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题目:个性化椎间融合器设计软件的开发

关键词:椎间融合器;个性化;计算机辅助设计;C++;有限元分析

  摘要


融合器的尺寸、形状、植入方式、放置位置都是影响椎间融合器的因素,根据解剖学特征和生物力学特征进行个性化设计的椎间融合器可以更好地改善融合效果。

本文目标在于开发一款个性化椎间融合器设计的软件,可以基于患者个性化的几何特征和个性化的生物力学评价进行椎间融合器的优化设计。

首先,基于临床需求分析和现有个性化直介入体设计流程的调研,明确了软件所应包含的主要构件和所要实现的主要功能。对编程语言、开发环境、工具库进行了选择,并讨论了软件开发的可行性。

然后,从宏观与细节两方面对软件进行架构设计。确定了软件流程,针对前路/后路手术方式制定了两种个性化椎间融合器设计路线;定义了数据输入、图像显示与预处理、MASK管理、融合器设计、三维重建、有限元分析、数据输出功能模块;设计了主要类与对象、软件界面;构建了用于参数化设计的标准融合器数据集合;研究了后路融合器参数化设计与自动装配、前路融合器个性化设计、有限元模型自动化建立等关键技术。

在此基础上编写完成了个性化椎间融合器设计软件,并设计了两组测试用例对软件进行了测试。测试结果表明,各功能模块达到预期目标,软件可以完成基于患者CT图像序列进行个性化椎间融合器的设计与分析评价。