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据统计,青少年特发性脊柱侧弯(Adolescent Idiopathic Scoliosis,AIS)已经成为继肥胖、近视症之后危害我国青少年健康的第三大疾病,其防控形势严峻。AIS最主要的临床干预手段是通过脊柱侧弯矫形器控制侧弯程度的进展。然而,脊柱侧弯矫形器传统开发工艺的效率、精度相对低下。近年来,随着3D打印技术的发展,其广泛地应用于医疗器械、康复辅具领域。其中,3D打印脊柱侧弯矫形器具备开发效率、精度高的优点,可满足AIS患者精准化、个性化医疗需求。然而,3D打印脊柱侧弯矫形器在AIS临床治疗中尚未得到广泛地应用,其主要原因为临床医生普遍面临3D打印脊柱侧弯矫形器三维建模效率偏低的问题。因此,设计并开发一款3D打印脊柱侧弯矫形器智能化与数字化设计平台,使其智能、快速地辅助临床医生开发3D打印脊柱侧弯矫形器三维模型,可提高临床医生的3D打印脊柱侧弯矫形器开发效率,从而解决制约3D打印脊柱侧弯矫形器临床应用的瓶颈问题。本文对3D打印脊柱侧弯矫形器智能化与数字化设计平台的关键使能技术开展了以下研究:(1)针对脊柱侧弯矫形器设计中的不确定性信息处理问题,结合模糊逻辑、专家系统技术,提出了一种基于模糊专家系统的脊柱侧弯矫形器设计方法,实现了通过AIS患者信息决策脊柱侧弯矫形器设计参数的功能;(2)针对脊柱侧弯矫形器的设计知识自动获取及其设计参数预测问题,提出了一种基于模糊神经网络的脊柱侧弯矫形器设计模型,实现了自适应修正脊柱侧弯矫形器设计隶属函数、预测脊柱侧弯矫形器设计参数的功能;(3)借助逆向工程、CAD技术,提出了一种3D打印脊柱侧弯矫形器数字化设计方法,实现了通过AIS患者躯体点云开发3D打印脊柱侧弯矫形器三维模型的功能;(4)设计并开发了一款3D打印脊柱侧弯矫形器智能化与数字化设计平台(SOIDDP)原型系统,实现了为临床医生提供3D打印脊柱侧弯矫形器的设计参数推理及预测、设计知识自动获取、三维模型开发的技术服务;(5)提出了一条可行的3D打印脊柱侧弯矫形器辅助开发方案,并通过1例AIS患者的3D打印脊柱侧弯矫形器辅助开发实例验证了SOIDDP的可行性、有效性。