一、一种基于u/v控制线实现股骨三维重建的曲面造型方法（论文文献综述）
杨保旭[1]（2020）在《骨支架多孔建模方法研究》文中研究表明随着计算机技术的不断发展,医学影像技术也得到了更广泛的应用,该技术在生物工程学领域取得了巨大成就,并在临床诊断中占有着重要的地位。通过对医学CT图像的直接处理,能够得到初始的骨组织三维模型,但是,因为得到的三维模型存在边缘模糊以及表面粗糙等缺陷,导致直接生成的三维模型不能用于人工假体的制备。采用逆向工程技术,根据曲面分块原理对图像处理方法将得到的三维蒙皮数据进行曲面拟合,构建出股骨外轮廓的三维模型为人工假体的制备提供保障。为满足骨支架生物活性的需求,以体心立方球杆结构单胞做为基本的孔隙单元并结合宏观股骨模型,得到了一种骨支架多孔结构建模方法。主要研究内容如下:（1）针对通过医学CT图像直接处理得到的三维模型存在边缘模糊和表面粗糙等现象,实现了基于逆向工程原理的股骨三维模型重构方法。通过对CT图像的阈值分割、区域增长及逐层修复等方法,获得股骨三维蒙皮数据;应用逆向工程技术,据曲面分块原理对三维蒙皮数据进行曲面拟合,建立NURBS曲面模型;通过面片重构及过渡曲面,最终重构出股骨三维实体模型。（2）针对骨支架点阵结构在节点处容易发生断裂的问题,以体心立方体（Body centered cubic,BCC）单元为研究对象,构建出一种基于体心立方结构的球杆结构骨支架单胞模型,结合3D打印技术制备的多孔Ti6Al4V钛合金点阵结构模型,研究其显微结构特征与力学性能的关系。探究体心立方点阵结构力学性能最佳时的球杆直径比,解决了点阵结构在节点处容易发生断裂的问题。（3）创建了基于宏观建模和微观孔隙模型相结合的单一孔隙结构和梯度孔隙结构。采用对比研究的方法,分析影响孔隙率和比表面积的影响因素,实现了孔隙可控的建模方法,进而根据需求确定需要调整孔隙结构的区域。研究结果表明:通过对股骨CT图像处理、股骨三维模型重建得到了一种基于股CT图像的曲面重构方法;提出体心立方球杆结构模型并对其力学性能进行分析,得出节点球的引入,能够有效降低点阵结构的应力,提高点阵的整体力学性能使得点阵结构得到优化;且当球杆直径比为2.5时,节点球的引入对点阵的力学性能的影响最佳。同时,结合宏微观建模方法对孔隙结构骨支架进行设计将体心立方球杆结构单元进行实体填充,经布尔运算到具有多孔结构的球杆结构骨支架,得出一种适合于骨支架的建模方法,该方法在构建出与骨缺损部位相符宏观结构的同时,又能精确控制其复杂的内部微观多孔结构,为解决组织工程骨支架建模问题提供了依据。
蔡小娜[2]（2020）在《定制接骨板中贴合曲面的构建及其可视化平台的实现》文中进行了进一步梳理随着人口老龄化和各种交通事故的频繁发生,骨折已成为生活中的常见疾病。骨折手术中,对接骨板的使用量巨大,由于骨折患者的个体化差异,接骨板作为标准件,与患者骨折位吻合性不高,经常需要医生根据经验对其进行二次塑形,由此可能造成接骨板使用寿命缩短等问题。定制接骨板能根据患者骨骼特征和骨折病理形态进行设计和制造,其核心技术是接骨板贴合曲面的构建。这些对医生的曲线曲面分析、建模水平、工程软件使用等能力提出较高的要求,限制了接骨板定制技术的使用和推广。论文设计开发了一个定制接骨板的软件平台,重点对接骨板贴合曲面的快速构建进行了研究。研究考虑了患者骨骼状态和医生群体的使用习惯,设计出贴合患者骨骼的定制化接骨板贴合曲面。主要研究工作包括:（1）提出面向医生用户群体的病灶感兴趣区域选取方法。该方法包含轮廓线策略和中心线参考曲线策略,用于在骨骼表面精确选取感兴趣区域轮廓。根据设计对象的形状,设计了矩形、椭圆、基于Bezier曲线的自由形状和基于三次样条插值曲线等选取工具,以提高选取效率;对感兴趣区域的骨骼模型进行局部纹理处理,通过动态纹理构造和基于视线的线性计算,建立模型特征点与二维纹理之间的映射关系,实现局部模型特征点的精确匹配,提高了接骨板贴合曲面与骨骼的吻合程度。（2）提出一种基于骨骼感兴趣区域点云的快速接骨板贴合曲面构建方法。在已获得的感兴趣区域上,对二维平面的感兴趣区域进行不同密度的划分,获得包括轮廓在内的二维特征点;通过射线投射技术,获取骨骼表面三维特征点,作为接骨板贴合曲面的点云数据;使用Bezier曲面算法拟合点云,构建接骨板贴合曲面;利用UG二次开发,编写曲面构建程序,实现曲面的快速构建。在构建过程中对参数的调整可视化进行,曲面构建过程基本自动实现,提高了接骨板贴合曲面构建的效率。（3）开发了定制接骨板贴合曲面构建平台的原型系统。系统基于Unity 3D引擎开发,采用MVC设计框架,实现了接骨板中贴合曲面构建的可视化呈现。系统主要包括文件管理、贴合曲面设计和贴合曲面构建三个模块。能够完成对患者骨骼模型的读取、显示及相关操作数据的保存;实现对接骨板贴合曲面轮廓的选取和点云数据的提取;快速构建接骨板的贴合曲面,定制出接骨板模型,并生成接骨板加工数据。原型系统的运行实例表明,论文所提出的方法能够完成接骨板的精确定制。
蔡怡瑶[3]（2020）在《基于反求工程的下肢骨骼模型的重建及模拟研究》文中进行了进一步梳理如何有效治疗股骨颈骨折以及改善骨折受伤治疗后出现的股骨头坏死的情况是当代骨科学者研究的热点。反求技术与3D打印技术的结合是生物医学领域重要的应用研究方向,尤其在人体骨骼损伤治疗方面具有十分广阔的应用前景。本文采用匹配对齐的算法修复骨折的股骨,根据反求工程的原理将修复后的股骨与下肢其他骨骼进行表面修复与重建,针对修复后的骨骼模型进行了静力学与动力学数值模拟研究,具体的研究工作如下:（1）基于下肢骨骼的CT数据,采用中值滤波算法、拉普拉斯算法进行滤波处理和锐化处理,并在医学软件Mimics中得到了骨骼三维模型。基于骨骼的三维模型,采用匹配对齐算法修复骨折股骨至正常股骨的状态,利用反求工程的原理重建了包括修复后股骨在内的下肢所有骨骼的三维模型,在Geomagic studio平台对下肢骨骼进行逆向修复处理,得到了较完善的下肢骨骼模型,为静力学和动力学的分析奠定基础。（2）针对修复后得到的模型,基于ANSYS静力学分析仿真环境,设置材料后、划分网格后求解得到了重建的骨骼模型的应变、应力的变化曲线,并与临床结果进行了对比。结果表明模型在特定载荷下的变形与应力场与临床情况相符,验证了模型的正确性。（3）将正常人在行走过程中髋关节、膝关节和踝关节的角度变化数据作为参考数据,建立下肢骨骼的动力学模型,利用ADAMS仿真平台,研究了下肢骨骼各关节的力矩变化规律,并与人体正常行走时的实际数据进行了对比。结果表明,修复后骨骼模型的动力学参数与实际行走参数相符,证实该模型可以满足正常的行走要求。（4）采用3D打印技术中光固化成型的方法,以光敏树脂为材料,制造出修复前后的骨折股骨模型以及修复后的胫骨模型。模型可为医生直观的诊断病情、治疗损伤骨骼、制定术前方案提供理论支撑。
