骨肿瘤人工骨假体设计与仿真分析(附件)
生活中很多人在承受骨肿瘤的折磨，早年因为医疗技术的落后而无法治愈。如今随着医疗技术的蓬勃发展以及伴随着人工骨的研发，极大的提升了骨肿瘤的治愈概率。设计者根据医院提供的CT图像，设计出个性化的人工骨，使设计出来的人工骨的还原度更高，在植入人体后，在外型上几乎看不出变化，不会影响患者的生活习惯。使用软件进行股骨头的建模，再将设计出来的人工骨进行有限元分析，通过施加相应的力，仿真分析患者术后的行动状况，在达到预期的效果以及于医生和患者的沟通，最后进行手术治疗。3D打印技术的进步发展，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的零部件。该技术也融入到了医疗产业，这就使得设计出来的人工骨比传统制造的人工骨更加的完美，更加的符合人体，而且使得患者在手术后的生活方面的影响也微乎其微。关键词 骨肿瘤，人工骨，有限元分析，3D打印
目 录
1 引言（或绪论） 1
1.1 选题的研究的目的及意义1
1.2 人体骨肿瘤的定义及简介1
2 医疗影像数据的三维重建 3
2.1 获取CT数据3
2.2 数字图像的预处理4
3 三维图像的修补 11
3.1 软件简介11
3.2 图像修补12
4 人工骨的设计12
4.2 人工假体的设计13
4.3 人工骨材料的选择21
5 有限元分析22
5.1 软件简介22
5.2 网格划分22
5.3 材料赋值23
5.4 假体固定23
5.5 施加载荷24
5.6 结果显示25
6 模拟装配26
7 3D打印27
7.1 技术简介27
7.2 打印模型27
7.3 成果展示28
8 关于环境保护与科技29< *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
br /> 结论 30
致谢 31
参考文献32 1 绪论
1.1 选题的研究的目的及其意义
1.1.1 选题的目的
本项目所涉及的技术均为现代工业中最前沿的技术：三维打印技术、三维MRI/CT重建、以及三维图形学。通过毕业设计把所学知识和实际应用结合起来，培养自身的动手能力和独立思考的能力，提高自身的工程素质和工程实践能力，从而达到本校培养人才的目标要求。
1.1.2 选题的意义
将人工骨材料研究开发出来，以达到理想的目标。将其移植人体中，用来修复骨缺损的人体骨骼。这是在生物材料科学领域和医学领域中的一个研究方向，而且是十分重要的一种方向。在人工骨制作工艺与材料选择方面上的研究,特别是在复合人工骨以及组织工程化人工骨方面的研究，己取得了突破性的研究成果。一种全新的研究和治疗思路是将应用组织工程学原理和技术方法对创伤或病损的骨组织进行修复与重建。组织工程化人工骨，由于这种人工骨来源的不受限性和无抗原性，故而可按照预先设计的方案进行塑形,具备生物功能等特征。随着基因工程的研究进展和组织工程技术方面的成熟,以及对人类的基因库密码破译的成果,科学家造出人体器官，并使这些器官具有完全功能的这一目标最终会完美的实现出来。
1.2 人体骨肿瘤的定义及简介
1.2.1 骨肿瘤的定义
骨肿瘤：从字面含义看出是肿瘤的一种，发生的部位在人体的骨骼及其附属组织,例如人体的骨髓、血管和人体神经等的一种肿瘤。肿瘤大致分为两种：一种是良性的骨肿瘤，另一种则是恶性的骨肿瘤。良性的骨肿瘤在治疗方面容易根治，后期康复阶段状况良好。恶性的肿瘤则相反，由于发展迅速，不易根治，导致治疗后效果不佳，死亡概率较高。
1.2.2 骨肿瘤简介
良性骨肿瘤:
