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下肢假肢接受腔生物力学评价及CAE技术研究

蒲放  
【摘要】: 接受腔设计的合理性将直接决定假肢使用的方便性和舒适程度,但目前其设计仍依赖于设计者的个人经验与技巧。有限元方法已被证明可用于对残肢/接受腔应力分布的估计,但目前其建模、分析过程复杂,这方面的工作只局限于基础研究而非临床。 本文将有限元方法与现有的假肢接受腔设计CAD/CAM系统相结合,开展了面向临床应用的接受腔生物力学性能评价研究。研究内容包括:3D仿真显示与信息交互、有限元分析和假肢病员档案数据库技术等。 在3D仿真显示与信息交互部分,应用基于OpenGL的显示技术,实现了读取当前主要的假肢接受腔设计专用CAD/CAM系统的数据文件并进行3D拟实仿真显示,同时建立了符合假肢矫形师设计习惯的信息交互方法,并支持软组织厚度和模量的可视化在体测量。 在有限元应力分析部分,本文建立了专门针对膝下假肢的有限元建模方法,包括自动骨定位和自动网格划分,建模时对前人的模型做了优化,考虑了骨和软组织材料的影响,同时也满足了临床使用的快捷、方便的要求。 本文还构建了病员档案数据库作为评价系统的软件平台,采用ADO数据访问技术,数据浏览采用网页形式,其查询统计功能将有助于病例分析和评价准则的建立。 本文工作为世界上第一个可直接应用于临床的接受腔评价系统的建立做出了重要贡献,该系统可提供假肢接受腔设计的定量化依据,其应用将改变传统的接受腔设计流程、提高设计效率,同时也可作为研究者们进行参数分析的平台,具有重要的学术意义和应用价值。


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