3D打印个性化翼型接骨板治疗髋臼骨折生物力学研究及其临床应用
发布时间：2021-03-19 14:49
研究背景髋臼骨折为关节内骨折,因其部位深、结构复杂、复位固定困难等,如何治疗一直都是骨科创伤研究领域的重要问题。与其他关节内骨折相似,手术干预是治疗髋臼骨折主要手段,其目的是实现解剖复位、坚强固定及尽早髋关节功能康复训练。随着数字化技术与个性化精准医疗的发展,3D打印技术在临床诊疗日常中得到广泛应用,应用个性化翼型接骨板治疗髋臼骨折是一种新兴微创外科技术,但其可行性、有效性及生物力学稳定性仍有待进一步验证。研究目的研究应用3D打印个性化翼型接骨板治疗髋臼骨折的生物力学稳定性能及临床疗效评估。研究方法第一章:将CT扫描数据进行三维重建及镜像模型,利用逆向工程技术提取标本三维镜像模型表面形态,并通过CAD技术和3D打印技术制造个性化翼型接骨板。所有骨盆标本采用相同方法制作髋臼双柱骨折,随机分3组,每组6具骨盆标本,应用生物力学测试机进行轴向位移、轴向刚度及破坏试验测试。A组:3D打印个性化翼型接骨板固定系统,B组:前柱钢板+髂坐钢板固定系统,C组:前柱钢板+弓状缘内侧钢板固定系统。第二章:收集健康成人骨盆影像学资料,利用Mimics、Geomagic Studio、SolidWorks等软...
【文章来源】：南方医科大学广东省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２．个性化异性接骨板初步裁剪与加厚
?第一章?３Ｄ打印个性化翼型接骨板治疗髋臼骨折的尸体生物力学研究???规格使用专用的打孔器在相应的位置进行打孔（图１－３）。打孔后，个性化髋臼钢??板设计步骤完成，并保存为ＳＴＬ文件进行３Ｄ打印成型。??图１－３．个性化接骨板在Ｓｏｌｉｄｗｏｒｋｓ软件中打孔。??Ｆｉｇｕｒｅ?１－３．?Ｐｅｒｓｏｎａｌｉｚｅｄ?ｂｏｎｅ?ｐｌａｔｅｓ?ａｒｅ?ｐｅｒｆｏｒａｔｅｄ?ｉｎ?Ｓｏｌｉｄｗｏｒｋｓ?ｓｏｆｔｗａｒｅ．??本研宄米用选择性激光溶化（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ?ｌａｓｅｒ?ｍｅｌｔｉｎｇ，ＳＬＭ）?３Ｄ打印技术??进行髋臼翼型接骨板制造，金属３Ｄ打印设备为华南理工大学研制的??ＤｉＭｅｔａｌ－１００打印机，将处理后的Ｓ丁Ｌ格式数据导入上述软件Ｍａｇｉｃｓ?１５．０１将??模型进行定向、分层切片及添加支撑。得到ＣＨ格式的文件并导入自主开发的??激光路径规划软件中。然后对不同文件的扫描模型进行路径规划，然后将处理??后的数据导入自主研发的ＤｉＭｅｔａｌ－１００金属三维打印设备进行打印制造。３Ｄ打??印个性化接骨板设计与制造流程如图１－４所示。??８??
?硕士学位论文???３Ｄ打印制造的接骨板表面粗糙，需要进一步热处理和表面处理，将样品加??热到８２０摄氏度持续３小时，然后冷却，表面处理程序包括铸轧、油洗、酸洗、??抛光、阳极氧化、清洗和消毒［６］。??Ａ?Ｒ??图１－４．?３Ｄ打印个性化接骨板设计与制造流程。Ａ．将患者或标本影像数据导入Ｍｉｍｉｃｓ??２１．０软件进行三维重建，提取目标模型：Ｂ．将ＳＴＬ格式三维模型导入Ｇｅｏｍａｇｉｃ?１３．０软件，??对三角片网格模型进行重新划分，修复破损边界，根据骨折类型提取个性化接骨板形状并??加厚，将多边形模型精确曲面化得到实体零件模型；Ｃ．将零件导入Ｓｏｌｉｄｗｏｒｋｓ?２０１７软件进??行装配，可根据骨折线位置设置螺钉孔位置；Ｄ．将零件模型导入３Ｄ打印成型设备进行制??造。??Ｆｉｇｕｒｅ?１－４．?３Ｄ?ｐｒｉｎｔｉｎｇ?ｐｅｒｓｏｎａｌｉｚｅｄ?ｂｏｎｅ?ｐｌａｔｅ?ｄｅｓｉｇｎ?ａｎｄ?ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ?ｐｒｏｃｅｓｓ．?Ａ．??Ｉｍｐｏｒｔ?ｐａｔｉｅｎｔ?ｏｒ?ｓｐｅｃｉｍｅｎ?ｉｍａｇｅ?ｄａｔａ?ｉｎｔｏ?Ｍｉｍｉｃｓ?２１．０?ｓｏｆｔｗａｒｅ?ｆｏｒ?３Ｄ?ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ?ｔｏ??ｅｘｔｒａｃｔ?ｔｈｅ?ｔａｒｇｅｔ?ｍｏｄｅｌ；?Ｂ．?Ｉｍｐｏｒｔ?ＳＴＬ?ｆｏｒｍａｔ?３Ｄ?ｍｏｄｅｌ?ｉｎｔｏ?Ｇｅｏｍａｇｉｃ?１３．０?ｓｏｆｔｗａｒｅ?ｔｏ??ｒｅ－ｄｉｖｉｄｅ?ｔｈｅ?ｔｒｉａｎｇｕｌａｒ?ｍｅｓｈ?ｍｏｄｅｌ，?ｒｅｐａｉｒ?ｔｈｅ?ｂｒｏｋｅｎ?ｂｏｕｎｄａｒｙ，?ａｎｄ?ｅｘｔｒａｃｔ?ｂａｓｅｄ?ｏｎ?ｔｈｅ??９??
