基于SLS具有骨骼力学特征模型制备技术研究

论文摘要

外科手术中骨科手术是临床常见的手术之一。近年来由于快速成型技术的发展,快速成型制作的各种复杂骨骼结构逼真模型在骨外科手术辅助应用领域中帮助医生进行术前进行手术规划辅助与手术对象空间结构重现。本论文对基于SLS(选择性激光烧结)成型的骨骼模型制备技术进行了研究,这对进一步帮助医生进行手术规划辅助具有重要意义。1.介绍了骨骼的生物力学特性,骨科手术的主要类型和快速成型技术在医学中的应用。通过分析得出基于SLS的骨骼模型制备技术的主要研究方法和内容。2.分析了骨科手术涉及到的力学过程和机理,通过对骨骼和模型材料力学特性的分析确定了弹性模量为论文研究的力学参数。然后通过温度场分析的结论选取了下颌骨作为研究的对象,并且用mimics分析了下颌骨力学分布特性。测试了不同工艺参数下烧结试样的密度和弹性模量值。3根据下颌骨力学分布特性确定了模型烧结方案并通过实验对这一方案的可行性进行验证。测试了不同密度下烧结试样的弹性模量并且建立了密度和弹性模量之间关系的数学模型。4根据对骨科手术过程的分析确定了模型力学特性的研究内容,提出适合下颌骨力学特性的模型烧结方案并且验证了方案的可行性。测试了不同密度下烧结试样的弹性模量并且建立了密度和弹性模量之间关系的数学模型。达到了制备具有骨骼力学特性的模型的目的,并且为未来的手术规划用模型的制备提供了研究方法和思路。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 选题背景
• 1.2 SLS成型技术研究状况
• 1.2.1 SLS成型激光烧结研究状况
• 1.2.2 SLS成型温度场研究状况
• 1.3 快速成型技术在医学中的应用
• 1.3.1 外科手术计划
• 1.3.2 骨骼模型研究现状
• 1.4 骨骼特性研究现状
• 1.5 课题研究的目的和意义
• 1.6 论文研究的主要内容
• 第2章 骨骼力学特性研究及其快速模型制备
• 2.1 骨骼力学特性研究现状
• 2.1.1 皮质骨和松质骨的概念及基本特性
• 2.1.2 松质骨的生物力学特性
• 2.2 骨骼快速模型制备及其在医学中的应用
• 2.2.1 骨骼快速模型在手术中的应用
• 2.2.2 骨骼快速模型在临床医学中的应用
• 2.3 小结
• 第3章 骨科手术过程近似力学分析
• 3.1 骨科手术过程介绍
• 3.2 锯切过程的介绍及力学分析
• 3.2.1 锯切过程模拟及其主要变形过程分析
• 3.2.2 塑性变形机理
• 3.2.3 断裂破坏机理
• 3.3 骨科模型力学分析的参数选取
• 3.4 小节
• 第4章 骨骼选取及模型结构设计
• 4.1 根据温度场选取骨骼及烧结方案
• 4.1.1 SLS成型温度场分析结果
• 4.1.2 骨骼选取
• 4.2 骨骼强度分布分析
• 4.3 模型烧结方案可行性研究
• 4.4 小节
• 第5章 模型制备及力学参数控制
• 5.1 试样烧结及参数测试
• 5.1.1 实验方案拟定及试样制备
• 5.1.2 板式试样杨氏模量测试及结果
• 5.2 不同参数下试样密度和杨氏模量数据
• 5.3 构建试样密度和杨氏模量关系数学模型
• 5.4 小节
• 第6章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文