数字骨科技术在骨科辅助治疗中的应用研究

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数字化骨科学是临床骨科与计算机技术紧密结合的新兴交叉学科，具体包含虚拟仿真手术、虚拟现实与可视化技术、骨科有限元分析技术、3D打印技术等，被广泛应用于骨科辅助治疗方面，具有巨大的应用前景及意义。本文主要研究了三个方面的内容。
　　1、研究了骨骼的3D打印模型精度误差。从骨骼的DICOM医学数字图像到骨骼的3D打印模型，引起误差的原因主要有扫描层距、拟合参数、打印层厚累积、材料自身性能等。分析结果表明减小CT扫描层距可提高三维重建模型精度；在Mimics中三维重建时，拟合参数的选择也会对三维重建模型的精度产生影响；3D打印加工工艺对骨骼的3D打印模型有很大影响，不同的材料对精度的影响不同，应该根据骨骼模型的用途选择合适的加工工艺。
　　2、研究了虚拟现实技术、3D打印技术在骨折辅助治疗中的应用。利用 CT数据DICOM医学图像，对Pilon骨折进行三维重构，通过对每层mask进行细致的编辑实现骨折碎块的分离，建立骨折碎块三维模型，并对其进行处理以获取高质量的三维模型。①在虚拟现实系统中，利用各个骨折碎块三维模型完成术前策划；②采用3D打印加工工艺打印出重构的三维模型，利用3D打印模型进行术前策划。通过术前策划，手术医生能够直观地观察到手术部位，提前规划手术方案，为治疗提供可靠的依据。术前策划具有重要的参考价值，尤其是在选择合适的手术入路及接骨板方面。相比虚拟现实系统中进行术前策划，3D打印模型进行术前策划更方便、直观。
　　3、研究了人体脊柱-椎间融合钉棒系统中椎间融合材料的力学性能。建立脊柱-椎间融合钉棒系统有限元模型、人体脊柱有限元模型，其中有限元模型中椎间融合材料分别为自体颗粒骨、PEEK椎间融合器、空白，分析PEEK椎间融合器、自体颗粒骨的应力变化，并与正常人体脊柱对比，验证在站姿状态下，自体颗粒骨的力学性能与PEEK椎间融合器的力学性能相近，椎间融合材料采用自体骨进行腰椎后路手术时，自体骨能起到有效的力学支撑。

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作者
韩曼曼;
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作者单位

新疆大学;

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授予单位新疆大学;
学科机械工程
授予学位硕士
导师姓名乌日开西·艾依提;
年度 2017
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类骨科学（运动系疾病、矫形外科学）;计算机仿真;
关键词
数字化骨科; 3D打印; 虚拟现实; 有限元分析;

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