苏恒[4]（2019）在《面向大批量定制的个性化医疗护具设计方法研究》文中研究说明传统的医疗护具在设计时往往根据顾客的性别、身高、体重等不同,将护具根据使用部位和人体几何参数按一定规律设置为不同型号。但是这种通过设定型号大小生产出来的护具会出现与顾客实际身体部位不能完全贴合的情况,导致护具在使用过程中起到的保护和帮助康复作用不理想。而且医疗护具一般需要长时间佩戴,这种由于个体形态差异带来的不舒适感给使用者造成了很大的困扰。因此,实现医疗护具的个性化设计生产成为了近年来医疗护具的一个研究热点。在个性化医疗护具的设计中,不仅仅需要考虑每个顾客身体各部位尺寸、特征不同产生的个体差异,也需要考虑设计周期及经济成本问题。所以,如何高效地设计个性化医疗护具成为了医疗护具企业急需解决的难题。本文把逆向工程技术在人体数据采集和模型三维重建方面的优势和变形设计能快速实现产品定制的优势相结合,提出一种面向大批量定制的个性化医疗护具设计方法及流程。先结合人体的特征参数,重建人体三维模型,根据人体数据构建出护具的特征模板,再通过修改护具特征模板中的特征参数得到护具模板数据库,最后利用数据库里的护具特征模板与顾客人体特征进行变形匹配得到个性化护具。该方法可实现大批量定制下的个性化医疗护具设计,提高企业的设计生产效率,为企业在同行业的竞争中取得优势。本文在护具的特征模板和模板数据库构建的研究中,通过分析不同曲面逆向建模方法的适用情况,利用基于曲面拟合的非规则特征曲面建模技术快速地得到人体的三维数据模型,在此基础上,结合人体特征参数,设计出护具的特征模板。研究了基于草图特征约束的参数化设计方法,通过修改护具特征模板中的特征参数,构建护具模板数据库。在对医疗护具个性化设计的研究中,提出了基于变形技术的个性化医疗护具设计方法。通过顾客的人体特征参数查找护具模板数据库,得到相对应的护具特征模板,利用特征约束的最小化曲面弯曲能变形技术,对护具特征模板中的特征参数进行基于顾客人体特征参数的变形,得到个性化医疗护具模型。最后,把个性化医疗护具模型与顾客的人体模型进行比较,验证了护具的贴合度。
谭静[5]（2019）在《接骨板定制系统的研究与实现》文中指出随着骨折内固定技术的发展,接骨板在内固定手术中的使用越来越广泛。接骨板作为一种仿生设计而成的器械植入体内,并很长一段时间都在体内帮助骨折处断骨复位愈合。目前临床上使用的接骨板大多为标准接骨板,但由于患者个体化差异大,在使用过程中会根据骨骼情况对标准接骨板进行二次塑性,以使得接骨板能与骨骼表面更贴合,这完全依靠于医生的临床经验。随着当下消费观念的转变,人们正在向个性化消费时代迈进,对于患者而言,个性化定制的接骨板能避免二次塑形带来的失效风险,能与骨骼贴合程度更好,还能避免骨折线上出现螺钉孔。目前在临床上使用的数字化定制接骨板是在三维画图软件中进行设计调整,但它耗时长且对绘图能力要求高。因此在本文中研究了一个快速定制接骨板的系统,可根据患者的医学数据进行骨骼模型的重建及后处理,通过设计的定制接骨板贴合曲面软件获得贴合曲面点云数据,对点云进行曲面拟合及接骨板的模型重建,再对其进行力学分析验证接骨板的生物力学可靠性。具体内容如下:（1）基于患者的医学数据,构建骨骼数字化模型,并对碎骨模型进行复位对齐,获得三维模型通用的“.stl”文件;根据分析“.stl”文件中数据的存储特点,实现定制贴合曲面软件对STL模型的加载处理。（2）定制接骨板贴合曲面的软件:接骨板与骨骼匹配程度主要在于接骨板贴合曲面与患者骨骼的贴合程度。通过在软件中输入骨骼的数字化三维模型,通过交互在虚拟场景中输入曲线控制点生成参数曲线并获得曲线的数据,再在骨骼表面设计贴合曲面轮廓并获得轮廓曲线和对应的感兴趣区域（region of interest,ROI）的点云。（3）ROI区域接骨板重建的方法研究:基于UG进行二次开发,对ROI区域点云快速拟合并获得贴合曲面模型;将得到的贴合曲面拓展为接骨板雏形,对雏形接骨板进行调整后处理及合理设计螺钉孔的位置。（4）基于上述研究内容,以Unity3D引擎为研发工具来设计定制接骨板贴合曲面的软件;基于UG加以开发使能快速重构接骨板贴合曲面,后续完成接骨板模型重建,应用有限元对设计的接骨板进行应力分析。
黄琛[6]（2019）在《基于网格映射的骨组织多孔支架设计与分析》文中研究指明由创伤、疾病等原因导致的骨组织缺损给患者的工作和生活造成了极大的不便,骨组织支架修复技术因其材料来源广泛、术后恢复时间短以及术后并发症少等优点,成为治疗骨组织缺损最普遍、最有效的方法。骨组织多孔支架是用于修复人体骨缺损的形态和功能替代物,根据结构仿生学的要求,支架应具有与缺损骨表面轮廓高度一致的外部轮廓,利于更好地匹配其他部位,同时应具有与自然骨内部孔隙相似的三维贯通孔隙结构,以满足力学性能与生物性能的需求。根据骨组织多孔支架设计要求,探索多孔支架建模方法;基于有限元分析理论,提出优化设计方案,构建一条关于可控结构骨组织多孔支架的设计与优化路线,实现具有与人体缺损部位外形吻合和内部孔隙结构参数可调控相结合的骨组织多孔支架建模。论文主要从以下四个方面展开工作:首先,以有限元网格划分和CSG实体建模方法为基础,提出一种通用的骨组织多孔支架建模方法,通过该设计方法得到的多孔支架其外部轮廓能与骨组织外形相匹配,且内部结构可通过设计参数进行调控,为骨组织多孔支架的仿生建模提供一条新的技术路线和实现方法。然后,针对本研究设计的骨组织多孔支架结构特点,提出一种合理的多孔支架参数化建模方法,获取可用于仿真分析的多孔支架有限元模型。通过模拟支架真实受力情况进行有限元应力分析,探索出一种通过对支架进行局部加密以降低等效应力峰值的支架加密设计方法,通过有限元理论计算和测试实验验证该方法的有效性。其次,基于结构优化设计理论,根据本研究所设计多孔支架的特点,提出一种基于生物力学仿真和均匀应力准则的骨组织支架结构优化方法,运用该方法进行结构优化后的支架具有更加均匀的等效应力分布和更低的等效应力峰值,同时减小支架体积提高支架孔隙率,使支架结构更加合理。最后,针对本研究提出的多孔支架设计方法,提出基于网格映射的多孔支架设计系统的总体框架。在Windows系统中,利用Visual Studio 2013开发环境,结合Netgen和Open Cascade工具库,采用模块化设计思想完成系统的搭建。该系统主要包括四面体网格划分,支架参数化模型建立,支架实体建模以及优化后支架实体建模功能。
李盼[7]（2018）在《核磁图像导航机器人辅助的靶向穿刺手术关键技术研究》文中研究指明核磁图像导航机器人辅助的靶向穿刺手术是目前临床上进行组织活检与放射性粒子种植所普遍采用的方式,该系统是集医学图像处理、机器人技术、生物力学等多学科为一体的综合性研究,有助于实现高精度、高可靠性的穿刺,从而提高活检成功率或患者治愈率。本研究以提高经皮穿刺手术的精度为目的,分别从刚性与柔性穿刺的关键技术对该手术系统展开研究,论文主要研究工作如下:（1）提出了标准化的图像质量分析方法,采用核磁图像信噪比以及图像变化因子的相对变化分析方法,验证了标准化的核磁图像扫描序列,并且分析了机器人对核磁图像质量的影响。提出了基于模式识别的模型标定算法,量化分析了核磁图像的变形失真,提高了核磁图像导航机器人辅助的刚性靶向穿刺的精度。（2）为了提高机器人辅助的柔性靶向穿刺精度,建立了针刺组织的力学预测模型。基于Sneddon积分法以及改进的Winkler地基梁模型,分别建立了针刺单层软组织的接触力模型以及摩擦力模型,并拓展了针刺多层组织力学模型。分别从穿刺针的几何特性,软组织的力学特性以及穿刺方式等方面,探究了各影响因素与穿刺力的相关性,为后续穿刺针与软组织的交互变形分析提供了有效的指导。