CN119047008B 用于顱腦體位固定裝置的三維參數(shù)化設(shè)計(jì)方法 （青島大學(xué)附屬醫(yī)院）

用于顱腦體位固定裝置的三維參數(shù)化設(shè)計(jì)種用于顱腦體位固定裝置的三維參數(shù)化設(shè)計(jì)方通過(guò)參數(shù)化設(shè)計(jì)方法根據(jù)基本結(jié)構(gòu)模型生成可體型數(shù)據(jù)和臨床需求，實(shí)時(shí)調(diào)整和優(yōu)化設(shè)計(jì)參2計(jì)參數(shù)；利用CAD軟件根據(jù)設(shè)計(jì)需求數(shù)據(jù)以及初步設(shè)計(jì)參數(shù)構(gòu)建顱腦體位固定裝置的初步步驟S5：利用3D打印技術(shù)根據(jù)最優(yōu)化設(shè)計(jì)窗口數(shù)據(jù)進(jìn)行裝步驟S6：根據(jù)原型評(píng)估數(shù)據(jù)對(duì)三維參數(shù)化模型進(jìn)行設(shè)步驟S13：根據(jù)預(yù)設(shè)的舒適度評(píng)估表以及通過(guò)智能傳感系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集患者的生理指標(biāo)步驟S14：采集手術(shù)器械與固定裝置的交互需求以及不同類型神經(jīng)外科手術(shù)的精度要步驟S17：利用CAD軟件根據(jù)設(shè)計(jì)需求數(shù)據(jù)以及初步3步驟S172：利用CAD軟件的參數(shù)化建模工具根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)數(shù)據(jù)集進(jìn)行裝置的基礎(chǔ)幾何步驟S173：根據(jù)患者體型數(shù)據(jù)對(duì)基礎(chǔ)幾何模型進(jìn)行基于患者步驟S174：根據(jù)體位要求數(shù)據(jù)在匹配優(yōu)化模型中添加可調(diào)節(jié)結(jié)步驟S175：根據(jù)固定精度數(shù)據(jù)對(duì)舒適性優(yōu)化模型步驟S176：對(duì)精度優(yōu)化模型進(jìn)行裝配模擬以及干涉檢步驟S25：對(duì)初步三維模型進(jìn)行調(diào)節(jié)機(jī)制的運(yùn)動(dòng)需求分析，建立調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)模步驟S282：根據(jù)參數(shù)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)構(gòu)建可自動(dòng)更新以及調(diào)步驟S31：根據(jù)三維參數(shù)化模型定義力學(xué)分析所需的材料屬性，從而得到材料屬性數(shù)4步驟S35：根據(jù)材料屬性數(shù)據(jù)以及邊界條件數(shù)據(jù)對(duì)網(wǎng)格模型數(shù)據(jù)進(jìn)行基于振動(dòng)特性以步驟S36：對(duì)靜力學(xué)分析數(shù)據(jù)以及動(dòng)力學(xué)分析數(shù)據(jù)進(jìn)行裝置在長(zhǎng)期使用下可靠性的疲步驟S37：根據(jù)固定精度數(shù)據(jù)以及材料屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行裝置在各種載荷條件下的剛度及步驟S391：根據(jù)力學(xué)性能分析數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)中的薄弱點(diǎn)步驟S392：根據(jù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化建議數(shù)據(jù)對(duì)三維參數(shù)化模型步驟S393：基于結(jié)構(gòu)修改數(shù)據(jù)對(duì)三維參數(shù)化模型的參步驟S394：根據(jù)預(yù)設(shè)的固定精度要求建立精度步驟S395：根據(jù)精度影響數(shù)據(jù)以及精度評(píng)估模型對(duì)三維步驟S44：根據(jù)適應(yīng)性評(píng)估指標(biāo)數(shù)據(jù)以及有效使用數(shù)據(jù)對(duì)裝置在各種臨床場(chǎng)景下的表5步驟S51：根據(jù)最優(yōu)化設(shè)計(jì)窗口數(shù)據(jù)生成3D打印文件，并進(jìn)行3D打印材料以及工藝選步驟S52：利用高精度3D打印設(shè)備根據(jù)3D打印制造數(shù)據(jù)制作裝置原型，并進(jìn)行支撐去10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于顱腦體位固定裝置的三維參數(shù)化設(shè)計(jì)方法，其特征在步驟S63：基于參數(shù)調(diào)整數(shù)據(jù)更新三維參數(shù)化模型的約束條件，從而得到約束更新數(shù)步驟S64：根據(jù)參數(shù)調(diào)整數(shù)據(jù)以及約束更新數(shù)據(jù)對(duì)三維參數(shù)化模型進(jìn)行最終的參數(shù)鎖6同臨床應(yīng)用場(chǎng)景和患者個(gè)體差異進(jìn)行有效調(diào)整，導(dǎo)致在實(shí)際使用中出現(xiàn)適應(yīng)性不足的情[0004]基于此，本發(fā)明有必要提供一種用于顱腦體位固定裝置步設(shè)計(jì)參數(shù)；利用CAD軟件根據(jù)設(shè)計(jì)需求數(shù)據(jù)以及初步設(shè)計(jì)參數(shù)構(gòu)建顱腦體位固定裝置的7[0011]步驟S6：根據(jù)原型評(píng)估數(shù)據(jù)對(duì)三維參數(shù)化模型進(jìn)行設(shè)計(jì)術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范8步設(shè)計(jì)參數(shù)；利用CAD軟件根據(jù)設(shè)計(jì)需求數(shù)據(jù)以及初步設(shè)計(jì)參數(shù)構(gòu)建顱腦體位固定裝置的[0026]步驟S