基于CT图像的侧凸脊柱胸腰段及骶骨整体三维有限元模型的建立

探讨AIS患者的胸椎T1-T12、腰椎L1-L5及骶骨整体三维有限元模型建立方法,建立侧凸脊柱胸腰段及骶骨整体三维有限元模型.对患者进行螺旋CT扫描,获得特发性脊柱侧凸患者T1至骶骨整段DICOM格式的CT数据文件.通过图像、图形处理软件从CT数据中提取脊柱组织的轮廓信息,构建侧凸脊柱胸腰段及骶骨整体的三维几何模型,并与现有文献中的模型进行对比分析.所建模型包括皮质骨、松质骨、椎间盘、韧带等组织,共102371单元、132877节点.对比分析结果表明,同等边界条件下,利用该模型计算得到的脊柱各部位的应力和位移分布与文献中的结果基本吻合.所建立的胸腰骶整体脊柱的三维有限元模型是有效、可靠的,为特发性侧凸脊柱的生物力学特性研究及临床矫形治疗仿真提供数值分析平台,同时为患者个性化矫形支具设计的理论研究提供支持.     

基于人体表面三维数据的医用支具逆向设计方法

为促进医用支具的个性化快速定制,对人体造型特征进行了分析。结合逆向工程、模具设计、3D打印等技术,论述了基于人体表面三维数据的医用支具逆向设计方法。以颈部支具设计为例,验证了该设计方法的合理性和可行性。     

3D打印外固定支具参数化反求建模方法

基于Grasshopper插件研究3D打印外固定支具的参数化反求建模方法,以实现外固定支具三维模型的快速精准构建,提高定制效率并减小支具偏差,从而促进3D打印外固定支具的快速个性化定制.使用三维扫描仪获取患者手臂骨折部的外轮廓数据,采用Geomagic Studio软件对点云数据进行处理,得到基础数字模型,通过Gras...     

下肢固定支具的设计求解与参数化成形

为改善下肢固定支具的康复和体验效果,采用层次分析法和功能—行为—结构(Function-Behavior-Structura, FBS)模型融合的空间拓展模型对下肢固定支具进行创新设计。分析了基于FBS空间拓展模型映射过程,将离散的下肢康复需求信息重新定义并逐层映射,得到下肢固定支具设计方案,并借助有限元仿真和样机测试的方法,验证了设计的合理性。研究表明：FBS空间拓展模型能提升用户需求采集的准确度和设计决策的效率,改善下肢固定支具的用户体验,为其他相关产品的创新设计提供新思路。     

基于3D打印的手指屈肌腱损伤定制化支具设计

摘通过将数字医学、CAD、逆向工程、3D打印等技术相结合,研究了手指屈肌腱损伤定制化支具的设计和制备方法。利用患者的CT扫描数据对受伤手臂进行三维重构,提取前臂皮肤数据设计固定于前臂的支具夹持部分;提取健侧手指部分的数据,通过图形镜像方式设计固定受伤的左手手指部分的支具结构;根据手部功能位的要求设计支具的腕部结构与手指部位的活动结构。对石膏绷带试样与3D打印的PLA(聚乳酸)支具试样进行了抗弯强度测试,对PLA试样进行了抗扭强度测试,实验结果表明3D打印的PLA试样的抗弯强度高于石膏绷带试样,而且抗扭强度也良好。利用三坐标测量仪对支具的3D打印模型进行了测量,并与三维CAD模型进行了对比。3D打印的支具佩戴方便,贴合效果、透气性及力学性能好,能有效的限制受伤手指的异常活动,可实现定期调整及配合早期功能锻炼。     

面向定制的眼镜造型设计系统的研究

在个性化定制的背景下,以眼镜造型为设计对象,基于VRML与JAVA技术,提出了面向定制的协同设计原型系统,分析了主要功能模块的实现方法,实现了产品三维模型的实时浏览,为客户自主驱动设计及在专业设计人员的协作下完成个性化定制提供了平台。     

基于正逆向建模的小腿外固定支具的设计方法

生活中每个骨折患者的小腿形状特征各不相同,骨折类型也不同。现有的骨折支具存在笨重、不透气且与患者小腿部位不能完全贴合的缺点,严重影响患者的康复效果。通过人体三维扫描仪获取患者受伤部位的点云数据,并对点云数据进行数据处理,运用逆向建模方法获得患者受伤部位的三维特征,设计符合患者受伤部位的外固定支具。结合患者及医生的相关要求,采用正向建模方法设计出符合人体小腿的康复支具,帮助患者康复。将正逆向混合建模方法运用于生物医学工程领域,为研发人员设计定制化产品提供借鉴。     

基于逆向工程的空调遥控器三维模型设计研究

针对市场对家电产品开发周期日益苛刻的需求,为满足家电产品快速开发,快速更新的需要,以空调遥控器外形三维模型重建与再设计为例,从遥控器外形点云数据的快速测量、点云数据的处理、点云几何拓扑结构分析、主辅曲面重建以及结合新产品开发需求再设计遥控器三维模型结构等方面对家电产品的快速设计进行了研究。对基于逆向工程的家电产品三维模型快速设计方法进行了归纳,提出一种正、逆向设计相结合的产品三维模型快速设计方法。研究结果表明,基于逆向工程技术的再设计方法,有利于提高家电产品设计效率,为家电类产品的开发提供了一种方便、快捷的手段。     

基于增材制造技术的踝关节撕裂骨折损伤定制化支具设计

对比分析传统支具与3D打印支具在临床应用效果以及各项性能,探讨3D打印支具在踝关节撕裂骨折损伤治疗应用中的优势.调查30名踝关节撕裂骨折损伤男性患者(20～40岁),这些患者分别采用石膏、夹板和3D打印支具进行康复治疗(每组10人),康复后对临床治疗效果评分.对比目前市面上用于支具制造的传统材料与3D打印材料的机械性能,分析不同3D打印工艺的综合优势.多射流熔融(MJF)工艺打印的尼龙11(PA11)材料综合力学性能最好,MJF工艺制作的支具比其他3D打印工艺综合优势更高.患者在康复期间佩戴支具时,皮肤透气性强,无异常并发症,康复效果良好.临床应用数据表明,增材制造的支具在舒适度、贴合度、透气性、灵活性、力学性能和生物相容性方面都优传统支具.本研究踝关节撕裂骨折损伤定制化支具是增材制造支具现代运动创伤外科临床的重要成果,对3D打印定制化医疗、康复器械的发展具有重要意义.     

基于参数化设计的自卸车快速设计系统开发

以模块化设计方法为理论指导,在对自卸车结构特征及个性化需求进行深入研究的基础上,采用多种软件交互的方式,搭建自卸车产品设计平台,实现系统中相关三维模型、零部件快速设计、准确选型以及调用功能.研究结果表明:该系统从根本上解决了快速响应用户个性化需求而产生的设计变更问题,提升了企业在大规模定制化需求环境下的竞争力.