（3）在力学建模的基础上,采用非线性Winkler地基梁模型与Euler-Bernoulli梁原理,建立了柔性针的非线性挠曲模型,获得了准确的穿刺针变形预测。提出了基于人工势能场法的柔性针刺软组织的轨迹规划方法,并且将柔性针变形预测结果作为人工势能场搜索算法中的临界约束条件,获得了柔性针在生理解剖结构环境下的规划路径。（4）提出了基于Webster自行车模型的运动学操控模型,结合占空比算法,建立了改进的柔性针三维运动学模型。通过改变占空比,获得不同曲率的穿刺路径,拟合得出了占空比与柔性针曲率的经验关系。建立了针尖方向角误差与偏距误差控制器,实现了实时校正针尖误差的目的,解决了针刺过程中对规划路径进行操控与追踪的难题。（5）设计与研制了男性盆腔器官群模型,通过制备不同配比不同性能的PVA水凝胶,比较了PVA水凝胶与人体前列腺组织的微观结构特性以及穿刺变形特性。通过图像分割与三维重建,结合人体解剖学知识,制作出人体盆腔器官群模型。通过穿刺力学实验,验证了该人体盆腔器官群模型具有与临床穿刺实验相似的穿刺力值。通过柔性针操控实验,验证了机器人辅助的柔性靶向穿刺精度为1.15 mm,满足临床手术需求。
朱兆华[8]（2018）在《入耳式耳机曲面造型人性化设计方法研究》文中提出随着科学技术的飞速发展和人类社会的不断进步,人们的生活水平逐渐提高,用户对产品的舒适性、宜人性需求予以更多的关注。对于与人体具有直接接触面的可穿戴产品而言,在造型设计中考虑用户使用舒适性已成为当前设计领域研究的热点。本文研究了以耳甲腔特征曲面为输入,以特征曲面重构、分析聚类、识别为技术手段,以平衡用户使用舒适性需求和市场批量生产需求为目的的入耳式耳机曲面造型人性化设计方法。论文主要完成了以下研究工作:（1）建立了通过耳甲腔曲面样本获取及其关键特征点自动准确提取、实现耳甲腔特征尺寸测量与分析的方法。完成了315位18-28岁中国青年男女性的外耳三维模型的采集,综合国内外医学研究文献,系统地定义了耳甲腔的1 1个关键特征点;针对现有外耳尺寸测量技术的不足,基于NURBS曲面曲率原理,提出了耳甲腔关键特征点三维坐标值自动和准确提取的方法;基于数理统计分析的方法,得出了耳甲腔形状尺寸存在性别、个体及种族差异,肯定了构建中国人耳甲腔形状尺寸数据库用以指导相关产品设计的必要性。（2）提出了获取复杂曲面型值点的“双向一阶轮廓线重构”法并将其应用于耳甲腔曲面重构。为将不同样本的耳甲腔三角网格曲面均用各自曲面上数量相同、性质相同的数据点进行描述,以便对耳甲腔曲面聚类分析与识别,提出了获取复杂曲面型值点的“双向一阶轮廓线重构”法;以各耳甲腔样本的曲面型值点为基础,基于NURBS曲面插值方法将所有耳甲腔样本数据均重构为具有相同拓扑结构的NURBS曲面模型;通过对耳甲腔重构曲面的精度、连续性及光顺度等品质进行检验,论证了耳甲腔曲面重构方法的有效性。（3）提出了耳甲腔曲面形态层级聚类改进算法,构建了针对入耳式耳机设计的中国青年人耳甲腔曲面形态模型库。针对传统层级聚类算法存在的不足,构建了针对耳甲腔曲面形态分类的改进层级聚类算法,并在该算法中引入最佳聚类组别的评判准则;利用改进算法将18-28岁中国青年人耳甲腔曲面形态分为29类,通过与传统层级聚类算法结果的对比论证了改进算法的优势;基于NURBS曲面插值的方法计算得到每一聚类组的耳甲腔共性特征曲面,构建了针对入耳式耳机设计的中国青年人耳甲腔曲面形态模型库;通过组内及组间样本曲面的误差分析对改进层级聚类算法结果的可靠性进行了验证。（4）建立了入耳式耳机人性化设计结果的验证方法。依据所构建的耳甲腔曲面形态模型库,对入耳式耳机进行了造型设计与3D打印;通过佩戴及运动测试,对耳机的抗滑落性以及用户佩戴耳机时的主观舒适性进行检验;建立了基于外耳-耳机有限元仿真分析的入耳式耳机佩戴舒适性客观验证方法;通过验证结果验证了本文构建的人性化设计方法的有效性。（5）提出了入耳式耳机定制设计方法。分别构建了基于K近邻（KNN）算法和概率神经网络（PNN）算法的耳甲腔曲面形态识别模型,得出了PNN模型对耳甲腔曲面形态识别准确率较高的结论;确定了将耳甲腔曲面形态PNN识别模型与耳甲腔曲面形态模型库相结合的入耳式耳机定制设计方法;定制设计实例验证了该方法的可行性。（6）基于上述理论和方法,论文研究中采用了RHINOCEROS软件的脚本开发插件Rhino-Script、科学计算语言MATLAB、统计分析软件SPSS以及有限元分析软件ABAQUS分别进行曲面模型表面数据的提取、曲面形态聚类与识别计算、数据的统计与误差分析、外耳-耳机的接触应力仿真分析,采用RHINOCEROS和CATIA软件分别进行耳甲腔曲面模型的处理与曲面间的误差分析,得出了大量数据和图表,为外耳相关产品的曲面造型设计提供了依据。课题的研究成果对大多数曲面造型可穿戴产品的设计、分析验证、定制具有理论指导意义,对指导企业研发及生产实践具有重要的实践应用价值。
李林根[9]（2017）在《股骨假体柄优化设计研究》文中认为人体髋关节病变、事故致使关节功能受损或丧失,会给人们工作和生活带来极大的痛苦和不便,而全髋置换手术是解决这一问题的非常有效的办法,目前在临床治疗中被广泛采纳和应用。在全髋置换手术中,与股骨接触的部件是假体柄,它是关节反力的主要受力部件,关节反力通过假体柄传递给股骨,对整个植入关节起着固定作用,是人工髋关节的重要部件。研究假体柄内部几何形状对股骨和假体柄应力分布的影响,对设计应力遮挡效应低的假体具有重要的意义和价值。论文以健康股骨以及术后股骨系统为研究对象,探索内部结构不同的柄植入股骨后的应力分布情况,并对其进行综合比较,找出应力效应低的结构,并对该结构进行了调整参数的优化设计。具体研究内容如下:（1）运用Mimics、Geomagic Studio、UG软件,针对某一健康股骨的CT扫描数据,建立股骨的三维实体模型。运用UG的高级仿真有限元功能,模拟两种生物力学环境下,健康股骨的应力分布情况。（2）依据Mimics软件测量的股骨上段几何数据,确定柄的外轮廓尺寸参数;运用UG的二次开发技术,结合C/C++程序设计语言,对内部结构为实心、圆柱通孔、矩形腔的三种柄结构进行参数化建模;在UG中,模拟全髋置换手术,建立三种柄的术后模型。以达到根据实际情况快速修改柄的尺寸参数,重建柄模型的目的。（3）首先,应用有限元分析方法及UG NX的高级仿真模块,模拟在单足静止站立、45%步态时刻两种生物力学环境下三种柄的术后模型应力分布情况,并将其应力分布结果与健康股骨进行对比分析,得出了内部结构为矩形腔的柄应力遮挡效应最低的结论。然后,对矩形腔柄进行调整参数方式的优化设计,得到应力遮挡效应低且应力分布更加合理的矩形腔柄结构。本课题探索了假体柄的生物力学分析和结构设计方法,可为假体柄的快速优化设计提供参考。
