基于CT图像的个体化假体反求设计

基于CT图像,采用反求工程(RE)与计算机辅助设计(CAD),研发了一套个体化假体的计算机辅助设计系统.采用本系统,可设计出良好匹配的个体化假体,完全可以用于临床.以髋骨关节反求为实例,对股骨上段做CT断层3 mm扫描,得到CT数据图像,用开发的系统对CT二维图像进行处理,获得骨骼内外轮廓,提取骨骼轮廓数据,重建骨骼三维模型,利用CAD软件solidworks2004设计假体,并模拟植入过程.设计的假体符合髓腔结构并可植入髓腔内.通过研究CT图像的个体化假体反求设计,证明该方法有效可行.     

人体下颌骨的ANSYS受力分析

人体下颌骨替代物的设计制造一直是人们关注的一个研究焦点。现有的人体下颌骨替代物的制造主要是医生根据患者的下颌骨外形对成品的钛板或钛网进行手工弯制,但由于钛材料的刚性过大,造成一定的应力屏蔽,不能对填充自体骨实现有效的应力传递,导致骨重建失败。所以,寻求新的下颌骨替代物的仿生设计及制造方法非常必要。而仿生设计算先要掌握人体下颌骨的受力状况。文中首先建立了人体下颌骨的ANSYS模型,然后用ANSYS对人体下颌骨进行了受力分析,获得了应力应变分布云图,并对结果进行了分析讨论,该研究为人体下颌骨替代物的仿生设计提供了一定的理论依据。     

近端股骨的非均匀及各向异性有限元模拟

为解决植入假体存在的松动和下沉等并发症,适应个性化内置假体快速自动设计和制造的要求,提出一种在定制型人工髋关节股骨内置假体设计过程中, 基于医用CT和CAD技术,利用有限元力学分析建立近端股骨各向异性力学模型的新方法.该方法利用CT原始图像数据、结合自主开发软件,使股骨三维模型具有原股骨的各向异性与非均匀性, 建立近端股骨接近真实股骨力学性能的三维有限元模型,为真实地模拟和分析近端股骨的结构和材料力学性能,更精确地测定股骨在生理载荷下的应力应变与植入假体后的响应,为定制型人工股骨假体设计提供了生物力学基础,实现人工股骨假体的优化设计创造了很好的条件.     

基于快速原型的个体匹配骨骼造型方法

为了改进个体匹配骨骼的设计与制造的速度和精度 ,缩短病人的等待时间和提高骨骼外形的匹配程度 ,采取不经过曲面重构而直接利用快速原型完成人工骨骼模型的造型方法 :直接将患者骨骼的断层图像数据转化为快速原型分层制造的轮廓数据格式并快速制造骨骼的实体原型 ,对其形状的修改和编辑在实物原型上进行 .结果表明 ,这种方法具有速度快、精度高的特点 ,能很好地满足个体匹配骨骼对设计制造的速度和精度的要求 .基于快速原型的个体匹配骨骼造型方法@刘亚雄$西安交通大学先进制造技术研究所!710049,西安 @李涤尘$西安交通大学先进制造技术…     

面向RP的骨骼三维重构系统

对面向RP的骨骼三维重构技术进行了研究,分析了骨骼三维重构的特点,提出了面向RP的骨骼三维重构技术方案。在骨骼三维重构中,采用射线法确定同层轮廓之间的关系,并在此基础上利用相邻层轮廓的几何相似性确定层间轮廓的匹配关系,使用最小极角法进行匹配轮廓之间的三角片连接,使用分裂和合并技术成功处理分叉匹配轮廓的连接,成功地开发出面向RP的骨骼三维重构系统。该系统能够满足人工骨骼假体制造的工程需要。     

陀螺仪在基于Hash结构的三维重建中的应用

针对3D重建过程中出现深度相机突然运动,导致相机无法正确跟踪重建场景,提出了一种结合陀螺仪与基于Hash结构的Kinect Fusion 3D重建的方法.将陀螺仪得到的位姿与ICP算法得到的位姿通过扩展卡尔曼滤波器(EKF)数据融合,获得更加精确的位姿,改进了原始算法的3D重建效果.实验测试结果表明,该算法可以得到更加精确的系统位姿预测模型,在相机突然运动时仍然能够实现有效跟踪.     

基于快速原型的个体匹配骨骼造型方法

为了改进个体匹配骨骼的设计与制造的速度和精度，缩短病人的等待时间和提高骨骼外形的匹配程度。采取不经过曲面重构而直接利用快速原型完成人工骨骼模型的造型方法，即直接将患者骨骼的断层图像数据转化为快速原型分层制造的轮廓数据格式，并快速制造骨骼的实体原型，而对其形状的修改和编辑是在实物原型上进行的。研究结果表明，这种方法具有速度快、严谨高的特点，能很好地满足个体匹配骨骼对设计制造的速度和精度的要求。     

一种适用于小视野的快速精确重建算法

分析了反投影滤波(BPF)精确重建算法在重建小视野图像重建中存在的速度缓慢问题,提出一种适用于小视野的快速精确重建算法.该算法通过多尺度采样概念重新定义PI平面数据,利用两次不同尺度PI平面数据的插值获得最终结果,避免了原始算法在PI平面的无用计算.实验结果表明,该算法能够在保证重建图像质量的前提下,大大降低PI平面的计算量,从而提高BPF精确重建算法的重建速度,有效地解决了精确重建算法在小视野重建中的无用计算问题,为精确重建算法应用于实际提供了条件.     

复合胫骨半关节结构优化设计与制造工艺

应用解剖学建模技术对钛合金／多孔生物陶瓷复合胫骨人工半关节假体进行了个体匹配性设计，通过有限元技术对所构建的复合型人工关节进行结构优化，然后利用快速成型技术制造最优模型的树脂模具，并分别通过离心铸造和粉末烧结技术来实现复合型胫骨人工半关节假体的定制化制造．研究结果显示，提出的结构优化设计方法在保证假体个体匹配性和机械强度的条件下，使钛合金型假体的体积减少了51．7％，使复合型假体能够保持最大的生物活性，而以快速成型技术为基础的定制化制造方法可实现假体的快速且精确制造．临床应用表明，通过该方法设计制造的复合型胫骨人工半关节假体可恢复受损关节的功能，因此具有广泛的医学应用前景．     

基于图像视觉伺服的移动机器人自主导航实现

提出了一种基于移动机器人双目摄像头的图像视觉伺服方法,实现了基于图像视觉伺服的移动机器人自主导航.当匹配图像特征点时,采取KLT算法和基于Harris算子角点检测与匹配算法相结合的方法,大幅优化了整个工程的运行时间,并结合RANSAC算法剔除误匹配的特征点对,使机器人能够精确地定位.实验结果证明该方法有效、正确.