人工關(guān)節(jié)CAD-CAM相關(guān)理論及其關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、本文針對人工關(guān)節(jié)CAD/CAM系統(tǒng)中的一些共性問題和關(guān)鍵技術(shù)開展了研究,內(nèi)容涉及醫(yī)學(xué)圖像處理與分析、人工關(guān)節(jié)三維重建的理論與方法、基于RP技術(shù)的人工骨仿生設(shè)計與制造以及生物材料在生物體內(nèi)降解過程的模擬研究.同時開發(fā)了一個基于醫(yī)學(xué)圖像處理、三維重建、快速成型技術(shù)以及生物材料降解模擬的人工關(guān)節(jié)CAD/CAM系統(tǒng).通過對這些方面重點和系統(tǒng)的研究,主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:1.實現(xiàn)了對符合DICOM協(xié)議的CT文件解碼,對獲得的人體關(guān)節(jié)CT文件圖象

2、進行圖象處理,實現(xiàn)了以CT值為特征值的K-均值聚類分割以及基于B樣條的輪廓提取和矢量化方法,建立了基于斷層圖象輪廓數(shù)據(jù)的三維數(shù)據(jù)場.2.研究了人工關(guān)節(jié)三維幾何重建中的關(guān)鍵技術(shù),根據(jù)生物體的幾何形狀具有連續(xù)性和完整性的特點,提出采用重合度最大和形狀特征點幾何變換的內(nèi)定位法.并對內(nèi)定位法進行了改進,取得了較好的效果.3.論述了Marching Cubes算法抽取等值面的基本原理與實現(xiàn)方法.4.首次嘗試將分形理論運用于人體骨微觀結(jié)構(gòu)建模之中,

3、提出了基于分形理論和蒙特卡洛方法的人體骨仿生微觀結(jié)構(gòu)設(shè)計的算法.5.開發(fā)出適用于生物陶瓷人工關(guān)節(jié)的CAD/CAM接口軟件,能自動生成STL文件,并采用雙向鏈表數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),對STL數(shù)據(jù)模型進行分段切片處理,提高實時切片效率,為人工骨的結(jié)構(gòu)設(shè)計和快速成型制造聯(lián)結(jié)了一座橋梁.6.研究了材料的晶粒長大與材料降解之間的關(guān)系,應(yīng)用晶粒長大理論,建立了材料降解的理論模型,同時對六邊形細(xì)胞模型進行了研究.7.首次提出并建立了生物材料降解三維模型及其模擬算