本文以计算机辅助技术、计算机图形学技术和三维打印技术为基础,研制了一种能为医生在术前和后期提供强有力支持的个性化导板。首先,根据手术导板设计的要求,开发了一套制作个性化手术导板的软件。通过对实际问题的分析和需求,设计了平面切割法、直线切割法、曲线切割法、面片删除法、厚度偏移和边界闭合法、固定孔径插入法和手术刀径设计等算法。平面切割算法能够对模型在XY、YZ、XZ三种平面进行切割,将模型分为平面上下两部分数据;直线切割算法能够对模型进行直线穿透切割,通过辅助线与切割线的夹角来调整切割线;曲线切割算法能够对模型进行闭合曲线切割,并能够通过改变型值点来对曲线进行修改;面片删除算法能够对模型单个面片进行删除操作;厚度偏置和边界闭合能够对薄片型数据进行厚度偏置以及边界闭合,生成闭合实体模型;固定孔插入与手术刀径算法能够为导板添加手术刀径,并且在模型边界插入固定孔;最终通过对软件各个模块的处理,生成个性化操作导板的三维模型,并利用三维打印机进行实体模型打印。然后对椎弓根手术导板的结构进行了有限元分析,分析结果表明在应力作用下,导板中部凹陷区将产生最大等效应力和等效应变,而在正常使用条件下,导板不会发生断裂和位移。最后,在此基础上对导板模型进行了结构优化设计。通过在导航管与导航管之间加设圆柱形柱,在支柱与邻近区域之间形成三角形结构,使导板具有较好的力学性能,并能在实际应用中承受较大的载荷。