方奥[10]（2014）在《基于反求工程的人工骨三维重建研究》文中研究表明目前,人工关节主要是按标准系列生产,但由于患者关节存在外形、尺寸等各种各样的差异,人工关节假体与骨骼不能形成紧密的匹配,从而使负荷传递、应力分布偏离正常水平,易导致术后并发症,降低人工关节的使用寿命。因此,精确获取病患骨的相关几何参数,设计并制造个性化的人工关节对提高患者假体与骨的匹配程度,从而提高人工关节使用寿命具有十分重要的意义。首先,本工作以人体下肢的CT切片为原始数据,利用反求工程技术对人体下肢的骨骼进行三维重构,实现由二维图像向三维立体图形的转化。三维重建过程中,通过图像处理,以及NURBS曲面的拟合生成了三维实体模型。并且将所获得的实体模型与所获得的初始点云进行了对比,确保了模型的精度。将所获得的CAD模型以STL格式输出,可以输入到快速原型机加工出骨骼实体。完成了CAD/CAM的接口的建立,实现人工骨骼由设计到制造的一体化。为个性化人工关节的设计和制造提供模型基础及几何设计依据,为其能在临床上得以应用提供科学理论依据并奠定坚实的基础。其次,髋关节是人体所受载荷最大的关节之一,而在髋关节中股骨起着最重要的作用。本工作将三维重构获得的股骨实体模型进行有限元网格划分并进行仿真分析。将与股骨相连接的肌肉对股骨的作用力进行了合并与简化,股骨本身的材料也简化为分布均匀且各向同性的材料。研究了人体站立及行走两种情况下,股骨的应力应变。仿真结果显示,应力集中部分主要是股骨干的中下端部位。在站立时,股骨内侧压应力为20.8MPa,而股骨的外侧所受的拉应力为18.5Mpa。在行走时,股骨的内侧压应力值为27MPa,外侧的拉应力为20MPa。人体在运动过程中,对股骨的受载情况以及容易发生骨折的部位进行了分析讨论,从而为人工关节的性能方面提供了一定的理论依据。
二、一种基于u/v控制线实现股骨三维重建的曲面造型方法（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、一种基于u/v控制线实现股骨三维重建的曲面造型方法（论文提纲范文）
（1）骨支架多孔建模方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第2章 股骨CT图像处理 |
| 2.1 CT图像原理及特点 |
| 2.2 CT图像处理 |
| 2.3 蒙皮模型创建 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 基于CATIA的股骨三维曲面模型重构 |
| 3.1 建模流程 |
| 3.2 曲线重构 |
| 3.3 三维实体模型重构 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 体心立方球杆结构及其力学性能分析 |
| 4.1 体心立方球杆结构 |
| 4.2 力学性能分析 |
| 4.3 试验 |
| 4.4 结论 |
| 第5章 骨支架孔隙结构设计 |
| 5.1 宏微观骨支架设计流程 |
| 5.2 杆状结构单胞性质 |
| 5.3 实例验证 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间的研究成果 |
（2）定制接骨板中贴合曲面的构建及其可视化平台的实现（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景和意义 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 研究意义 |
| 1.2 定制接骨板的研究现状和内容 |
| 1.2.1 研究现状 |
| 1.2.2 研究内容 |
| 1.3 课题来源 |
| 1.4 本文章节安排 |
| 第二章 定制接骨板贴合曲面平台的需求分析 |
| 2.1 接骨板临床需求分析与设计要求 |
| 2.2 功能性需求分析与设计 |
| 2.2.1 功能性需求分析 |
| 2.2.2 功能设计 |
| 2.3 定制接骨板贴合面构建的整体设计 |
| 2.3.1 贴合面构建的流程框架设计 |
| 2.3.2 曲线曲面的构建设计 |
| 2.4 定制接骨板原始数据处理 |
| 2.4.1 骨骼模型数据分析 |
| 2.4.2 骨骼模型的加载与显示 |
| 2.5 定制接骨板贴合面构建的可视化平台设计 |
| 2.5.1 可视化平台的UI框架设计 |
| 2.5.2 人机交互界面的设计 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 感兴趣贴合曲面的设计策略 |
| 3.1 感兴趣区域的选取策略 |
| 3.2 轮廓线选取策略的研究 |
| 3.2.1 基于矩形选取工具的轮廓线生成方法 |
| 3.2.2 基于椭圆选取工具的轮廓线生成方法 |
| 3.2.3 基于Bezier算法的轮廓曲线拟合方法 |
| 3.3 中心参考曲线选取策略的研究 |
| 3.3.1 基于三次样条插值曲线的选取工具 |
| 3.3.2 轮廓曲线的设计 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 接骨板贴合曲面的构建 |
| 4.1 骨骼模型的纹理映射 |
| 4.1.1 纹理映射的定义 |
| 4.1.2 纹理映射基本原理 |
| 4.1.3 纹理映射方法 |
| 4.1.4 感兴趣区域局部纹理映射实现 |
| 4.2 感兴趣区域内三维点云数据的获取 |
| 4.3 贴合曲面模型的构建 |
| 4.3.1 曲面模型构建基本要求及方法 |
| 4.3.2 基于骨骼表面点云数据的曲面拟合 |
| 4.3.3 拟合曲面的裁剪 |
| 4.3.4 曲面模型构建评价 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 可视化平台原型系统开发 |
| 5.1 开发环境与系统配置 |
| 5.1.1 开发环境 |
| 5.1.2 系统环境配置 |
| 5.2 接骨板贴合曲面构建的实现 |
| 5.2.1 UI框架的实现 |
| 5.2.2 功能模块的实现 |
| 5.3 原型系统运行实例 |
| 5.4 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 附录 程序代码 |
（3）基于反求工程的下肢骨骼模型的重建及模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究的背景及意义 |
| 1.2 反求工程研究现状 |
| 1.2.1 数据采集与处理 |
| 1.2.2 三维重建骨骼研究现状 |
| 1.2.3 3 D打印技术制造修复骨骼 |
| 1.3 论文的内容安排 |
| 1.4 论文创新点 |
| 第2章 下肢骨骼CT数据的处理 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 研究方法与对象 |
| 2.3 图像采集 |
| 2.4 图像预处理 |
| 2.4.1 滤波处理 |
| 2.4.2 图像锐化处理 |
| 2.5 下肢骨骼CT图像处理 |
| 2.5.1 滤波去噪处理 |
| 2.5.2 锐化处理 |
| 2.5.3 阈值分割与区域增长计算 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 下肢骨骼模型的修复与重建 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 B样条曲线与曲面 |
| 3.2.1 B样条曲线 |
| 3.2.2 B样条曲面 |
| 3.3 NURBS曲线与曲面 |
| 3.3.1 NURBS曲线 |
| 3.3.2 NURBS曲面 |
| 3.4 下肢各骨骼点云处理 |
