FDM打印双材料小腿假肢接受腔的算法研究

提出适合于FDM打印双材料小腿假肢接受腔的放置方向、分层方法和路径规划,提高FDM工艺打印软、硬双材料接受腔的可行性和实用性。模型放置方向主要遵循使打印方向和模型的特征面最多的成垂直或平行的原则,减少阶梯现象的产生;打印分层方法主要是利用Z轴特征曲线确定模型的外轮廓曲线,进行分段处理后,分析外轮廓曲线与打印正向间的夹角关系,确定外轮廓分层厚度,最后运用概率统计、叠加求和等方法得出;打印路径规划,则以髌韧带为分界线,根据上下2部分的形状特征和性能需求,采用多种扫描方式相结合来得出。根据以上方法提出,沿打印Z方向的模型放置方向;根据模型轮廓而改变层厚的自适应分层方法;对于接受腔下部分截面轮廓是环形形状的,采用优化的螺旋偏置扫描方式,对于髌骨两侧的接受腔部分,采用复合扫描和分层扫描相结合的方式。

假肢接受腔3D打印模型的正逆向混合建模

针对传统工艺制作假肢接受腔依赖于石膏取型,以及金属阳四爪连接盘与假肢接受腔依赖于人工手动加工连接的问题,提出了一种基于SLA3D打印技术的假肢接受腔制作方法。通过仿真分析软件迭代设计得到承压合理的接受腔模型;通过正逆向混合建模,将光敏树脂接受腔和金属阳四爪连接盘复合。结果表明:3 mm厚的光敏树脂材料符合假肢接受腔的应用要求;切片层厚为0.2 mm时,光敏树脂接受腔和金属阳四爪连接盘的复合效果最佳。用SLA 3D打印假肢接受腔是可行性的。

小腿截肢术后残肢与假肢接受腔适配问题的探讨

目的 :探讨截肢手术后的残肢与现代假肢接受腔相适配因素。方法 :对本院近五年收治的 46例 (截肢 2 9例、残肢修整 1 7例 )患者进行统计与分析。结果 :从病例分析中发现需行残端修整者达 36 .9% ,其中小腿残肢修整又占全部残肢修整中的大多数 58.8%。结论 :目前仍有较大比例的截肢手术方法欠妥 ,应重视截肢平面选择和残端处理。

个体化下肢小腿假肢接受腔设计的生物力学评价技术研究

作为传递体重、固定假肢的部件 ,接受腔对于小腿假肢使用的舒适性和方便程度有决定性的作用。本研究建立了基于有限元应力分析的小腿假肢生物力学评价技术平台 ,实现了小腿残端 /接受腔 3D几何建模与信息交互、三维有限元自动建模及应力分析。 3D模型与信息交互的实现基于得到广泛支持的OpenGL技术 ,有限元模型的构建采用了专门针对小腿残端 /接受腔结构特点的自动建模方法 ,通过构建档案数据库系统作为整个系统的操作平台。该技术平台可与现有的CAD/CAM系统相结合 ,为接受腔的个体化设计提供生物力学定量化依据。其临床应用将改善传统的设计流程 ,提高设计效率。同时 ,它也是未来构建接受腔设计专家 /智能系统的基础。

小腿假肢接受腔-残肢生物机械系统三维重构

目的:建立小腿假肢接受腔-残肢生物机械系统三维几何模型。方法:以一名25岁男性小腿截肢患者为对象,采用三维坐标测量和核磁共振成像获得原始数据,利用软件MIMICS、SURFACER、SOLIDWORKS等实现了接受腔和残肢的三维重构,并根据接受腔修型模式等完成了系统装配。结果:数字化三维模型较精确的反映了接受腔-残肢系统的几何特征。结论:这种低成本方法可用于假肢数字化设计、有限元分析和计算机辅助制造。

大腿假肢接受腔几何建模方法和实验研究

目的探讨大腿假肢接受腔的几何建模方法。方法通过统计分析建立接受腔参考形状并集成进计算机辅助接受腔设计CASD软件。接受腔设计时,根据残端的测量数据,利用参考形状变化得到个体化的初始接受腔形状;借助OpenGL环境下的三维交互选择和修改方法,得到最终的接受腔几何形状。在专用数控设备上进行加工试验。结果该方法操作简便,设计和制作的接受腔阳模形状一致,满足精度要求。结论本方法基本符合临床需求,但需要进一步优化交互修改时的模型表面变化规律。

