假肢是肢体残疾患者可以正常活动的重要工具,然而使用假肢的患者却寥寥无几,主要原因是假肢以人工制造为主,存在费用高,制作周期长,且舒适性难以保证的问题。针对这些问题,本文以患者小腿残肢为研究对象,提出了小腿假肢接受腔的设计方案,采用激光扫描、三维曲面重建、有限元分析以及3D打印技术进行假肢接受腔的设计与实现。本文的主要工作如下:(1)通过对残肢结构的研究以及残肢承压区域的划分,明确了假肢接受腔设计的要求,提出了假肢接受腔的设计方案。(2)采用激光扫描方式获取残肢数据,并进行去噪和精简的预处理。去噪过程先采用统计滤波去除大尺度噪声,再采用双边滤波去除小尺度噪声。精简过程提出了改进的精简算法,将点云数据根据曲率分成平坦区域和突变区域,对平坦区域使用包围盒精简法精简,对突变区域使用曲率精简法精简,其结果既保留了点云数据的特征点,又不会造成局部空洞。(3)研究了Delaunay三维曲面重建算法和泊松曲面重建算法,并提出了改进的Delaunay三维曲面重建算法对残肢进行曲面重建,采用包围盒法对点云数据进行分割,再对每个包围盒进行局部Delaunay三维曲面重建以及曲面拼接,最后进行孔洞填充。此算法具有加快空间索引建立速度,曲面重建效果更好的优点。(4)根据残肢曲面生成接受腔和衬套模型,再采用CT扫描残肢,经医学图像处理和曲面修复建立残肢模型,并装配残肢与接受腔得到残肢-接受腔模型。对该模型进行有限元分析,并对假肢接受腔进行修型,直到达到承压合理的要求。(5)采用3D打印技术实现了假肢接受腔的制造成型,站立时的压力测试结果和患者试戴的效果表明,该假肢接受腔穿戴舒适,可以满足患者的需求。该设计方案的可靠性好,具有一定的应用价值。