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《苏州大学》 2006年
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个体化股骨假体的计算机辅助设计及相关研究

朱建炜  
【摘要】: 一、正常国人股骨近端解剖参数测量 目的:探讨正常国人股骨近端参数的特点,为国产假体的设计和研究提供解剖学依据。方法:随机抽取100例髋关节前后位CR片,由Unisight医学图像处理软件测量股骨头直径、颈长、颈干角、偏心距、股骨头垂直高度、干骺端宽度T+20、T0、T-20、峡部直径、峡部高度、髓腔闪烁指数和干骺端髓腔闪烁指数等参数,并与国内学者测量的以及欧美人股骨参数进行比较。结果:本组正常国人股骨大体形态学参数与Noble、Massin等所测欧美人的股骨参数几乎都有差别,特别是偏心距、股骨头垂直高度、干骺端宽度T+20、T0、T-20、峡部直径、股骨头直径等参数差别较大。本组测量的漏斗状股骨占20%,远高于Noble、Massin等测量的欧美人8%和11.5%,差异有显著性(P0.01),而与国内刘勤等测量的国人股骨形态差异无显著性(P0.01)。结论:建立了国人正常股骨近端相关参数指标的正常参考值;股骨近端解剖形态差异很大;有必要设计符合国人自己解剖特点的股骨假体;CR系统便于对股骨大体形态的研究以及参数的测量,可用于人群股骨形态的普查;建立正常国人股骨近端参数的数据库对国产假体的研制十分重要。 二、个体化股骨假体计算机辅助设计 目的:自主研发一套医学图像处理软件系统,完成个体化股骨假体的计算机辅助设计。方法:取正常成人做股骨中上段的CT断层扫描,得到CT数据的二维图像,利用自行开发的数据格式转换软件dicom to bmp1.0将CT图像转换为bmp格式。对位图编辑预处理,用Mimics8.1软件进行矢量化处理,提取股骨内外轮廓。然后输入Mimics8.1和Rapidform2004三维反求工程软件中,生成股骨内外轮廓的特征曲线,重建股骨三维模型。将股骨髓腔的特征轮廓曲线dxf文件输入CAD建模软件Solidworks2004中,以此股骨髓腔轮廓为基础,完成个体化股骨假体的设计。结果:实现了CT图像信息的矢量转换。股骨上段小粗隆以上部分结构复杂,需计算机自动识别和人工识别相结合,才能拾取有利于假体设计的轮廓曲线,小粗隆以下部分拾取边缘清晰,曲线完整。重建的股骨三维髓腔结构重现其生理弯曲及基本形态。设计的假体符合股骨髓腔结构。结论:我们自主研发了一套数据格式转换软件系统dicom to bmp 1.0,对医学图像信息的转换简便易行;以CT二维图像为依据,进行三维反求,可获得精确的股骨内外轮廓三维实体模型;采用图像反求工程和正向CAD设计相结合的方法,可设计出匹配良好的个体化假体;反求工程和CAD技术为个体化假体的制造提供了一个有效可行的途径,具有广阔的应用前景;本研究对于其它人体器官的三维模型建立同样具有很好的借鉴作用。
【学位授予单位】:苏州大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:R687.1

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