单发内生软骨瘤：此肿瘤是一种良性骨肿瘤，在医学中较为多见，在软骨内化骨的骨骼当中会经常出现。由于骨骺软骨或成骨之前软骨未被吸收及胚胎性组织迷离，从而引起的肿瘤。发生位置一般在四肢短骨的位置，手这个位置是唯一的好发位置。
多发内软骨瘤：因软骨内化股的延迟与混乱或者部分的迷离骨骺板造成的，致使骨骺软骨不能正常骨化，侵袭软骨化骨的骨骼。好发位置多是四肢短骨及长骨。多发性软骨瘤病是这种肿瘤的另一种名称。
外生软骨瘤：此肿瘤亦被称为偏心型软骨瘤以及骨膜软骨瘤等,是一种良性的骨肿瘤，内生软骨瘤相比来说不常见。好发生位置是手、足的短骨，也常见于长骨。
软骨发育不良并发血管瘤：这是人体先天性的疾病中的一种。集中表现的症状为中胚层发育异常，性状体现是血管瘤与软骨细胞增生一起共存。分散遍布表现从四肢远端开始出现，分散变形呈偏侧性。
骨血管瘤：此肿瘤是一种良性的骨肿瘤，在生活中是属于不多见的一种，好发位置是在脊椎和颅骨，不常出现于人体四肢长骨。骨毛细血管瘤的发病原理，大部分病症是海绵状血管瘤，个别症状为毛细血管瘤。
非骨化性纤维瘤：这种肿瘤归因于体内成熟的非成骨性结缔组织。是一种良性骨肿瘤，早年被称黄色纤维瘤、单发性黄色瘤等。下肢长骨为好发的位置。
软骨母细胞瘤：这个肿瘤是一种生活中不常发现的肿瘤。由成骨软骨细胞或成软骨结缔组织引发而来，好发位置是四肢长骨骨骺的位置。
骨母细胞瘤：别称成骨细胞瘤。是一种好发于手、足部、脊柱或者长骨的良性成骨细胞瘤。病变一般不超过骺线。
骨瘤：这种骨瘤是因为纤维化骨过程中发生了症状，导致其发生畸形，由此发展而来。肿瘤的组成全部是由分化良好的骨组织由此构成的。好发位置是颅骨、面骨的位置。
骨样骨瘤：是一种好发位置为股骨头，胫骨的骨干位置且是成骨结缔组织特殊类型的良性骨肿瘤。
/ /
图1 骨肿瘤 图2 骨肿瘤CT图片
恶性骨肿瘤
骨肉瘤：又称骨生肉瘤，是最长见的原发性恶性肿瘤，其中髓性骨肉瘤最长见。好发部位是股骨，其次是为胫骨、腓骨、颌骨、以及盆骨等部位。
骨纤维肉瘤：主要是由成纤维细包以及所产生的胶原纤维构成，在其内会发生出血，坏死和囊变等病症。好发位置是四肢长管骨以及股骨下边和胫骨上边部位，也可好发于颅骨，脊椎、盆骨等位置。
目 录
1 引言（或绪论） 1
1.1 选题的研究的目的及意义1
1.2 人体骨肿瘤的定义及简介1
2 医疗影像数据的三维重建 3
2.1 获取CT数据3
2.2 数字图像的预处理4
3 三维图像的修补 11
3.1 软件简介11
3.2 图像修补12
4 人工骨的设计12
4.2 人工假体的设计13
4.3 人工骨材料的选择21
5 有限元分析22
5.1 软件简介22
5.2 网格划分22
5.3 材料赋值23
5.4 假体固定23
5.5 施加载荷24
5.6 结果显示25
6 模拟装配26
7 3D打印27
7.1 技术简介27
7.2 打印模型27
7.3 成果展示28
8 关于环境保护与科技29< *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
br /> 结论 30
致谢 31
参考文献32 1 绪论
1.1 选题的研究的目的及其意义
1.1.1 选题的目的
本项目所涉及的技术均为现代工业中最前沿的技术：三维打印技术、三维MRI/CT重建、以及三维图形学。通过毕业设计把所学知识和实际应用结合起来，培养自身的动手能力和独立思考的能力，提高自身的工程素质和工程实践能力，从而达到本校培养人才的目标要求。
1.1.2 选题的意义
