假肢矯形行業(yè)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件修型功能分析

王佳于 王曉磊

【摘要】將計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件應(yīng)用到假肢矯形行業(yè)中，能夠有效提高假肢矯形器設(shè)計(jì)及制作的質(zhì)量，使其能夠充分滿足患者的使用需求。而修型功能作為計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件的重要部分，能夠在獲取患者肢體形狀的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)肢體信息的修改，使假肢矯形器更加符合患者自身的使用需求，這不僅可以提高假肢矯形器設(shè)計(jì)及制作的質(zhì)量，也能夠降低設(shè)計(jì)人員的工作難度。鑒于此，本文就針對(duì)假肢矯形行業(yè)，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件修型功能進(jìn)行分析，希望能為假肢矯形行業(yè)的發(fā)展提供有力依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】假肢矯形行業(yè);計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì);修型功能

【中圖分類(lèi)號(hào)】R181.3+2【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A【文章編號(hào)】1005-0019（2019）02-244-01

在傳統(tǒng)的假肢矯形行業(yè)發(fā)展中，假肢矯形器技師都是利用人體投影圖、石膏繃帶取型等方式獲取人體的肢體信息，之后采用生物力學(xué)原理對(duì)肢體信息進(jìn)行修改，從而保證假肢矯形器的制作質(zhì)量，使其能夠滿足患者的基本需求。但是在科學(xué)技術(shù)的發(fā)展背景下，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件被應(yīng)用到假肢矯形行業(yè)，通過(guò)先進(jìn)的技術(shù)設(shè)備獲取患者肢體形狀等信息，將其作為設(shè)計(jì)依據(jù)進(jìn)行CAD設(shè)計(jì)，使假肢矯形器設(shè)計(jì)及制作的準(zhǔn)確度得到有效提升，既充分滿足了患者的使用需求，也降低了假肢矯形器技師的工作難度。通過(guò)深入分析假肢矯形行業(yè)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件修型功能，能夠提供更加可靠的信息依據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件修型功能的有效運(yùn)用，為假肢矯形行業(yè)的發(fā)展提供有力支持。

1CAD設(shè)計(jì)的數(shù)字模型

在針對(duì)數(shù)字模型進(jìn)行修改的時(shí)候，需要具備一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。在假肢矯形行業(yè)專(zhuān)用軟件中，普遍都是采用著主軸加載面模式，其中主軸是指人體主干的中心軸，在這個(gè)主軸上，以0.1mm到0.5mm為間隔會(huì)存在一個(gè)與主軸形成垂直關(guān)系的截面，在截面360°的方向上存在著若干數(shù)量的半徑，隨著半徑數(shù)量的增多，三維模型的越來(lái)越精準(zhǔn)，但是所要處理的數(shù)據(jù)也就更多。就目前來(lái)看，其半徑數(shù)量都在100左右，也就是以每間隔3.6°的距離存在一個(gè)半徑。對(duì)不同截面、不同方向的半徑進(jìn)行調(diào)整，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)三維模型任意形狀的修改[1]。

2假肢矯形行業(yè)專(zhuān)用CAD軟件

2.1修型工具

在采用修型工具對(duì)人體模型進(jìn)行修改的時(shí)候，存在手模、區(qū)域、測(cè)量、平衡、克隆、合并、鏡像、對(duì)稱(chēng)、平移、扭轉(zhuǎn)、伸長(zhǎng)、彎曲、區(qū)域光滑、半徑修改等各種修改，其中手模、區(qū)域、半徑修改和區(qū)域光滑是主要模型局部方向的修改。在進(jìn)行半徑修改的時(shí)候，要確定半徑修改的截面值范圍，確定半徑方向和半徑修改數(shù)值。一般區(qū)域工具都是以鼠標(biāo)打點(diǎn)方式確定修改范圍，給出其中的最低點(diǎn)、最高點(diǎn)和相關(guān)數(shù)值?；谶@種原理，通過(guò)鼠標(biāo)直接畫(huà)出范圍，按照給出的數(shù)值確定范圍中的形狀。例如患者是小腿截肢狀態(tài)，在制作假肢接受腔的時(shí)候，需要利用區(qū)域工具掌握髕韌帶的位置，并對(duì)其進(jìn)行修減，利用半徑修改工具對(duì)股骨外側(cè)髁進(jìn)行整體修減，利用手模工具對(duì)脛骨嵴內(nèi)外兩側(cè)的壓力面進(jìn)行壓力修減。最后是區(qū)域光滑。