| 3.4.1 点云的精简与降噪 |
| 3.4.2 点云的匹配对齐 |
| 3.5 下肢各骨骼的曲面重构 |
| 3.5.1 股骨的封装处理 |
| 3.5.2 股骨降噪与删除钉状物 |
| 3.5.3 右股骨的孔洞填充 |
| 3.5.4 右股骨的多边形简化与修复 |
| 3.5.5 股骨的精确曲面 |
| 3.5.6 曲面缝合 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 下肢骨骼模型的静力学分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 有限元法简介 |
| 4.3 ANSYS Workbench软件简介 |
| 4.4 下肢骨骼模型结构静力学分析 |
| 4.4.1 双脚支撑相 |
| 4.4.2 一只脚虚接地相 |
| 4.4.3 单脚支撑相 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 下肢骨骼模型的动力学分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基于拉格朗日方程的动力学 |
| 5.2.1 双腿支撑模式 |
| 5.2.2 一只脚虚接地的双腿支撑式 |
| 5.2.3 单腿支撑模式 |
| 5.3 建立下肢骨骼仿真模型 |
| 5.4 本章总结 |
| 第6章 3D打印制造下肢骨骼模型 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 3 D打印技术 |
| 6.3 光固化成型技术制造骨骼模型 |
| 6.3.1 光固化成型系统基本原理 |
| 6.3.2 光固化成型的特点 |
| 6.3.3 3D打印股骨和胫骨模型 |
| 6.4 本章总结 |
| 总结与展望 |
| 总结 |
| 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录A 攻读硕士学位期间所发表的学术论文目录 |
（4）面向大批量定制的个性化医疗护具设计方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 数字化医疗 |
| 1.1.2 个性化医疗护具 |
| 1.2 国内外发展现状 |
| 1.2.1 数字化医学工程技术 |
| 1.2.2 大批量定制 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 1.3.1 研究目的与意义 |
| 1.3.2 主要章节内容 |
| 第二章 大批量定制产品的变形技术研究 |
| 2.1 大批量定制产品开发设计的关键技术 |
| 2.2 大批量定制下医疗护具的变形设计方法 |
| 2.2.1 产品变形技术 |
| 2.2.2 大批量定制下的医疗护具变形设计方法 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 基于逆向工程技术的人体三维模型重建 |
| 3.1 三维数据采集 |
| 3.2 三维数据的预处理 |
| 3.2.1 点云的数据处理 |
| 3.2.2 多边形网格的数据处理 |
| 3.3 人体三维模型重建方法研究 |
| 3.3.1 曲面逆向建模理论 |
| 3.3.2 曲面逆向建模方法 |
| 3.3.3 基于曲面拟合的人体逆向建模 |
| 3.3.4 基于草图截取特征放样的人体逆向建模 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 医疗护具特征模板及护具模板数据库构建 |
| 4.1 护具特征模板及模板数据库的设计流程 |
| 4.1.1 基于人体特征的护具特征模板构建 |
| 4.1.2 脚部护具的特征选取与模型设计 |
| 4.2 医疗护具特征模板构建 |
| 4.3 医疗护具模板数据库构建 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 基于变形技术的个性化医疗护具设计 |
| 5.1 特征约束的最小化曲面弯曲能变形技术 |
| 5.1.1 基于最小化弯曲能的B-spline曲面形状变形 |
| 5.1.2 全局形状建模技术 |
| 5.2 医疗护具的变形设计方法 |
| 5.3 个性化医疗护具贴合度验证 |
| 5.4 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间的学术成果 |
| 致谢 |
（5）接骨板定制系统的研究与实现（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题的研究背景与意义 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 研究意义 |
| 1.2 研究现状和内容 |
| 1.2.1 定制骨科植入物的研究现状 |
| 1.2.2 研究内容 |
| 1.3 课题来源 |
| 1.4 本文研究的主要内容 |
| 第二章 定制系统的功能设计 |
| 2.1 需求分析与框架设计 |
| 2.1.1 定制系统功能需求 |
| 2.1.2 系统框架设计 |
| 2.2 个性化接骨板重构的整体分析 |
| 2.3 定制接骨板贴合曲面软件的设计 |
| 2.3.1 定制软件的整体设计 |
| 2.3.2 交互界面设计 |
| 2.4 数据处理部分的设计 |
| 2.5 感兴趣区域接骨板重构部分的设计 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 定制系统医学数据的处理 |
| 3.1 医学影像数据处理 |
| 3.1.1 影像数据采集 |
| 3.1.2 影像数据处理 |
| 3.2 医学模型数据处理 |
| 3.2.1 碎骨模型的处理 |
| 3.2.2 骨骼模型数据分析 |
| 3.2.3 模型数据优化 |
| 3.2.4 模型的加载与显示 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 接骨板贴合曲面定制软件实现的关键技术 |
| 4.1 接骨板贴合曲面 |
| 4.2 获取曲面感兴趣区域点云数据的方法 |
| 4.2.1 控制点的计算原理 |
| 4.2.2 参数曲线的计算方法 |
| 4.2.3 轮廓曲线的设计原理 |
| 4.2.4 螺钉位置的设计原理 |
| 4.2.5 线面求交法计算感兴趣区域点云 |
| 4.3 感兴趣区域点云的预处理方法 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 感兴趣区域接骨板的定制方法 |
| 5.1 感兴趣区域曲面的重构 |
| 5.1.1 感兴趣区域点云的拟合 |
| 5.1.2 贴合曲面的重构 |
| 5.2 感兴趣区域接骨板的重构 |
| 5.2.1 接骨板模型重构及后处理 |
| 5.2.2 个性化与标准化接骨板的比对分析 |
| 5.3 接骨板力学分析验证 |
| 5.3.1 需求分析 |
| 5.3.2 内固定系统实体模型的建立 |
