基于CT图像和反求技术的个性化解剖型钢板设计.pdf

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1、第7期机械设计与制造2011年7月MachineryDesign&Manufacture161文章编号：1001—3997(2011)07—0161—02基于CT图像和反求技术的个性化解剖型钢板设计申晓光张吉堂杜鹏(中北大学机械工程与自动化学院，太原030051)PersonalizeddesignfordissectionsteeIplatebasedonCTpictureandreverseengineeringSHENXiao—guang，ZHANGji—tang，DUPeng(MechanicalEngineeringandAutomation

2、College，NorthUniversityOfChina，Taiyuan030051，China)【摘要】提出了基于CT扫描数据图像，采用反求工程(RE)与计算机辅助设计(CAD)，计算机辅助制造(CAM)技术，设计针对不同患者的个性化解剖型钢板的新方法。对于一般非粉碎性骨折情况的个体，完成其骨折部位的三维数字化复合与矫正，进而确定其最佳内固定方案和钢板设计方案，并在CAD中完成钢板的设计工作，实现钢板与复位骨骼的虚拟装配，模拟手术过程。最后对钢板选取适当材料进行数控编程，加工。实验表明：此种钢板具有比标准化钢板更好的贴合性，并且具有良好的强度。该

3、方法也为骨科手术提供了一定的理论参考依据和相应的手术参考模型，同时也为生物力学分析提供了理论模型。关键词：CT图像；反求工程；CAD；个性化解剖型钢板【Abstract】AnewmethodofdesigningdissectionsteelplatefordifferentpatientsispresenteditbasedonCTpicturebyadoptingreverseengineering(RE)，computer-aided&sign(CAD)andcomputer-aidedmanufacturing(CAM)．specifctoin

4、dividualpatientofnon-comminutedfracture，athree—dimensionaldigitalrestorationandcorrectionofthefracturepartsshouldbecompleted．ThenartoptimalinternalfixedandplatedesignprogramshallbedeterminedandthedesignofsteelplateiscompletedinCADSoftwaretoachievethevirtualassembZyoftheplateandt

5、herestorationpartsandsimulatethesurgicalprocedures．Fi—nally，appropriatematerialtobechosenforthesteelplateshallbeprogrammedwithNCandmanufactured，whichexperimentalresulushowthatsuchplateisbetterfittingthanthestandardplatewithwellstrength．刀newmethodprovidestheoreticalreferen~eandop

6、erationreferencemodelfororthopedicsurgery，atthes0timeprovidesatheoreticalmodelforthebio—mechanicalanalysis．Keywords：CTimages；Reverseengineering；CAD；Personalizeddissectionsteelplate中图分类号：TH16，TP391文献标识码：A1引言解剖型钢板是在直型钢板、异型钢板基础上发展起来的一种新型内固定钢板。广泛应用于骨科手术领域。它的局部根据人体解剖学特征的统计规律进行了预先塑性，因

7、此较直行板、异形板更符合骨骼形状特。然而，现在市场上流行的所谓解剖型钢板由于患者个体在骨骼形状方面明显的差异性(即个性化差异)，钢板与骨骼表面的吻合性并不理想，个体匹配性差，甚至选用什么样规格的钢板和螺钉事先也无法确定，手术中需要反复试验并再次塑形，这就增加了手术的难度，延长了手术时间，降低了手术质量。针对以上缺陷，我们以股骨远端骨折隋况为例(注：本实例取自太原市某医院一股骨骨折病人真实CT扫描数据。层厚为lmm)，提出了基于cT图像和反求技术的个性化解剖型钢板设计方法。设计人员可利用医学影像软件Mimics完成骨折部位的三维数字化复位和矫正，然后利用

8、相关反求软件完成复位骨骼表面的重建，修补和光图1人性化解剖型钢板设计流程图顺。最后通过CAD造