【参考文献】：
期刊论文
[1]人体髋臼前后壁骨硬度分布特征研究[J]. 刘国彬,殷兵,王建朝,李升,张晓娟,吴卫卫,胡祖圣,刘雅克,张英泽. 中华骨与关节外科杂志. 2019(09)
[2]改良Stoppa入路内髂坐钢板固定治疗涉及后柱的髋臼骨折[J]. 薛飞,贾文超,武剑,佟雁翔,王文选,贾燕飞,冯卫. 中华创伤骨科杂志. 2019 (06)
[3]髋臼四方区组合钢板治疗老年髋臼骨折的有效性[J]. 陈开放,杨帆,郭晓东,朱丰照,姚升,周锦鸽. 中华创伤杂志. 2018 (04)
[4]3D打印技术在陈旧性骨盆髋臼骨折治疗中的应用[J]. 仇道迪,周东生,许维澄,张国明,冯立,陈龙,孙金磊. 中华创伤骨科杂志. 2017 (07)
[5]Stoppa入路内髂坐钢板固定治疗累及后柱的复杂髋臼骨折[J]. 杨运平,曹生鲁,凌伟,郭东鸿,彭赓,冯凯,胡稷杰,王钢. 中华骨科杂志. 2017 (13)
[6]个性化金属三维打印髋臼翼形接骨板结合腹直肌外侧切口入路治疗复杂髋臼骨折[J]. 麦奇光,谷诚,林学智,李涛,黄伟奇,王华,谭新宇,林辉,王艺锰,杨永强,金大地,樊仕才. 中华外科杂志. 2017 (03)
[7]3D打印骨科模型技术标准专家共识[J]. Digital Orthopaedics Group,Medical Engineering Society,Chinese Medical Association;. 中华创伤骨科杂志. 2017 (01)
[8]髋臼骨折的治疗进展及思考[J]. 周东生. 中国骨伤. 2016(04)
[9]桥接组合式内固定系统与重建钢板治疗髋臼骨折的疗效比较[J]. 关翔,宋香全,王洪炳,周朝波. 临床骨科杂志. 2015(05)
[10]三维有限元分析在口腔正畸领域的研究进展[J]. 韩耀辉,徐庚池,牟兰,葛振林. 现代口腔医学杂志. 2015(03)
本文编号：3089754
【文章来源】：南方医科大学广东省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２．个性化异性接骨板初步裁剪与加厚
?第一章?３Ｄ打印个性化翼型接骨板治疗髋臼骨折的尸体生物力学研究???规格使用专用的打孔器在相应的位置进行打孔（图１－３）。打孔后，个性化髋臼钢??板设计步骤完成，并保存为ＳＴＬ文件进行３Ｄ打印成型。??图１－３．个性化接骨板在Ｓｏｌｉｄｗｏｒｋｓ软件中打孔。??Ｆｉｇｕｒｅ?１－３．?Ｐｅｒｓｏｎａｌｉｚｅｄ?ｂｏｎｅ?ｐｌａｔｅｓ?ａｒｅ?ｐｅｒｆｏｒａｔｅｄ?ｉｎ?Ｓｏｌｉｄｗｏｒｋｓ?ｓｏｆｔｗａｒｅ．??本研宄米用选择性激光溶化（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ?ｌａｓｅｒ?ｍｅｌｔｉｎｇ，ＳＬＭ）?３Ｄ打印技术??进行髋臼翼型接骨板制造，金属３Ｄ打印设备为华南理工大学研制的??ＤｉＭｅｔａｌ－１００打印机，将处理后的Ｓ丁Ｌ格式数据导入上述软件Ｍａｇｉｃｓ?１５．０１将??模型进行定向、分层切片及添加支撑。得到ＣＨ格式的文件并导入自主开发的??激光路径规划软件中。然后对不同文件的扫描模型进行路径规划，然后将处理??后的数据导入自主研发的ＤｉＭｅｔａｌ－１００金属三维打印设备进行打印制造。３Ｄ打??印个性化接骨板设计与制造流程如图１－４所示。??８??