在針對(duì)模型進(jìn)行整體方向的修改時(shí)，普遍是以平移、扭轉(zhuǎn)、伸長(zhǎng)、彎曲為主，比如患者是脊柱側(cè)彎狀態(tài)，需要在石膏陰型上進(jìn)行切開(kāi)矯正，整個(gè)過(guò)程就是對(duì)側(cè)彎的凹側(cè)進(jìn)行凸側(cè)方向扭轉(zhuǎn)、反向彎曲，并提高腋窩處進(jìn)行加力。相比較在石膏陰型上進(jìn)行調(diào)整，通過(guò)假肢矯形行業(yè)軟件進(jìn)行數(shù)字陽(yáng)型的調(diào)整更加簡(jiǎn)單。這與半徑修改工具相同，先確定數(shù)字陽(yáng)型要調(diào)整的上下截面，在確定方向和數(shù)值之后，就可以進(jìn)行任意方向的平移、拉伸、扭轉(zhuǎn)和彎曲，且各個(gè)調(diào)整都能夠?qū)崿F(xiàn)可視化，與原始模型進(jìn)行比較。

在進(jìn)行特殊修型時(shí)，普遍都是以平衡、克隆、合并、鏡像、對(duì)稱(chēng)及測(cè)量工具為主。例如在制作脊柱矯形器的時(shí)候，需要修髂嵴，對(duì)髂嵴的內(nèi)側(cè)進(jìn)行加壓，在髂嵴的骨骼上進(jìn)行修補(bǔ)免荷，以此保證矯形器的作用得到發(fā)揮，實(shí)現(xiàn)卡住人體骨盆的作用。同時(shí)，髂嵴具有較強(qiáng)的對(duì)稱(chēng)性，僅僅依靠手工修型無(wú)法達(dá)到預(yù)期效果，但是利用軟件所具有的對(duì)稱(chēng)功能就能夠解決這一難題。

鏡像能夠?qū)⒆笸如R像為右腿，在針對(duì)單側(cè)截肢患者裝飾海綿進(jìn)行打磨的時(shí)候，體現(xiàn)出較好的運(yùn)用效果。合并能夠?qū)Ω鞣N模型進(jìn)行組合，使其成為一個(gè)較復(fù)雜的模型。測(cè)量包括了大腿假肢測(cè)量和矯形器測(cè)量，通過(guò)固定格式對(duì)患者肢體的尺寸進(jìn)行分別測(cè)量，通過(guò)軟件模型庫(kù)調(diào)出大腿假肢模型、矯形器模型，將尺寸輸入到其中，使模型變成患者肢體的形狀[2]。

2.2基本工具

作為假肢矯形行業(yè)CAD軟件的重要部分，基本工具體現(xiàn)出一定的特殊性，為確保計(jì)算機(jī)操作能力較低的人能夠正常使用，軟件以擬人化方法設(shè)計(jì)了與手工相似的功能[3]。比如紗網(wǎng)、校平、手工鋸、石膏銼、石膏調(diào)刀等等。紗網(wǎng)是指利用鼠標(biāo)進(jìn)行模型的整體砂光。校平是指進(jìn)行模型表面的修補(bǔ)，以此確保其表面的平滑度。手工鋸是指去除部分形狀。石膏調(diào)刀是利用鼠標(biāo)進(jìn)行模型表面的修補(bǔ)，整個(gè)過(guò)程就是對(duì)模型表面的可調(diào)區(qū)域進(jìn)行點(diǎn)擊，使該位置得到補(bǔ)充。而石膏銼的原理與石膏調(diào)刀相同，在功能上是相反的。

2.3特殊模塊

作為假肢矯形行業(yè)CAD軟件的組成部分，特殊模塊充分體現(xiàn)了計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理的運(yùn)用優(yōu)勢(shì)，比如其中的加工仿真、邊緣切割、插入測(cè)量、導(dǎo)入照片等各項(xiàng)功能[4]。就加工仿真方面來(lái)說(shuō)，將模型模擬導(dǎo)入到數(shù)控加工中心，在完成模型定位之后，對(duì)加工參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，最終自動(dòng)生成加工文件。就邊緣切割來(lái)說(shuō)，就是在已經(jīng)修型好的模型中進(jìn)行假肢設(shè)計(jì)，或者設(shè)計(jì)矯形器的邊緣線，在提取到邊緣線之后，軟件就會(huì)顯示出矯形器或假肢的樣式，還可以對(duì)熱塑成型后的模型進(jìn)行二次加工切割矯形器。就插入測(cè)量來(lái)說(shuō)，可以將任意的體積、角度、長(zhǎng)度、圍長(zhǎng)測(cè)量插入到軟件模型，使技師能夠監(jiān)控整個(gè)模型的任意尺寸。就導(dǎo)入照片方面來(lái)說(shuō)，可以將X射線、患者照片等等插入到人體修型模型，使人體模型與X射線或照片中人體骨骼圖的關(guān)系得以清晰的顯示出來(lái)，進(jìn)而對(duì)矯形器、假肢的修型方式是否正確進(jìn)行直觀的判斷。

3結(jié)語(yǔ)

綜上所述，假肢矯形行業(yè)計(jì)算機(jī)輔助軟件修型功能對(duì)提高工作效率及質(zhì)量有著較好的積極影響作用，為充分發(fā)揮其功能效用，需要將其與假肢矯形器技師的工作習(xí)慣聯(lián)系起來(lái)，使假肢矯形器技師能夠更好的使用修型功能，有效促進(jìn)假肢矯形行業(yè)的進(jìn)步和發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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