基于三维重建的大腿假肢接受腔定制研究

假肢接受腔是连接残肢和假肢的关键部件,假肢接受腔的定制质量和残疾人的体验直接相关。针对假肢接受腔定制中取模精度不高,修型依赖假肢技师经验等问题,在分析残肢表面特征的基础上,提出了残肢表面三维重建算法和接受腔修型方法。通过深度相机扫描残肢,计算残肢点云数据的快速点特征直方图(FPFH)特征,应用采样一致性初始配准(SAC-IA)算法和迭代最近点(ICP)算法分别实现了点云初始配准和精确配准,基于仿射变换的特性提升了点云配准精度,实现残肢表面高精度重建。通过有限元仿真分析了大腿残肢-接受腔系统的受力情况,得出残肢几何形状规则时普遍的正应力和剪切力分布情况,与假肢技师经验平台相结合提出了修型建议,应用3D打印技术实现了接受腔快速成型。实验与仿真表明,三维重建均方误差仅有2. 1 mm,接受腔修型方法可以与医师经验平台互补,应力最大可减少34 k Pa。

一种加工假肢接受腔阳模刀位点算法的实现

针对在传统的假肢接受腔制作中,残肢形状信息易丢失或扭曲、配制的重复性差、存在测量误差等缺点,把计算机辅助设计(CAD)和计算机辅助制造(CAM)引入了假肢接受腔的制作过程,建立了假肢接受腔制作系统。此系统采用三轴联动方式,高速铣削接受腔阳模,进而制作接受腔,并提出了一种加工假肢接受腔阳模刀位点的新算法,通过试验验证,此算法能够满足加工接受腔的要求。

基于先进制造平台的假肢接受腔计算机辅助制造系统(英文)

目的:为了克服手工制作假肢接受腔的缺点,将计算机辅助制造技术用于加工假肢接受腔,提高接受腔的质量和加工效率,减少对操作者知识和经验的要求。方法:基于先进制造平台建立假肢接受腔计算机辅助制造系统,进行系统的硬件设计和软件实现。先进制造平台的主要部件包括工控机,运动控制卡,松下全数字交流伺服控制系统,丝杠导轨,铣刀主轴电机,变频器,开关电源,限位开关及接近开关。软件主要包括参数设置、测试机器及开始加工 3 个功能模块。通过设置不同的指令脉冲输入和驱动器参数,调试出不同的电机转速。结果:实验结果显示,电机不仅有着自我保护的最高转速限制,而且即使在极低速运转的情况下,电机的运转现象仍然非常平稳,不会出现振动现象,更符合假肢接受腔的加工特点,可以加工出满足残疾人需要的高质量假肢接受腔。结论:基于先进制造平台的假肢接受腔计算机辅助制造系统可以克服手工制作的缺点,确保产品质量,降低成本。可以把优秀假肢制作师长期积累的经验编入计算机设计程序,减少对操作者知识和经验的要求,提高假肢接受腔一次制作成功率,降低接受腔的质量不确定性,从根本上改变了过去依靠手工设计、测量、取型、修型等落后的生产模式。

数控加工假肢接受腔阳模刀位点算法的研究

对加工假肢接受腔阳模刀位点的不同算法进行研究,并进行了试验验证,最后找出满足加工精度要求的刀位点算法,提高了接受腔阳模的加工质量。

基于AMT的假肢接受腔CAM系统

本文提出了基于先进制造技术(AMT)假肢接受腔CAM系统设计方案。介绍了其硬件结构和构成,以及相应的软件设计思路。

可变式假肢接受腔的负刚度挤压腔体单元设计原理

针对功能性假肢的功能传递与安全性之间的矛盾,提出了分时间歇承载的形状可变式假肢接受腔设计方案,以避免残肢软组织长时间承受过高载荷,导致组织缺血坏死.设计了一种负刚度挤压腔体单元,通过抽真空方式驱动腔体单元收缩,实现了对软组织的松紧夹持,且负刚度腔体单元具有松紧切换所需驱动力小和对软组织过载保护的功能.实验验证了该设计原理的可行性.