?硕士学位论文???３Ｄ打印制造的接骨板表面粗糙，需要进一步热处理和表面处理，将样品加??热到８２０摄氏度持续３小时，然后冷却，表面处理程序包括铸轧、油洗、酸洗、??抛光、阳极氧化、清洗和消毒［６］。??Ａ?Ｒ??图１－４．?３Ｄ打印个性化接骨板设计与制造流程。Ａ．将患者或标本影像数据导入Ｍｉｍｉｃｓ??２１．０软件进行三维重建，提取目标模型：Ｂ．将ＳＴＬ格式三维模型导入Ｇｅｏｍａｇｉｃ?１３．０软件，??对三角片网格模型进行重新划分，修复破损边界，根据骨折类型提取个性化接骨板形状并??加厚，将多边形模型精确曲面化得到实体零件模型；Ｃ．将零件导入Ｓｏｌｉｄｗｏｒｋｓ?２０１７软件进??行装配，可根据骨折线位置设置螺钉孔位置；Ｄ．将零件模型导入３Ｄ打印成型设备进行制??造。??Ｆｉｇｕｒｅ?１－４．?３Ｄ?ｐｒｉｎｔｉｎｇ?ｐｅｒｓｏｎａｌｉｚｅｄ?ｂｏｎｅ?ｐｌａｔｅ?ｄｅｓｉｇｎ?ａｎｄ?ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ?ｐｒｏｃｅｓｓ．?Ａ．??Ｉｍｐｏｒｔ?ｐａｔｉｅｎｔ?ｏｒ?ｓｐｅｃｉｍｅｎ?ｉｍａｇｅ?ｄａｔａ?ｉｎｔｏ?Ｍｉｍｉｃｓ?２１．０?ｓｏｆｔｗａｒｅ?ｆｏｒ?３Ｄ?ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ?ｔｏ??ｅｘｔｒａｃｔ?ｔｈｅ?ｔａｒｇｅｔ?ｍｏｄｅｌ；?Ｂ．?Ｉｍｐｏｒｔ?ＳＴＬ?ｆｏｒｍａｔ?３Ｄ?ｍｏｄｅｌ?ｉｎｔｏ?Ｇｅｏｍａｇｉｃ?１３．０?ｓｏｆｔｗａｒｅ?ｔｏ??ｒｅ－ｄｉｖｉｄｅ?ｔｈｅ?ｔｒｉａｎｇｕｌａｒ?ｍｅｓｈ?ｍｏｄｅｌ，?ｒｅｐａｉｒ?ｔｈｅ?ｂｒｏｋｅｎ?ｂｏｕｎｄａｒｙ，?ａｎｄ?ｅｘｔｒａｃｔ?ｂａｓｅｄ?ｏｎ?ｔｈｅ??９??
【参考文献】：
期刊论文
[1]人体髋臼前后壁骨硬度分布特征研究[J]. 刘国彬,殷兵,王建朝,李升,张晓娟,吴卫卫,胡祖圣,刘雅克,张英泽. 中华骨与关节外科杂志. 2019(09)
[2]改良Stoppa入路内髂坐钢板固定治疗涉及后柱的髋臼骨折[J]. 薛飞,贾文超,武剑,佟雁翔,王文选,贾燕飞,冯卫. 中华创伤骨科杂志. 2019 (06)
[3]髋臼四方区组合钢板治疗老年髋臼骨折的有效性[J]. 陈开放,杨帆,郭晓东,朱丰照,姚升,周锦鸽. 中华创伤杂志. 2018 (04)
[4]3D打印技术在陈旧性骨盆髋臼骨折治疗中的应用[J]. 仇道迪,周东生,许维澄,张国明,冯立,陈龙,孙金磊. 中华创伤骨科杂志. 2017 (07)
[5]Stoppa入路内髂坐钢板固定治疗累及后柱的复杂髋臼骨折[J]. 杨运平,曹生鲁,凌伟,郭东鸿,彭赓,冯凯,胡稷杰,王钢. 中华骨科杂志. 2017 (13)
[6]个性化金属三维打印髋臼翼形接骨板结合腹直肌外侧切口入路治疗复杂髋臼骨折[J]. 麦奇光,谷诚,林学智,李涛,黄伟奇,王华,谭新宇,林辉,王艺锰,杨永强,金大地,樊仕才. 中华外科杂志. 2017 (03)
[7]3D打印骨科模型技术标准专家共识[J]. Digital Orthopaedics Group,Medical Engineering Society,Chinese Medical Association;. 中华创伤骨科杂志. 2017 (01)
[8]髋臼骨折的治疗进展及思考[J]. 周东生. 中国骨伤. 2016(04)
[9]桥接组合式内固定系统与重建钢板治疗髋臼骨折的疗效比较[J]. 关翔,宋香全,王洪炳,周朝波. 临床骨科杂志. 2015(05)
[10]三维有限元分析在口腔正畸领域的研究进展[J]. 韩耀辉,徐庚池,牟兰,葛振林. 现代口腔医学杂志. 2015(03)
本文编号：3089754
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