| 5.3.3 骨折内固定系统有限元模型的建立 |
| 5.3.4 受力求解 |
| 5.3.5 后处理分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 接骨板定制系统的实现 |
| 6.1 贴合曲面定制软件设计 |
| 6.1.1 贴合曲面定制软件中的模块设计 |
| 6.1.2 功能模块中主要类的设计 |
| 6.2 接骨板重构模块设计 |
| 6.3 开发环境 |
| 6.4 接骨板的定制实例与分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 全文总结 |
| 工作展望 |
| 参考文献 |
| 作者在攻读硕士学位期间的科研成果 |
| 致谢 |
（6）基于网格映射的骨组织多孔支架设计与分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 论文研究背景目的及意义 |
| 1.2 骨组织多孔支架设计研究现状 |
| 1.2.1 骨组织多孔支架外形研究 |
| 1.2.2 骨组织多孔支架内部微孔结构研究 |
| 1.2.3 骨组织多孔支架结构优化研究 |
| 1.3 本文主要内容 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 章节安排 |
| 第二章 基于网格映射的多孔支架建模方法研究 |
| 2.1 基于网格映射的支架单元构形方法 |
| 2.1.1 有限元体网格单元 |
| 2.1.2 网格映射的支架单元构形方法 |
| 2.2 骨组织多孔支架建模 |
| 2.2.1 实体模型的体网格划分 |
| 2.2.2 多孔支架线框建模 |
| 2.2.3 多孔支架实体建模 |
| 2.2.4 主要设计参数分析 |
| 2.3 实例 |
| 2.3.1 下颌骨缺损支架建模 |
| 2.3.2 股骨缺损支架建模 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 基于有限元应力分析的支架局部加密设计 |
| 3.1 基于APDL的多孔支架参数化建模 |
| 3.1.1 有限元法 |
| 3.1.2 参数化设计语言APDL |
| 3.1.3 基于APDL的多孔支架参数化建模 |
| 3.2 基于有限元应力分析的支架局部加密研究 |
| 3.2.1 局部加密方法的有限元计算 |
| 3.2.2 局部加密方法的测试实验 |
| 3.2.3 基于有限元应力分析的支架局部加密方法 |
| 3.3 实例 |
| 3.3.1 下颌骨缺损支架参数化建模 |
| 3.3.2 下颌骨缺损支架局部加密 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 骨组织多孔支架结构优化设计 |
| 4.1 结构优化设计理论 |
| 4.1.1 基本概念 |
| 4.1.2 数学模型 |
| 4.1.3 优化方法 |
| 4.2 骨组织多孔支架结构优化设计的研究 |
| 4.2.1 数学模型的建立 |
| 4.2.2 优化设计的具体流程 |
| 4.3 基于MATLAB和ANSYS的优化程序设计 |
| 4.3.1 ANSYS的Batch模式 |
| 4.3.2 MATLAB的调用模块 |
| 4.3.3 数据传递模块 |
| 4.3.4 编程的具体实施 |
| 4.4 实例 |
| 4.4.1 下颌骨缺损支架优化设计 |
| 4.4.2 优化结果分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 基于网格映射的多孔支架设计系统搭建 |
| 5.1 开发背景及设计目的 |
| 5.1.1 开发背景 |
| 5.1.2 设计目的 |
| 5.2 系统开发环境 |
| 5.2.1 Netgen介绍 |
| 5.2.2 Open Cascade介绍 |
| 5.3 系统总体概述 |
| 5.3.1 系统功能需求分析 |
| 5.3.2 系统的总体框架 |
| 5.4 系统功能描述 |
| 5.4.1 四面体网格划分模块 |
| 5.4.2 支架参数化模型建立模块 |
| 5.4.3 支架实体建模模块 |
| 5.4.4 优化后支架实体建模模块 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
（7）核磁图像导航机器人辅助的靶向穿刺手术关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 字母注释表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 核磁图像质量分析 |
| 1.2.2 柔性针与软组织力学交互 |
| 1.2.3 针与软组织交互变形分析 |
| 1.2.4 柔性针的轨迹规划 |
| 1.2.5 柔性针的操控 |
| 1.2.6 仿人体组织材料研究 |
| 1.3 相关关键技术研究存在的问题 |
| 1.4 本文主要内容 |
| 第二章 核磁图像质量分析与刚性靶向穿刺 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 核磁兼容测试实验模体 |
| 2.2.1 实验模体设计与制作 |
| 2.2.2 实验模体的核磁图像 |
| 2.3 核磁图像质量分析 |
| 2.3.1 信噪比分析 |
| 2.3.2 图像变化因子分析 |
| 2.3.3 几何伪影分析 |
| 2.4 实验模体与核磁图像标定 |
| 2.4.1 标记物的分割与重建 |
| 2.4.2 模型与图像标定 |
| 2.4.3 核磁图像几何变形计算 |
| 2.5 图像质量分析系统验证 |
| 2.5.1 核磁图像导向机器人 |
| 2.5.2 图像质量分析 |
| 2.5.3 标定结果分析 |
| 2.5.4 网格变形计算 |
| 2.6 靶向穿刺与精度验证 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 针刺多层软组织力学建模及影响因素分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 针刺多层软组织穿刺力建模 |
| 3.2.1 接触力建模 |
| 3.2.2 摩擦力建模 |
| 3.2.3 切割力建模 |
| 3.2.4 多层软组织穿刺力建模 |
| 3.3 实验材料 |
| 3.4 实验平台搭建 |
| 3.5 实验验证 |
| 3.5.1 软组织穿刺校验 |
| 3.5.2 软组织穿刺力模型校验 |
| 3.6 针刺软组织穿刺力学影响因素分析 |
| 3.6.1 穿刺针的几何特性 |
| 3.6.2 软组织的力学特性 |
| 3.6.3 穿刺方式 |
| 3.6.4 经验参数总结 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 柔性针刺软组织的轨迹规划 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 柔性针变形预测模型 |
| 4.2.1 柔性针非线性挠曲模型 |
| 4.2.2 柔性针位移函数 |