假肢接受腔计算机辅助设计与制造系统的研制

利用自主知识产权软件,将假肢接受腔的数学模型,以三维图形显示,并可进行各种修改,将数据转换成数控加工设备的控制代码输出。丰富了假肢接受腔设计理论,建立了适合中国人体型的假肢接受腔数学模型;建立了假肢接受腔辅助设计平台,实现了假肢接受腔计算机辅助设计与制造技术的集成。

假肢接受腔阳模刀位插补方法及其误差比较

在分析假肢接受腔阳模数控加工特点的基础上,针对三坐标数控铣加工,讨论了直接法、退刀法、矢量法三种典型刀位计算方法在接受腔阳模加工中的应用,分析了加工误差的来源及其分布,并给出了逼近误差和刀具补偿误差的计算方法。通过加工实验,验证了三种刀位计算方法的有效性和误差分析方法的正确性。实验结果表明:直接法简单,但加工误差大,只适合于粗加工;退刀法复杂,加工误差大,不适用;矢量法复杂,误差小,适用于阳模加工刀位的插补计算。

基于肌骨系统张力均衡特性的下肢假肢接受腔生物力学设计准则

目的下肢假肢接受腔设计是决定截肢患者舒适度、残肢状况和假肢使用的关键因素,但目前其设计仍依赖于假肢矫形师的个人经验和技巧。为了能对接受腔的设计提供指导性意见和定量化修型参数,基于肌骨系统张力均衡特性,首次提出下肢假肢接受腔生物力学设计准则。方法肌肉、骨骼和筋膜组成一个复杂且精细的张力均衡结构,根据其功能和生物力学特性,将残侧肌肉、骨骼、筋膜与接受腔局部加压、空出、全局加压一一对应,用以替代和补偿对应肌骨的功能。

基于机器学习与有限元结合的下肢假肢接受腔生物力学性能快速评价

生物力学性能是评价假肢接受腔的重要依据,采用有限元方法存在建模和计算时间成本高、计算容易出现不收敛等问题。为了在临床实现假肢接受腔设计的快速评估和迭代优化,本文把有限元方法与机器学习相结合,研究基于残肢几何形状、接受腔几何形状、加载量为输入,快速预测残肢-接受腔界面生物力学性能的方法。对一批残肢进行重采样,利用个性化小腿假肢接受腔雏形自动化设计系统针对每个残肢设计2~3个接受腔模型,通过有限元方法计算了界面应力分布。

假肢接受腔的问题

根据假肢接受腔的功能和基本要求,全面分析假肢接受腔在整个装配过程中常出现的问题和原因,对患者的假肢装配提供了理论依据和技术指导。

假肢接受腔内衬套的细胞毒性及力学性能检测

目的调查研究国内市售假肢接受腔内衬套的细胞毒性及力学性能现状。方法收集国产厚度6 mm泡沫内衬(A)、国产厚度5 mm EVA泡沫内衬(B)、德国产厚度5 mm EVA泡沫内衬(C)、德国产厚度12 mm PE泡沫内衬套(D)、冰岛产厚度3 mm硅胶内衬套(E)、德国产厚度4 mm凝胶内衬套(F)。应用显微镜观察与噻唑蓝比色法,进行不同内衬套细胞毒性检测。采用高锰酸钾消耗测定有机小分子物质含量。采用材料力学试验机对内衬套材料进行拉伸强度、扯断伸长率(%)、100%定伸强度的检测。采用邵氏硬度计进行硬度测试。结果内衬套A、B、C和D的细胞毒性反应均为2级,内衬套E和F的细胞毒性反应均为0级。内衬套A、B、C高锰酸钾消耗量均超过150 mg/kg。除内衬套C外,其余5种产品硬度均≤70 HA。除内衬套D外,其余5种产品均拉伸强度>1 MPa,断裂伸长率>120.0%,100%定伸强度>0.9 MPa。结论因材料和生产工艺等原因6种样品的细胞毒性和力学性能有较大差异。

假肢接受腔计算机辅助制造系统

介绍了计算机辅助制造与辅助工艺规划在假肢接受腔制作中的应用.假肢接受腔计算机辅助制造系统实现了信息集成、工艺规划和自动编程等关键技术,使假肢的制作过程由手工制作向现代化生产转变.

假肢接受腔专用甲基丙烯酸甲酯改性配方简述

以经典的甲基丙烯酸甲酯(MMA)本体聚合的MMA预聚体为原料,采取间歇式本体聚合方式,在MMA预聚体中加入交联剂、增塑剂、引发剂、阻聚剂等,用于假肢接受腔的成型制作。满足常温状态下假肢接受腔的制作成型,降低成型过程中自动加速现象所导致的气泡的产生,满足假肢接受腔的强度及可塑性,同时保证MMA预聚体的长时间存放。