6：根據(jù)原型評(píng)估數(shù)據(jù)對(duì)三維參數(shù)化模型進(jìn)行設(shè)計(jì)步設(shè)計(jì)參數(shù)；利用CAD軟件根據(jù)設(shè)計(jì)需求數(shù)據(jù)以及初步設(shè)計(jì)參數(shù)構(gòu)建顱腦體位固定裝置的9[0038]步驟S6：根據(jù)原型評(píng)估數(shù)據(jù)對(duì)三維參數(shù)化模型進(jìn)行設(shè)計(jì)終生成的生產(chǎn)圖紙數(shù)據(jù)將用于批量生產(chǎn)，確保每個(gè)制造出來(lái)的固定裝置都符合設(shè)計(jì)要求，[0044]步驟S13：根據(jù)預(yù)設(shè)的舒適度評(píng)估表以及通過(guò)智能傳感系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集患者的生理[0045]步驟S14：采集手術(shù)器械與固定裝置的交互需求以及不同類型神經(jīng)外科手術(shù)的精[0054]步驟S13：根據(jù)預(yù)設(shè)的舒適度評(píng)估表以及通過(guò)智能傳感系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集患者的生理[0056]步驟S14：采集手術(shù)器械與固定裝置的交互需求以及不同類型神經(jīng)外科手術(shù)的精[0068]步驟S172：利用CAD軟件的參數(shù)化建模工具根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)數(shù)據(jù)集進(jìn)行裝置的基礎(chǔ)[0077]本發(fā)明實(shí)施例在CAD軟件中進(jìn)行虛擬裝配模擬，將各個(gè)部件按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行組[0078]本發(fā)明將設(shè)計(jì)需求數(shù)據(jù)和初步設(shè)計(jì)參數(shù)導(dǎo)入CAD軟件并建立設(shè)計(jì)參數(shù)庫(kù)，可以確優(yōu)化模型提高了裝置的適配性和患者的舒適度。在匹配優(yōu)化模型中添加可調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)和機(jī)[0102]本發(fā)明實(shí)施例將支撐框架模型數(shù)據(jù)、固定部件模型數(shù)據(jù)和調(diào)節(jié)機(jī)制模型數(shù)據(jù)在[0104]本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)CAD軟件中的參數(shù)化設(shè)計(jì)功能，將基本結(jié)構(gòu)模型轉(zhuǎn)化為可調(diào)整件與患者接觸的初步形態(tài)，這有助于在早期階段評(píng)估固定部件的適配性和可能的改進(jìn)方合并為一個(gè)協(xié)調(diào)一致的系統(tǒng)，這一步驟確保了各部件之間的兼容性和整體設(shè)計(jì)的一致性，[0109]步驟S282：根據(jù)參數(shù)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)構(gòu)建可自動(dòng)更新以及調(diào)整功能的參數(shù)驅(qū)動(dòng)三維模[0110]本發(fā)明實(shí)施例基于步驟S281生成的參數(shù)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)，使用CAD軟件構(gòu)建參數(shù)驅(qū)動(dòng)的[0118]本發(fā)明實(shí)施例確定裝置在使用中的固定支撐點(diǎn)，這些點(diǎn)[0123]步驟S35：根據(jù)材料屬性數(shù)據(jù)以及邊界條件數(shù)據(jù)對(duì)網(wǎng)格模型數(shù)據(jù)進(jìn)行基于振動(dòng)特[0124]本發(fā)明實(shí)施例結(jié)合材料屬性數(shù)據(jù)和邊界條件數(shù)據(jù)，對(duì)網(wǎng)[0125]步驟S36：對(duì)靜力學(xué)分析數(shù)據(jù)以及動(dòng)力學(xué)分析數(shù)據(jù)進(jìn)行裝置在長(zhǎng)期使用下可靠性[0127]步驟S37：根據(jù)固定精度數(shù)據(jù)以及材料屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行裝置在各種載荷條件下的剛[0139]步驟S393：基于結(jié)構(gòu)修改數(shù)據(jù)對(duì)三維參數(shù)化模型的參數(shù)進(jìn)行基于結(jié)構(gòu)優(yōu)化的更[0147]本發(fā)明通過(guò)識(shí)別結(jié)構(gòu)中的薄弱點(diǎn)和過(guò)度設(shè)計(jì)區(qū)域，可以[0155]步驟S44：根據(jù)適應(yīng)性評(píng)估指標(biāo)數(shù)據(jù)以及有效使用數(shù)據(jù)對(duì)裝置在各種臨床場(chǎng)景下參數(shù)的范圍和方向（如增大/減小某一尺寸或增加某一部件的靈活性形成詳細(xì)的參數(shù)調(diào)[0173]本發(fā)明根據(jù)最優(yōu)化設(shè)計(jì)窗口數(shù)據(jù)生成3D打印文件，確保了設(shè)計(jì)到制造的無(wú)縫對(duì)[0176]本發(fā)明實(shí)施例對(duì)原型評(píng)估數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)分析，包括功能評(píng)估[0181]步驟S64：根據(jù)參數(shù)調(diào)整數(shù)據(jù)以及約束更新數(shù)據(jù)對(duì)三維參數(shù)化模型進(jìn)行最終的參[0184]本發(fā)明實(shí)施例使用CAD軟件將最終參數(shù)化模型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)化的工程圖紙格