基于CAD/CAE的个体化颅骨修补片设计技术

摘要

该文将CAD/CAE技术应用于神经外科常见的颅骨修补术中,以设计个体化钛合金颅骨修补片为目的,依据患者的头部CT图像对缺损颅骨进行计算机三维几何建模,并以此为基础结合人体生理学对修补片几何外形及其附加结构进行设计;利用有限元方法,结合生物力学手段对修补片厚度进行优化设计,从而为修补片厚度值的确定提供实验力学的依据;结合手术操作需要,通过分析修补片各种联结方法及具体的联结结构参数对修补结构坚固性的影响,确定最佳联结方案;对修补过的缺损颅骨和正常的完整颅骨进行力学性质比较,研究了两者在承载能力方面的差别,从而增加了对修补颅骨承载的生物力学理解,希望为临床手术方法的选择提供科学的依据和参考.

目录

文摘

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第一章绪论

1.1课题的背景及意义

1.2颅骨修补技术概况及发展趋势

1.2.1颅骨修补术概述

1.2.2国内外发展状况及趋势

1.3本文主要研究内容

第二章相关基础理论

2.1颅脑生物力学基础

2.1.1颅脑的组成和力学性质

2.1.2颅骨损伤

2.2相关理论及工具

2.2.1薄壳力学基础

2.2.2有限元基础

2.2.3颅骨力学模型的简化

第三章缺损颅骨三维建模

3.1 CT技术

3.2数据转换

3.3颅骨三维模型的建立

3.4本章小结

第四章修补片设计

4.1修补片几何造型

4.1.1表面造型

4.1.2边界轮廓造型

4.1.3组织生长孔设计

4.2修补片厚度设计

4.2.1厚度设计思想

4.2.2厚度初值的确定

4.2.3单元类型的确定

4.2.4有限元分析前处理

4.2.5刚度替代分析

4.2.6强度校核

4.3本章小结

第五章修补片外联结部分设计

5.1联结方法简介

5.2联结部分结构设计方案

5.2.1结构参数的确定

5.2.2结构参数初选方案

5.3预紧力的实现

5.3.1模拟方法的基本思路

5.3.2线膨胀系数的计算方法

5.3.3锔钉模拟方法

5.4有限元分析前处理

5.5联结部分结构参数分析

5.5.1参数初选及模型试算

5.5.2联结点个数n的确定

5.5.3锔钉孔位置的确定

5.6联结部分结构讨论

5.7两种联结方法的比较

5.8本章小结

第六章修补颅骨与正常颅骨的力学性质比较

6.1修补颅骨与正常颅骨综合比较

6.2部分颅骨缺失对颅骨强度的影响

6.2.1缺损颅骨应力水平

6.2.2强度下降范围

6.3承载能力分析

6.4结论

第七章全文结论

参考文献

论文作者在攻读硕士学位期间参加的科研项目和完成的学术论文

致谢