基于CT图像股骨个体化固定钢板数字设计及仿真分析

刘 炀， 唐 超， 林 华， 刘 扬， 汤传玲

（1. 合肥工业大学机械与汽车工程学院，安徽 合肥 230009；2. 宜昌市第二人民医院骨科，湖北 宜昌 443200；3.宜昌市中心人民医院骨科，湖北 宜昌 443200）

随着计算机图形学的快速发展，数字影像技术被广泛地应用于医学诊断。数字影像技术（计算机辅助断层扫描Computerized Tomography，简称CT、核磁共振成像Magnetic Resonance Imagine，简称MRI）与数字化设计相结合，不仅可以在计算机中重建人体骨骼的三维模型，虚拟仿真手术过程，而且还可以通过快速成型系统，制造出实体模型，供医生分析病情、指导骨外科手术[1]。

内固定钢板被广泛的应用于骨科手术领域，其基本表面结构是根据人体解剖学特征的统计规律而设计的，所以形成了一系列的标准化产品。但是，内固定钢板多以直行板为主，其表面均为平面，而人体骨骼表面多是复杂曲面，且个体化差异程度大，标准内固定钢板与骨骼表面贴合并不理想，人体的匹配度较低，在手术过程中，主刀医生根据病人实际骨骼形貌，对标准内固定钢板再加工，使之与患者骨骼表面尽可能匹配。这样的手术过程无疑增加了手术的风险性，其安全性大打折扣。一方面延长了手术时间，增加了手术难度；另一方面手术质量也会受影响。因此，依托于CT断层数据反求股骨三维实体模型，提出了一种基于个体化的内固定钢板设计思想，用以解决标准化固定钢板在实际应用中存在的问题。

1 股骨CT数据获取与处理

断层图像的原始数据处理步骤如图1所示。……