一种用于复杂骨盆髋臼骨折个性化接骨板的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于复杂骨盆髋臼骨折个性化接骨板的制备方法，包括下述步骤：基于病人的医学图像DICOM格式的CT扫描数据，导入到医学图像软件Minics，建立病人的盆骨模型；其中，将病人的未破碎盆骨一侧的数据保存成STL格式的数据，导出；将STL格式的数据导入到Geomagic Studio软件中进行处理，保存为STP格式的文件，导出；将导出的STP文件数据导入到SolidWorks中，提取骨头曲面，进行逆向设计，设计出适合于不同个体的复杂盆骨髋臼骨折的个性化接骨板模型。本发明专利技术根据不同人的盆骨的破碎情况，设计出属于个体的接骨板，匹配性高；同时3D打印技术可以加工复杂结构的零件，加工周期短，非常适合小批量的个性化定制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及医用接骨部件，尤其涉及一种用于复杂骨盆髋臼骨折个性化接骨板的制备方法。
技术介绍
盆骨髋臼骨折发生率相对较低一还不到骨科创伤病例总数的2％，多由高速交通伤所致，其它致伤原因如坠落伤、运动等所致髋臼骨折相对少见。但是盆骨髋臼骨折往往会对其它脏器、血管神经损伤，并对髋关节解剖结构毁损严重，故髋臼骨折具有相对较高的致死率和致残率，而且骨盆髋臼骨折因其部位较深、骨性结构不规则、周围血管神经众多，且骨折类型多样，手术创伤大、复位固定困难。此外，使用腹直肌外侧入路能利用小切口充分暴露骨折部位，减小手术创伤，但普通接骨板匹配性差，一次手术需要标准接骨板数量大，无法实现治疗的个性化，成为限制骨盆髋臼骨折微创治疗的最大阻碍，因此迫切需要个体化接骨板来满足临床需要。3D打印技术是一种通过三维数据，由逐层的方式结合材料以制造构件的技术，成为近年来制造业重大的技术手段之一，相比于传统工艺，3D打印的制造方式的变革带来了更大的设计以及制造自由度，因而在复杂结构以及个性化结构的加工中，无论在成本还是交付时间上，都体现出传统技术无可比拟的优势。其中激光选区熔化技术所具有的快速性、准确性以及快速加工复杂形状工件的特点特别。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种制备工艺简单、匹配性好的用于复杂骨盆髋臼骨折个性化接骨板的制备方法。本专利技术通过下述技术方案实现：一种用于复杂骨盆髋臼骨折个性化接骨板的制备方法，包括下述步骤：S11、基于病人的医学图像DICOM格式的CT扫描数据，导入到医学图像软件Minics，建立病人的盆骨模型；其中，将病人的未破碎盆骨一侧的数据保存成STL(binary)格式的数据，导出；S12、将STL格式的数据导入到GeomagicStudio软件中进行处理，保存为STP格式的文件，导出；S13、将导出的STP文件数据导入到SolidWorks中，提取骨头曲面，进行逆向设计，设计出适合于不同个体的复杂盆骨髋臼骨折的个性化接骨板模型。上述步骤S11中，运用医学图像软件Minics建立盆骨模型的具体步骤是：CT扫描得到的完整人体数据，导入到Mimics16.0中，根据软组织和骨骼在图像中不同的灰度特点进行图像的分割处理，再根据各骨头位置的不同，将无损一侧盆骨数据从整体数据中分割、修补处理后，进行三维重建，建立无损一侧盆骨的数字化模型。上述步骤S12中，将导出的STL文件数据导入到GeomagicStudio软件中进行处理的具体步骤是：将STL数据导入后，首先进行网格医生进行初步修复，并进行噪点的消除；然后通过精确曲面—构造曲面片(曲面片进行划分)--构造网栅--曲面拟合等步骤，得到需要的曲面数据，保存为STP数据文件，导出。上述步骤S13中，将导出的STP文件数据导入到SolidWorks中，提取骨头曲面，进行逆向设计，设计个性化接骨板，具体步骤是：将STP文件数据导入SolidWorks中，根据病人盆骨的破碎情况来设计接骨板的大小与形状，在设计接骨板时，以破碎一侧盆骨作为参照，在STP文件数据中提取大致的接骨板大小范围，提取这些区域作为初始设计曲面，然后根据病人盆骨的破损程度对接骨板的待固定区域确定螺钉位置，这些螺钉用来固定大块碎骨，并由这些螺钉的位置对曲面进行裁剪，获得较为规则的接骨板曲面，然后向外加厚该曲面；接骨板的厚度控制在3mm～3.5mm之间；对接骨板的螺钉位置进行螺钉孔的制定，导入不同类型的螺钉于该(特定)位置，提取螺钉表面曲面，调整位置，对接骨板进行曲面切除，得到带螺钉孔的接骨板，最后对接骨板的边缘处进行修正，圆滑边界，得到最终的接骨板模型，保存为STL文件，导出。