颅骨修复体设计、制造工艺研究及有限元分析

论文摘要

本文综合利用板材渐进成形技术、计算机医学影像技术、反求工程技术以及有限元模拟技术,进行钛网板颅骨修复体的设计、制造工艺研究,提出一套系统的个性化钛合金颅骨修复体设计与制造的方案。颅骨损伤修复最直接、最有效的方法就是实施颅骨修补手术。颅骨修补手术成功的关键就在于修复体的质量,修补材料和制作工艺是影响修复体质量的主要因素。钛合金材料生物相容性好、质低轻而强度高,是理想的修复材料。但其塑性变形能力较差,塑形困难,传统方法难以制备出与患者颅骨贴合良好、整形效果又好的高质量的修复体。本文尝试利用板材渐进成形技术解决传统方法要么难以精确塑型,要么制造周期长、成本高的难题。本文利用Mimics的三维重构功能,通过图像分割和三维插值,建立颅骨原型的三维数字化模型;借鉴反求工程的技术路线确定了颅骨修复体曲面设计的技术路线,提出了直接拟合法和镜像法相结合的曲面设计方法,修复体边缘与颅骨原型表面贴合良好,颅骨两侧对称程度高;根据板材渐进成形的技术要求,生成了修复体的加工轨迹,设计了提高加工精度的简易底支撑模型,完成了钛合金颅骨修复体的数字化加工;为了验证钛合金修复体保护性能的有效性,对颅骨修复患者术后再次受到创伤的情况进行了有限元分析。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 颅骨骨折简介
• 1.3 修补材料
• 1.4 国内外基本研究概况
• 1.5 课题背景和研究内容
• 2 颅骨修复体曲面的三维建模
• 2.1 引言
• 2.2 修复体曲面设计的数据准备
• 2.3 修复体曲面设计的技术路线
• 2.4 颅骨修复体曲面设计的具体实现
• 2.5 本章小结
• 3 颅骨修复体的制造
• 3.1 引言
• 3.2 板材渐进成形简介
• 3.3 利用渐进成形技术加工钛合金颅骨修复体
• 3.4 加工过程中可能出现的主要问题
• 3.5 本章小结
• 4 颅骨修复体力学分析
• 4.1 引言
• 4.2 ABAQUS 软件简介
• 4.3 颅骨修复体的力学分析
• 4.4 本章小结
• 5 总结与展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 研究展望
• 致谢
• 参考文献