資源描述：
《快速成形技術(shù)在人工骨骼制造中的應(yīng)用》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、增刊應(yīng)用基礎(chǔ)與工程科學(xué)學(xué)報Supplement2005年10月JOURNALOFBASICSCIENCEANDENGINEERINGOctober2005文章編號:1005-0930(2005)-0085-05中圖分類號:TH12;TP3文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A快速成形技術(shù)在人工骨骼制造中的應(yīng)用沈興全(中北大學(xué)現(xiàn)代制造技術(shù)工程中心,山西太原030051)摘要:快速成形(RapidPrototyping,RP)技術(shù)可以迅速地將顯示于計算機(jī)屏幕上的設(shè)計轉(zhuǎn)化為可以進(jìn)一步評估的實物基于快速成形技術(shù)的制造方法融合了制造技術(shù)、生物技術(shù)、材料技術(shù)、信息技術(shù),是一種高
2、級制造形式可以制造任意形狀和結(jié)構(gòu)生物器官,并使之具有生物活性在人工骨骼制造中,多種快速成形工藝得到了應(yīng)用與實踐關(guān)鍵詞:快速成形;醫(yī)學(xué)模型;人工器官21世紀(jì)是恢復(fù)自然環(huán)境與生態(tài)平衡,重建人與自然和諧的時代機(jī)械科學(xué)的發(fā)展必然會順應(yīng)這一潮流,實現(xiàn)與生命科學(xué)在多層次、全方位上的滲透交融從廣義上講,制造是人類和生命體改造自然的行為,而生命體本身又是自然界的重要組成部分,改造自然也包括改造自己生命科學(xué)的引入,使制造擺脫了無生命的物理、化學(xué)模式,被賦予生命制造還將滲透到人類的生命歷程中去,從而大大豐富了制造科學(xué)的內(nèi)涵圖1RP的離散/堆積成流程Fig.1
3、DispersedRP/Theprocessoftakingshapebypiling基金項目:山西省青年基金項目(編號:20031048)作者簡介:沈興全(1971),男,副教授.86應(yīng)用基礎(chǔ)與工程科學(xué)學(xué)報快速成形(RapidPrototyping,RP)技術(shù)是20世紀(jì)80年代出現(xiàn)的新型技術(shù),是面向設(shè)計(產(chǎn)品開發(fā))的制造技術(shù)RP技術(shù)是基于離散、堆積成形原理的新型數(shù)字化成形技術(shù),它是在計算機(jī)的控制下,根據(jù)零件的CAD模型,通過材料的精確堆積而制造原型或零件RP技術(shù)的基本實現(xiàn)流程如圖1所示,首先由CAD軟件設(shè)計出零件的三維實體模型;然后將三維實體模型沿一定方
4、向進(jìn)行分層;再根據(jù)每一層的輪廓信息進(jìn)行數(shù)控編程;最后在[1]快速成形機(jī)上加工出一系列層片并將層片自動聯(lián)接起來,即可得到三維實體1骨外科中的幾個難題由于人體骨骼形狀各不相同,而且都是由復(fù)雜曲面構(gòu)成所以當(dāng)人體骨骼受損需要更換時,以傳統(tǒng)的加工手段無法做到精確的度身定制,難以加工出形狀和尺寸都完全[2]合適的替代骨不僅給醫(yī)護(hù)人員帶來麻煩,而且給患者帶來痛苦幾個比較突出的難題包括:(1)在骨骼局部完全粉碎性損傷后,由于難于將其修復(fù)成其原有的形狀,所以使患者在運(yùn)動時承受巨大痛苦;(2)在安裝假肢時,由于假肢與斷肢的結(jié)合面配合不當(dāng),往往要經(jīng)過多次修磨,給患者帶來不
5、便和痛苦;(3)在開顱實施腦外科手術(shù)后,常常要用高分子材料修補(bǔ)顱骨切口,由于難于使修補(bǔ)顱骨與原顱骨在曲率上保持一致,所以造成患者術(shù)后感覺不適;(4)在骨科手術(shù)中使用的石膏床、石膏托,由于與患者身體的結(jié)合面難以做到完全的貼合以及松緊適宜,不僅影響手術(shù)的質(zhì)量,而且給患者的生活帶來不便;以上問題的根本解決依賴于加工工藝的改進(jìn)和加工質(zhì)量的提高RP技術(shù)自產(chǎn)生以來,工藝日趨完善,質(zhì)量顯著提高,應(yīng)用不斷擴(kuò)大可以有效解決骨外科手術(shù)中的一系列難題,所以受到醫(yī)療工作者,特別是腦外科和骨科醫(yī)學(xué)界的廣泛關(guān)注2快速成形三維醫(yī)學(xué)模型21制造三維醫(yī)學(xué)模型的技術(shù)路線制造三維醫(yī)學(xué)模型的
6、技術(shù)路線的基本思路是:首先運(yùn)用醫(yī)用CT機(jī)及光學(xué)掃描等設(shè)備獲取患者相關(guān)組織器官的三維幾何數(shù)據(jù),并轉(zhuǎn)換成快速成形機(jī)可接受的數(shù)據(jù)格式然后利用快速成形技術(shù)精確成形三維醫(yī)學(xué)模型,或在快速成形機(jī)上制造模具,再制成三維醫(yī)學(xué)模型技術(shù)路線如圖2所示22三維醫(yī)學(xué)模型在臨床中的應(yīng)用價值快速成形的三維醫(yī)學(xué)模型的應(yīng)用價值主要體現(xiàn)在以下三個方面:(1)可以用于復(fù)雜外科手術(shù)的策劃和操練訓(xùn)練,大型器官置換手術(shù)往往需要在三維模型上進(jìn)行操練例如,對于復(fù)雜的額面外科手術(shù),術(shù)前需用病人頭顱同樣大小的模型進(jìn)行手術(shù)操練,以便策劃截骨術(shù)(即骨段置換)快速成形的模型可滿足這種要求,使醫(yī)生在策劃骨段
7、置換方案時,有完善的整體看法,并且能事先準(zhǔn)確地計量所有的置換術(shù)前的這種演習(xí)將顯著增強(qiáng)醫(yī)生的信心、減少操作時間(2)作為采集到的數(shù)據(jù)的硬復(fù)制件,可以為診斷、治療和教學(xué)提供直觀、能觸摸的信息沈興全:快速成形技術(shù)在人工骨骼制造中的應(yīng)用87圖2制造三維醫(yī)學(xué)模型的技術(shù)路線Fig2Technicalrouteofmaking3Dmedicalmode記錄,它易于測量,利于深入研究,從而使手術(shù)操作者之間、放射科醫(yī)生和外科醫(yī)生之間、醫(yī)生和病人之間的交流更加方便(3)可以作為手術(shù)前制作移植物的陰?；蚰改?3快速成形生物活性人工骨骼精確的物理模型可直接用于器官移植和矯形
8、手術(shù)一方
