目前颈椎治疗主要通过治疗仪将病变的颈椎牵引到正常的生理曲度,这些医疗器械的设计都要对颈椎进行生物力学分析。研究采用有限元分析方法,根据1位颈椎病患者的全颈椎(C~C)的CT图像,逆向重建光滑的颈椎模型,直接导出STL模型,然后导入3D打印软件中进行打印,同时通过ANSYS软件对颈椎模型进行模拟站立、前屈、后伸的有限元加载试验,最后分析颈椎患者的应力分布变化。结果显示,将30 N预载荷加载于颈椎模型之上时,最大等效应力3.7716 MPa分布在寰椎上;当对其施加1.53 Nm的弯矩时,最大应力1.86 MPa出现在椎体后缘,且椎间盘内部等效应力由上往下慢慢增大。快速逆向重建颈椎3D模型,可通过对颈椎模型施加载荷,模拟颈椎生理活动的过载实验,得出颈椎受力后的应力数据,可以为颈椎按摩仪的设计提供参考。

目前3D打印技术广泛采用基于STL模型的切片算法．而拓扑关系的重建与有序交点的获取则是切片效率的主要影响因素。在分析STL文件信息存储特点的基础上。提出了一种基于冗余信息的快速切片算法。首先建立与当前切平面相交的三角形集合。求出集合中各三角形与切平面的交点信息并存入临时数组。将坐标值重复的交点视为冗余信息；然后根据冗余信息确定三角形间的拓扑关系，并据此确定各交点的次序，同时将已知次序的交点信息从临时数组中删除，若数组中已不存在某交点的信息冗余，则判定有序点列已形成一个封闭的截面轮廓；再采用上述方法，得到当前切层内可能存在的其余封闭轮廓，直到临时数组为空。通过实例验证，证明该算法的可行性与稳定性。

要提高STL模型精度,必然会增加三角形面片数目,导致程序处理复杂度增加。文中针对单道焊缝特点,在一定模型转化误差下,通过设置距离阈值和拟合点数范围的方法来确定切面轮廓的插值曲线段数,然后提出了基于Akima插值和参数三次样条曲线相结合的算法对轮廓点分段构造插值曲线,并计算插值点,以得到较精确的轮廓轨迹点。最后在采用熔化极气体保护焊的快速成型设备上运行生成的轮廓轨迹G代码,验证了该算法的有效性。