基于OpenGL的泰勒骨外固定器仿真关键技术研究

摘要

伴随着经济的飞快发展，迅速扩张的工矿企业、各类频发的交通事故及自然灾害，每年都带来大量的四肢畸形及骨折患者。目前，我国的传统医学固定增加了肢体被感染的风险，破坏了骨端愈合的微环境及骨的生理性愈合，存在内固定失败及二次骨折的风险。尤其是当对肢体畸形进行矫正的时候，这种方法变得无能为力。Taylor骨外固定器作为一种复位、固定的微侵袭性骨外固定器，能很好的弥补这些缺陷顺应骨外科发展趋势，具有广阔的市场前景。
　　Taylor骨外固定器虽能满足患者的需求，但可视信息是局限的，不能看到调节的畸形骨内部结构。再者，模型计算复杂很难获得整个解刨结构的空间信息，从而造成了畸形矫正的不准确。针对上述问题本文设计了一个Taylor骨外固定器矫正系统仿真软件，该仿真软件提供了一个真实的虚拟平台，能够在三维视景中模拟观测畸形骨及矫正的整个过程。论文的主要内容为：①研究了基于Stewart平台泰勒架的机构简图和运动学方程，然后依据建立的骨骼畸形位姿矩阵并结合运动学方程，提出了用于畸形矫正的算法，为后面实现系统的仿真模拟提供算法基础。②研究了OpenGL三维图形软件的相关内容，在应用程序平台中构建了Taylor外固定器的模型接口；随后依据矫正系统的算法按照设计思路，对软件系统进行了具体详尽的分析设计。③最终对软件系统进行实验验证，通过不同的实验用例来验证软件系统实现的功能与预期目标是否一致。

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第一章 绪论

1.1 课题的研究背景及意义

1.2相关技术的研究概况及现状

1.3课题研究目标与内容

1.4 论文结构安排

第二章 泰勒外固定器执行机构的建模

2.1矫正系统的框架

2.2 矫正系统设计

2.3实例验证

2.4本章小结

第三章 泰勒骨外固定器校正系统的实现

3.1畸形骨的建模

3.2 矫正系统的实现

3.3矫正系统的验证

3.4 本章小结

第四章 泰勒矫正系统仿真软件的设计与实现

4.1 仿真软件开发工具概述

4.2软件开发的需求分析及功能设计

4.3各功能模块的设计与实现

4.4本章小结

第五章 实验验证及临床效果

5.1 框架演练实验

5.2动物实验

5.3临床实验

5.4本章小结

第六章 结论与展望

6.1 论文总结

6.2 研究展望

参考文献

致谢

攻读学位期间所取得的相关科研成果