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《浙江工业大学》 2016年
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骨外固定矫形支架系统研究与开发

韩洪志  
【摘要】:骨外固定技术具有适用范围广、固定范围大、固定可靠、微创等优点,成为治疗骨折和肢体畸形常用的方法。但现有的骨外固定器存在灵活性低、数字化程度不高、操作复杂等缺点。针对以上问题,本文研究了骨外固定器的结构和骨折畸形矫正的算法,在骨折治疗和肢体畸形矫正等方面具有较好的参考价值。以骨折畸形矫正为研究对象,结合现有骨外固定器的特点,利用机器人技术、近景摄影测量技术设计了一种结构灵活、矫形优良、操作简单,具有整复和固定功能的骨外固定矫形支架系统,主要研究内容如下:(1)在Taylor空间支架结构基础上,增加连接片结构,设计一种组合式的六自由度并联骨外固定矫形支架。矫形支架连杆的两端可以连接在连接片上或固定环上,提高了矫形支架的灵活性和实用性,并对新的骨外固定矫形支架进行数学建模和运动学分析。(2)分析X光成像技术,建立X光成像模型,利用迭代计算方法改进直接线性变换(DLT)解法,并运用其对胫骨正侧位X光片进行系统标定,求解出正侧位X光片的内外方位元素。(3)将正侧位X光片组成立体像对,利用空间立体几何和空间前方交会方法,计算骨骼在空间中的位姿,计算畸形矫正参数并制定矫形处方。(4)在理论分析的基础上,编写骨外固定矫形支架系统Web应用程序,主要包括用户管理模块、病例管理模块、矫形支架参数输入模块、像片系统标定模块、矫形计算模块,并介绍了程序的使用方法。进行胫骨骨折矫形模拟实验,使用数码相机对实验模型进行正位和侧位拍摄像片代替X光片,模拟矫正后上下骨段解剖轴夹角小于1°,上下骨段间隙小于0.5mm。本文研究的骨外固定矫形系统主要应用于骨折畸形矫正的治疗,矫形效果良好,达到了骨折矫形要求,为临床应用奠定了基础。
【学位授予单位】:浙江工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:R68;TP391.41

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