将人工骨材料研究开发出来，以达到理想的目标。将其移植人体中，用来修复骨缺损的人体骨骼。这是在生物材料科学领域和医学领域中的一个研究方向，而且是十分重要的一种方向。在人工骨制作工艺与材料选择方面上的研究,特别是在复合人工骨以及组织工程化人工骨方面的研究，己取得了突破性的研究成果。一种全新的研究和治疗思路是将应用组织工程学原理和技术方法对创伤或病损的骨组织进行修复与重建。组织工程化人工骨，由于这种人工骨来源的不受限性和无抗原性，故而可按照预先设计的方案进行塑形,具备生物功能等特征。随着基因工程的研究进展和组织工程技术方面的成熟,以及对人类的基因库密码破译的成果,科学家造出人体器官，并使这些器官具有完全功能的这一目标最终会完美的实现出来。
1.2 人体骨肿瘤的定义及简介
1.2.1 骨肿瘤的定义
骨肿瘤：从字面含义看出是肿瘤的一种，发生的部位在人体的骨骼及其附属组织,例如人体的骨髓、血管和人体神经等的一种肿瘤。肿瘤大致分为两种：一种是良性的骨肿瘤，另一种则是恶性的骨肿瘤。良性的骨肿瘤在治疗方面容易根治，后期康复阶段状况良好。恶性的肿瘤则相反，由于发展迅速，不易根治，导致治疗后效果不佳，死亡概率较高。
1.2.2 骨肿瘤简介
良性骨肿瘤:
单发内生软骨瘤：此肿瘤是一种良性骨肿瘤，在医学中较为多见，在软骨内化骨的骨骼当中会经常出现。由于骨骺软骨或成骨之前软骨未被吸收及胚胎性组织迷离，从而引起的肿瘤。发生位置一般在四肢短骨的位置，手这个位置是唯一的好发位置。
多发内软骨瘤：因软骨内化股的延迟与混乱或者部分的迷离骨骺板造成的，致使骨骺软骨不能正常骨化，侵袭软骨化骨的骨骼。好发位置多是四肢短骨及长骨。多发性软骨瘤病是这种肿瘤的另一种名称。
外生软骨瘤：此肿瘤亦被称为偏心型软骨瘤以及骨膜软骨瘤等,是一种良性的骨肿瘤，内生软骨瘤相比来说不常见。好发生位置是手、足的短骨，也常见于长骨。
软骨发育不良并发血管瘤：这是人体先天性的疾病中的一种。集中表现的症状为中胚层发育异常，性状体现是血管瘤与软骨细胞增生一起共存。分散遍布表现从四肢远端开始出现，分散变形呈偏侧性。
骨血管瘤：此肿瘤是一种良性的骨肿瘤，在生活中是属于不多见的一种，好发位置是在脊椎和颅骨，不常出现于人体四肢长骨。骨毛细血管瘤的发病原理，大部分病症是海绵状血管瘤，个别症状为毛细血管瘤。
非骨化性纤维瘤：这种肿瘤归因于体内成熟的非成骨性结缔组织。是一种良性骨肿瘤，早年被称黄色纤维瘤、单发性黄色瘤等。下肢长骨为好发的位置。
软骨母细胞瘤：这个肿瘤是一种生活中不常发现的肿瘤。由成骨软骨细胞或成软骨结缔组织引发而来，好发位置是四肢长骨骨骺的位置。
骨母细胞瘤：别称成骨细胞瘤。是一种好发于手、足部、脊柱或者长骨的良性成骨细胞瘤。病变一般不超过骺线。
骨瘤：这种骨瘤是因为纤维化骨过程中发生了症状，导致其发生畸形，由此发展而来。肿瘤的组成全部是由分化良好的骨组织由此构成的。好发位置是颅骨、面骨的位置。
骨样骨瘤：是一种好发位置为股骨头，胫骨的骨干位置且是成骨结缔组织特殊类型的良性骨肿瘤。
/ /
图1 骨肿瘤 图2 骨肿瘤CT图片
恶性骨肿瘤
骨肉瘤：又称骨生肉瘤，是最长见的原发性恶性肿瘤，其中髓性骨肉瘤最长见。好发部位是股骨，其次是为胫骨、腓骨、颌骨、以及盆骨等部位。
骨纤维肉瘤：主要是由成纤维细包以及所产生的胶原纤维构成，在其内会发生出血，坏死和囊变等病症。好发位置是四肢长管骨以及股骨下边和胫骨上边部位，也可好发于颅骨，脊椎、盆骨等位置。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/zdh/1947.html