| 4.3 人工势能场 |
| 4.3.1 引力势能场 |
| 4.3.2 斥力势能场 |
| 4.3.3 综合势能场 |
| 4.4 柔性针变形仿真与实验验证 |
| 4.5 基础几何环境的柔性针轨迹规划 |
| 4.5.1 未添加变形临界条件的规划 |
| 4.5.2 添加变形临界条件的规划 |
| 4.6 生理解剖结构环境的柔性针轨迹规划 |
| 4.6.1 图像分割与三维重建 |
| 4.6.2 柔性针的轨迹规划 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 柔性可控针的操纵模型与路径追踪 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 柔性针的运动学模型 |
| 5.2.1 运动学模型符号与定义 |
| 5.2.2 约束与控制输入 |
| 5.2.3 三维运动学模型 |
| 5.3 占空比控制 |
| 5.3.1 基于占空比的运动学模型 |
| 5.3.2 占空比与曲率经验关系 |
| 5.4 路径追踪 |
| 5.4.1 误差控制器 |
| 5.4.2 算法流程 |
| 5.5 实验平台及实验设计 |
| 5.5.1 实验平台搭建 |
| 5.5.2 实验设计 |
| 5.6 实验验证 |
| 5.6.1 运动学模型实验验证 |
| 5.6.2 结合占空比的运动学模型 |
| 5.7 本章小结 |
| 第六章 盆腔器官群模型研制与柔性靶向穿刺验证 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 器官群材料 |
| 6.2.1 材料制备 |
| 6.2.2 微观结构观测 |
| 6.2.3 穿刺变形测试 |
| 6.3 器官群模型 |
| 6.3.1 模具设计与制作 |
| 6.3.2 模型装配 |
| 6.4 穿刺力学实验验证 |
| 6.4.1 多层软组织穿刺 |
| 6.4.2 器官群模型穿刺定性分析 |
| 6.4.3 器官群模型穿刺定量分析 |
| 6.5 柔性针操控与靶向穿刺精度验证 |
| 6.5.1 操控的参数值设定 |
| 6.5.2 二维环境靶向穿刺精度验证 |
| 6.5.3 三维环境靶向穿刺精度验证 |
| 6.6 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（8）入耳式耳机曲面造型人性化设计方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究背景与意义 |
| 1.2 相关研究与应用现状 |
| 1.2.1 逆向工程技术 |
| 1.2.2 曲面造型技术 |
| 1.2.3 曲面造型可穿戴产品设计方法研究 |
| 1.2.4 外耳相关产品设计方法研究与应用 |
| 1.2.5 存在的问题 |
| 1.3 本文研究的主要内容及框架 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 论文组织框架 |
| 2 课题涉及的相关理论与算法 |
| 2.1 人耳相关理论研究 |
| 2.1.1 人耳基本结构 |
| 2.1.2 外耳测量技术研究 |
| 2.2 NURBS曲线曲面相关理论 |
| 2.2.1 NURBS曲线 |
| 2.2.2 NURBS曲面 |
| 2.2.3 NURBS曲面重构 |
| 2.3 层级聚类算法的原理 |
| 2.3.1 聚类分析概述 |
| 2.3.2 层级聚类算法的定义与停止准则 |
| 2.3.3 层级聚类算法中类间的联结准则 |
| 2.3.4 凝聚式层级聚类算法的基本流程 |
| 2.4 目标样本的归类算法 |
| 2.4.1 KNN算法的基本原理 |
| 2.4.2 PNN算法的基本原理 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 耳甲腔特征尺寸测量及分析 |
| 3.1 耳甲腔曲面样本采集与关键特征尺寸测量方法的构建 |
| 3.2 耳甲腔曲面样本采集与数据处理 |
| 3.2.1 样本采集的对象 |
| 3.2.2 样本采集的方法 |
| 3.2.3 数据处理 |
| 3.3 耳甲腔关键特征点定义与提取 |
| 3.3.1 耳甲腔关键特征点定义 |
| 3.3.2 耳甲腔关键特征点提取 |
| 3.4 耳甲腔关键特征尺寸统计分析 |
| 3.4.1 耳甲腔关键特征尺寸定义 |
| 3.4.2 耳甲腔特征尺寸数据预处理 |
| 3.4.3 耳甲腔特征尺寸数理统计分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 复杂曲面型值点提取及耳甲腔曲面重构 |
| 4.1 耳甲腔曲面重构的目的与方法 |
| 4.2 耳甲腔曲面型值点提取的新方法 |
| 4.2.1 构建统一坐标系 |
| 4.2.2 曲面型值点提取的“双向一阶轮廓线重构”法 |
| 4.3 耳甲腔曲面重构 |
| 4.3.1 基于NURBS曲面插值的耳甲腔曲面重构 |
| 4.3.2 耳甲腔重构曲面的品质分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 改进层级聚类算法与耳甲腔曲面形态聚类研究 |
| 5.1 改进层级聚类算法的构建 |
| 5.1.1 传统层级聚类算法分析 |
| 5.1.2 改进层级聚类算法的构建及其流程 |
| 5.1.3 改进层级聚类算法中最佳聚类组别的评判准则 |
| 5.2 耳甲腔曲面形态的聚类 |
| 5.3 改进层级聚类算法与传统层级聚类算法的对比 |
| 5.4 耳甲腔曲面形态模型库的构建 |
| 5.4.1 共性特征曲面型值点计算 |
| 5.4.2 共性特征曲面形态 |
| 5.4.3 关键特征参数 |
| 5.5 耳甲腔曲面形态分类结果的可靠性验证 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 入耳式耳机设计结果的人性化验证 |
| 6.1 入耳式耳机设计结果的验证方法 |
| 6.2 入耳式耳机抗滑落性与舒适性主观检验 |
| 6.2.1 入耳式耳机造型设计及3D打印 |
| 6.2.2 抗滑落性及舒适性主观检验 |
| 6.3 入耳式耳机舒适性客观检验 |
| 6.3.1 外耳-耳机有限元模型的建立 |
| 6.3.2 有限元仿真分析前处理与结果 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 入耳式耳机定制设计方法 |
| 7.1 基于KNN算法的耳甲腔曲面形态识别模型 |
| 7.1.1 模型的构建 |
| 7.1.2 模型的测试结果 |
| 7.2 基于PNN算法的耳甲腔曲面形态识别模型 |
| 7.2.1 模型的构建 |
| 7.2.2 模型的训练与测试 |
| 7.3 入耳式耳机定制设计方法的确定与验证 |
| 7.4 本章小结 |
| 8 结论与展望 |
| 8.1 主要研究工作与创新性成果 |
| 8.2 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录A 攻读博士学位期间发表的论文 |
