等操作,分离出下颌骨；导入腓骨STL文件,将其与下颌骨缺损段进行拟合,以实现修复、优化,从而得到下颌骨修复体的三维模型。 (2)探讨并分析了常见的医用有限元建模方法,研究了非线性有限元软件Abaqus、STL修复软件Magics以及Mimics之间的数据格式转换方法,建立了下颌骨修复体的有限元模型。其中,利用Magics中修复STL文件并划分三角形网格,通过Abaqus中将三角形网格转换为四面体网格,在Mimics中通过计算CT值赋予各向异性材料。 (3)分析了边界条件及载荷施加等前处理程序,并对修复体的有限元模型进行受力分析,以此来检验其受力、位移等力学特性以及结构的合理性,来为下颌骨的修复提供相应的建议与参考。 (4)研究了实验所用三维打印快速原型机的相关参数；重点分析了模型摆放、切片等快速原型加工过程中的工艺参数,比较了不同加工参数对材料成本、加工时间、成型精度等的影响；加工出下颌骨修复体的RP模型,并据此将手术规划用的钛板成形。
【学位授予单位】：东北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：R782.2

【参考文献】

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本文编号：2782194