人体下肢力线导航系统关键技术研究

《人体下肢力线导航系统关键技术研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、天津大学硕士学位论文人体下肢力线导航系统关键技术研究KeyTechnologiesofHumanLowerLimbAlignmentNavigationSystem学科专业：机械工程研究生：刘传耙指导教师：孙涛副教授企业导师：张弢主任医师天津大学机械工程学院2017年12月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证一书而使用过的材料。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中

2、作了明确的说明并表示了谢意。学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。〈保密的学位论文在解密后适用本授权说明〉
导师签名3物摘要密切结合我国骨科数字化医疗行业对于骨科手术导航系统的重大需求，在天津市智能制造科技重大专项的资助下，本文以开发具有自主知识产权的人体下肢力线导航系统为目标，深入开展导航系统在术前三维

3、力线精确定位与测量方法研究、术中快速高效配准方法研究以及手术导航系统软件开发等工作。主要的研究内容如下：(1)基于外科手术术前规划的特点，借助人体下肢解剖学与运动学知识，构建人体下肢力线系统；考虑患骨模型坐标构建的不确定性，建立患骨模型的重定义坐标系统；基于重新定义的患骨坐标系，提出下肢力线系统定位的优化算法与优化理论；基于软件开发平台，搭建导航系统术前规划模块。(2)基于术中长骨配准的特点，针对现有配准方法在实际应用中的差异与缺陷分析，提出快速高效的配准方法；针对现有方法与优化方法的差异分析，开展软件仿真与模型试验，验证方案的有效性与可行性。(3

4、)基于矫形手术的特点，通过对手术导航系统的应用需求分析，建立手术导航系统的总体构架以及工作流；通过对导航系统中涉及的关键技术的分析与解决，搭建下肢机械轴导航系统初级版本。本文的研究成果为人体下肢力线导航系统的开发奠定坚实的理论基础，同时为推进手术导航系统在骨科矫形手术领域中的工程化应用提供技术支撑。关键词：下肢力线，手术导航，算法，配准，软件开发IABSTRACTFundedbytheTianjinIntelligentmanufacturingscienceandTechnologyMajor,thisthesisworksontheorthop

5、edicssurgerynavigationsystemrequiredbythedigitalmedicalindustryinDepartmentoforthopedics.Takingthedevelopmentofthehumanbodylowerlimbalignmentnavigationsystemwithindependentintellectualpropertyrightsasthegoal,accuratelocationandmeasurementof3Dalignmentbeforesurgery,fastandeffic

6、ientregistrationmethodinsurgery,softwaredevelopmentofsurgicalnavigationsystemhavebeencarriedout.Thefollowingcontributionshavebeenmade:(1)Constructionofhumanlowerlimbalignmentsystemwiththehelpofhumananatomyandkinematicsknowledgebasedonthecharacteristicsofpreoperativeplanningfor

7、surgery.Next,consideringtheuncertaintyofthecoordinateconstructionofthebonemodel,theredefinitioncoordinatesystemofthebonemodelwasestablished.Then,theoptimizationalgorithmandtheoryforthepositioningofthelowerlimbalignmentsystemareproposedbasedontheredefinedbonecoordinatesystem.Fi

8、nally,thenavigationplanningmoduleisbuiltbasedonsoftwaredevelo