| 附录B 攻读博士学位期间获得的奖项 |
| 附录C 攻读博士学位期间获得的专利 |
| 附录D 课题采集的376只耳甲腔三维模型 |
（9）股骨假体柄优化设计研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 人体髋关节及股骨的解剖结构 |
| 1.3 人工髋关节 |
| 1.4 国内外研究现状 |
| 1.4.1 假体柄的制造材料研究 |
| 1.4.2 假体柄的几何形状研究 |
| 1.4.3 定制式假体的研究 |
| 1.5 研究内容 |
| 1.6 文章结构安排 |
| 第2章 股骨医学图像的三维建模 |
| 2.1 相关软件简介 |
| 2.1.1 Mimics软件 |
| 2.1.2 Geomagic Studio软件 |
| 2.1.3 UG软件 |
| 2.2 股骨图像三维重建 |
| 2.2.1 CT数据的获取 |
| 2.2.2 股骨三角面片模型建立 |
| 2.3 股骨三维实体模型建立 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 健康股骨有限元分析 |
| 3.1 理论基础 |
| 3.1.1 有限元理论 |
| 3.1.2 UG高级仿真介绍 |
| 3.2 有限元模型建立 |
| 3.2.1 理想化股骨模型 |
| 3.2.2 材料属性 |
| 3.2.3 网格配对 |
| 3.2.4 网格划分 |
| 3.3 边界条件设置 |
| 3.4 结果分析 |
| 3.4.1 单足静止站立边界股骨应力结果分析 |
| 3.4.2 步态边界股骨应力结果分析 |
| 3.4.3 应力结果综合分析 |
| 3.4.4 有限元模型网格密度讨论 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 假体柄参数化设计 |
| 4.1 股骨假体柄的参数化建模： |
| 4.1.1 人工假体的外形结构 |
| 4.1.2 实心假体柄的参数化建模 |
| 4.1.3 带圆柱孔的假体柄参数化建模 |
| 4.1.4 矩形腔假体参数化建模 |
| 4.2 股骨上段髓腔数据测量 |
| 4.3 全髋置换手术模拟 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 不同假体柄优化设计研究 |
| 5.1 三种术后模型的有限元模型 |
| 5.1.1 确定分析类型及解算器 |
| 5.1.2 理想化术后模型 |
| 5.1.3 赋材料属性 |
| 5.1.4 网格划分 |
| 5.2 术后模型边界条件设置 |
| 5.3 骨改建与应力遮挡概念 |
| 5.4 术后股骨系统应力分析 |
| 5.4.1 单足静止站立边界应力分析 |
| 5.4.2 步态边界应力分析 |
| 5.5 矩形腔假体柄结构优化 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 后续工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果 |
（10）基于反求工程的人工骨三维重建研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景与意义 |
| 1.2 反求工程 |
| 1.2.1 图像数据采集 |
| 1.2.2 图像数据预处理 |
| 1.2.3 曲面重构 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.4 论文的主要研究内容 |
| 1.5 论文创新点 |
| 第2章 研究方法 |
| 2.1 图像处理及阈值分割 |
| 2.2 三维重建 |
| 2.3 曲面缝合与有限元分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 图像采集与处理 |
| 3.1 CT图像的采集 |
| 3.1.1 传统X线法 |
| 3.1.2 螺旋CT法 |
| 3.2 图像质量的评价 |
| 3.2.1 图像的评价方法 |
| 3.2.2 图像的格式 |
| 3.3 图像预处理 |
| 3.3.1 滤波处理 |
| 3.3.2 图像锐化处理 |
| 3.4 人体下肢CT图像的处理 |
| 3.4.1 滤波去噪处理 |
| 3.4.2 锐化处理 |
| 3.4.3 阈值分割及计算 |
| 3.4.4 区域增长运算 |
| 3.4.5 动脉的去除 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 人体下肢的三维重建 |
| 4.1 曲线、曲面的函数及其性质 |
| 4.1.1 B样条曲线及曲面 |
| 4.1.2 NURBS曲线及曲面 |
| 4.2 曲线、曲面和曲片面的拟合 |
| 4.2.1 曲线拟合 |
| 4.2.2 曲面拟合 |
| 4.2.3 曲面片的拟合 |
| 4.3 点云数据的处理 |
| 4.3.1 平滑处理 |
| 4.3.2 点云的精简 |
| 4.3.3 点云的网格化 |
| 4.3.4 点云数据的划分 |
| 4.4 曲面片的创建 |
| 4.4.1 轮廓线的建立与调整 |
| 4.4.2 曲面片的分割 |
| 4.5 栅格的建立与NURBS曲面拟合 |
| 4.6 曲面的缝合 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 仿真分析 |
| 5.1 人体下肢关节 |
| 5.1.1 骨的性质 |
| 5.1.2 骨所承受的载荷 |
| 5.1.3 下肢骨 |
| 5.1.4 股骨 |
| 5.2 股骨有限元分析 |
| 5.2.1 人体站立时的仿真分析 |
| 5.2.2 人体行走时的仿真分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录 |
四、一种基于u/v控制线实现股骨三维重建的曲面造型方法（论文参考文献）
- [1]骨支架多孔建模方法研究[D]. 杨保旭. 河南科技大学, 2020(07)
- [2]定制接骨板中贴合曲面的构建及其可视化平台的实现[D]. 蔡小娜. 广东工业大学, 2020(06)
- [3]基于反求工程的下肢骨骼模型的重建及模拟研究[D]. 蔡怡瑶. 兰州理工大学, 2020(12)
- [4]面向大批量定制的个性化医疗护具设计方法研究[D]. 苏恒. 广东工业大学, 2019(02)
- [5]接骨板定制系统的研究与实现[D]. 谭静. 广东工业大学, 2019(02)
- [6]基于网格映射的骨组织多孔支架设计与分析[D]. 黄琛. 武汉理工大学, 2019(07)
- [7]核磁图像导航机器人辅助的靶向穿刺手术关键技术研究[D]. 李盼. 天津大学, 2018(06)
- [8]入耳式耳机曲面造型人性化设计方法研究[D]. 朱兆华. 西安理工大学, 2018(08)
- [9]股骨假体柄优化设计研究[D]. 李林根. 华侨大学, 2017(02)
- [10]基于反求工程的人工骨三维重建研究[D]. 方奥. 兰州理工大学, 2014(10)