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髋关节假体三维造型设计+SolidWords三维建模(3)

时间:2017-04-09 11:48来源:毕业论文
[5] 。它由如下系列单元技术组成:① CT图象摄取; ② CT图象输送与处理; ③ 三 文造型;④ 匹配设计;⑤ CAM。定制型髋关节假体考虑了患者股骨的解剖


[5]
。它由如下系列单元技术组成:① CT图象摄取; ② CT图象输送与处理; ③ 三
文造型;④ 匹配设计;⑤ CAM。定制型髋关节假体考虑了患者股骨的解剖学特征(髓
腔,转子等),与患者股骨较为匹配,在一些股骨形态异常的髋关节置换术中较多采
用定制型假体[6][7]

系列假体由于受产品规格限制,使得假体与患者骨的匹配程度较低,术后易出现
双下肢不等长的现象,不同程度影响了患者的术后生活质量。定制式人工髋关节即可
解决这一不足,但其成本较高。
(3)基于CT 片的设计
目前定制型髋关节股骨侧假体设计主要根据患者的 CT片,设计分为以下几个步
骤,首先,对患者诊断以后,通常采用图像处理软件对患者股骨 CT-扫描图像进行处
理,提取其边缘数据,根据这些边缘数据利用 CAD软件将需要的关节区域三文重建出
来,第二步根据三文重建出来的关节模型,设计假体三文形状,然后采用有限单元法
分析设计出的假体受力情况,最终设计者要与骨外科医生共同分析设计出的假体,假
体设计综合考虑医生的观点(如假体与股骨腔贴合程度,假体球头和颈部尺寸以及假体外部活性涂层等)[8]
。这种定制型人工髋关节设计存在着一些缺陷,如在人工髋关
节翻修术中,无法获得患者髋关节 CT片,只能获得 X光片,另外髋关节股骨侧假体
形状一般较为复杂,需要在数控加工中心上才能加工出关节假体,加工成本较高。
(4) 基于X线片的设计
X 线片的设计方法主要是利用两张 X  线片(正、侧位)  , 得出假体正侧位数据,  再
用简单的截面形状, 如矩形、椭圆形、扁形等设计出假体。设计主要包括光片处理,
数据提取,股骨侧假体形状设计以及设计检验。这种方法设计成本低,但因未考虑到
股骨内腔的复杂情况,往往匹配效果不理想,容易产生松动
(5) 基于X线片和 CT片的设计
同时利用 X 线片和 CT 片进行股骨假体设计的新方法是利用两张 X 线片(确定股
骨假体纵向轮廓形状) 和五张典型横截面 CT 片(确定股骨假体横截面轮廓形状) 进行
CAD 三文设计, 该方法结合了用 CT 片和X 线片进行设计的优点, 既提高了假体与股
骨的匹配程度, 又降低了所需 CT 片的数目, 从而降低了假体成本。
(6) 采用反求工程设计
采用反求工程技术, 可以获取较完整的髋骨表面几何信息,得到表面的点云数据,
利用这些点云数据可以重构髋臼表面,甚至整个髋骨表面 CAD 模型。所谓反求工程,
就是从实际存在的物体出发。得到该物体的可以在计算机中表示的三文数学模型的过
程[9]
。大致包括:点云数据获取、点云数据分片, 曲面重构和生成 CAD 模型这几个步
骤。
1.2   三文造型技术的发展现状
1.2.1   三文造型技术
CAD 技术从产生至今已有 40多年的历史,先后经历了二文计算机绘图、三文线框
造型、曲面造型、实体造型、参数化设计和特征造型等几个发展阶段。CAD技术作为
成熟的普及技术已在企业中广泛应用,并已成为企业的现实生产力[10]
。从整个发展历
程来看,传统的CAD 技术已经走向成熟,并且在产品制造业以及其它领域中广泛应用。
但随着计算机硬件环境的不断变革、先进科学的计算方法不断出现、工业产品设计与
制造等需求的大力推进,CAD技术也在不断地发展和更新[11]

三文造型有三种层次的建立方法,即线框、曲面和实体,也就是分别对应于用一 髋关节假体三维造型设计+SolidWords三维建模(3):http://www.youerw.com/jixie/lunwen_4727.html
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