基于3D打印的個(gè)性化外科手術(shù)模板設(shè)計(jì)軟件關(guān)鍵算法研究與系統(tǒng)實(shí)現(xiàn).pdf

1、個(gè)性化手術(shù)模板作為將術(shù)前規(guī)劃方案轉(zhuǎn)化到臨床實(shí)際操作中的有效手段而被廣泛使用。目前國(guó)內(nèi)的手術(shù)模板主要依賴進(jìn)口或使用CAD繪圖軟件設(shè)計(jì)。前者的費(fèi)用高昂、交付時(shí)間較長(zhǎng)且醫(yī)生無法參與模板的設(shè)計(jì)過程；后者設(shè)計(jì)操作繁瑣，需要由工程師代替醫(yī)生完成。針對(duì)模板設(shè)計(jì)工作的現(xiàn)狀，本文提出了一種基于3D打印的個(gè)性化外科手術(shù)模板設(shè)計(jì)方法。這是一種半自動(dòng)式的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)方法，用戶只需在重建的三維模型表面取點(diǎn)，導(dǎo)入種植體或醫(yī)用螺釘軸線，輸入相關(guān)參數(shù)，即可得到個(gè)性化

2、的手術(shù)模板模型。
　　本文針對(duì)其中的關(guān)鍵算法進(jìn)行了研究，主要包括曲面分割、曲面偏移、給定邊界內(nèi)的曲面填充以及布爾運(yùn)算等。該方法的主要流程如下：首先，用戶在手術(shù)部位的重建三維模型表面取點(diǎn)勾畫出目標(biāo)區(qū)域，根據(jù)用戶點(diǎn)計(jì)算模型頂點(diǎn)的有符號(hào)標(biāo)量值，通過提取等值線實(shí)現(xiàn)曲面分割從而得到模板的內(nèi)表面。建立內(nèi)表面的距離場(chǎng)，根據(jù)模板的厚度提取等值面，從等值面中分割出模板的外表面。利用直紋曲面聯(lián)接內(nèi)外表面形成模板的基板。此處將直紋曲面問題轉(zhuǎn)化成單向賦權(quán)

3、圖中的最短路問題并使用標(biāo)號(hào)設(shè)定算法求解。最后根據(jù)術(shù)前規(guī)劃結(jié)果及用戶設(shè)定參數(shù)生成導(dǎo)向圓柱，通過本文提出的布爾運(yùn)算方法將導(dǎo)向圓柱與基板結(jié)合生成最終的手術(shù)模板STL模型，通過3D打印制造出手術(shù)模板。
　　本文以VS2008為集成開發(fā)環(huán)境，結(jié)合開源類庫Qt和VTK開發(fā)了一款手術(shù)模板設(shè)計(jì)軟件，實(shí)現(xiàn)了這一方法，并將其集成到術(shù)前規(guī)劃軟件中。通過簡(jiǎn)單友好的用戶操作界面，醫(yī)生可以根據(jù)病灶部位的重建三維模型和術(shù)前規(guī)劃結(jié)果方便地設(shè)計(jì)手術(shù)模板。應(yīng)用該系統(tǒng)