S21：将S13所设计的个性化接骨板模型导入到MaterialiseMagics软件中，进行零件的摆放、支撑的添加，切片，最后得到CLI的切片文件；S22：将CLI的切片文件导入路径规划软件中进行路径规划，对不同切片文件进行扫描方式、扫描间距等参数的设置，最后保存得到PLT的路径规划文件；S23：将PLT的路径规划文件导入到增材制造设备中，进行激光选区熔化3D打印，直到加工完成得到个性化接骨板；S24：对3D打印完成的个性化接骨板进行去应力退火的热处理，然后除去支撑、滚抛、除油、酸洗、喷砂、抛光、阳极氧化或者微弧氧化、清洁、消毒、包装，最终达到医用使用标准，完成个性化接骨板的最终制作。上述步骤S21中，支撑的类型为线支撑、块状支撑和锥形支撑，分层层厚为0.03～0.04mm。上述步骤S22中，锥形支撑和接骨板实体采用S型正交扫描方式，线支撑和块状支撑采用轮廓扫描；扫描间距为0.06～0.1mm。上述步骤S23中，增材制造设备的3D打印过程采用钛合金(TC4)粉末。上述步骤S23中，增材制造设备的3D打印及参数设置：扫描速度400～500mm/s、激光功率140～150W、层厚0.03～0.04mm、扫描间距0.06～0.1mm。上述步骤S24中，热处理过程为：加热温度780℃～800℃，保温1.5～2.5h，炉冷至400～450℃空冷，采用氩气作为保护气体。本专利技术相对于现有技术，具有如下的优点及效果：本专利技术可以根据不同人的盆骨的破碎情况，设计出属于个体的接骨板，匹配性高，避免了传统标准接骨板使用数量大，匹配性差的缺点。3D打印技术克服了传统冶金工艺的缺点，使形状复杂的个性化接骨板快速、精确制造真正成为现实。金属3D接骨板与患者骨盆髋臼解剖结构完全匹配，提高骨折复位固定质量，降低了手术难度和手术风险，提高临床治疗效果，实现骨盆髋臼骨折治疗的“个性化、精准化”。而且3D打印技术加工复杂结构的零件，加工周期短，非常适合小批量的个性化定制，也显示了3D打印技术在个性化植入体的广泛应用前景。附图说明图1为本专利技术的流程图。图2为个性化接骨板设计时初始曲面范围图。图3为个性化接骨板设计时初步裁剪后的曲面范围图。图4个性化接骨板设计最终模型图；图中A所示为接骨板，B所示为螺钉孔。具体实施方式下面结合图1至4及具体实施例对本专利技术作进一步具体详细描述。1、运用医学图像软件Minics建立盆骨模型的具体步骤是：CT扫描得到的完整人体数据，导入到Mimics16.0中，根据软组织和骨骼在图像中不同的灰度特点进行图像的分割处理，再根据各骨头位置的不同，将无损一侧盆骨数据从整体数据中分割、修补处理后，进行三维重建，建立无损一侧盆骨的数字化模型。保存成STL(binary)格式的数据，导出。2.将导出的STL文件数据导入到GeomagicStudio软件中进行处理，首先进行网格医生进行初步修复，并进行噪点的消除。然后通过精确曲面—构造曲面片(曲面片进行划分)--构造网栅--曲面拟合等步骤，最后对所得到的得到需要的曲面数据，保存为STP数据文件，导出。3.将导出的STP文件数据导入到SolidWorks中，根据病人盆骨的破碎情况来设计接骨板的大小与形状，在设计接骨板时，以破碎一侧盆骨作为参照，在STP文件数据中提取大致的接骨板大小范围。提取这些区域作为初始设计曲面(如图2所示)；然后根据病人盆骨的破损程度对接骨板的某些区域确定螺钉位置，这些螺钉用来固定大块碎骨，并由这些螺钉的位置对曲面进行裁剪，获得较为规则的接骨板曲面(如本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于复杂骨盆髋臼骨折个性化接骨板的制备方法，其特征在于包括下述步骤：S11、基于病人的医学图像DICOM格式的CT扫描数据，导入到医学图像软件Minics，建立病人的盆骨模型；其中，将病人的未破碎盆骨一侧的数据保存成STL格式的数据，导出；S12、将STL格式的数据导入到Geomagic Studio软件中进行处理，保存为STP格式的文件，导出；S13、将导出的STP文件数据导入到SolidWorks中，提取骨头曲面，进行逆向设计，设计出适合于不同个体的复杂盆骨髋臼骨折的个性化接骨板模型。

【技术特征摘要】
1.一种用于复杂骨盆髋臼骨折个性化接骨板的制备方法，其特征在于包括下述步骤：S11、基于病人的医学图像DICOM格式的CT扫描数据，导入到医学图像软件Minics，建立病人的盆骨模型；其中，将病人的未破碎盆骨一侧的数据保存成STL格式的数据，导出；S12、将STL格式的数据导入到GeomagicStudio软件中进行处理，保存为STP格式的文件，导出；S13、将导出的STP文件数据导入到SolidWorks中，提取骨头曲面，进行逆向设计，设计出适合于不同个体的复杂盆骨髋臼骨折的个性化接骨板模型。2.根据权利要求1所述用于复杂骨盆髋臼骨折个性化接骨板的制备方法，其特征在于，步骤S11中，运用医学图像软件Minics建立盆骨模型的具体步骤是：CT扫描得到的完整人体数据，导入到Mimics16.0中，根据软组织和骨骼在图像中不同的灰度特点进行图像的分割处理，再根据各骨头位置的不同，将无损一侧盆骨数据从整体数据中分割、修补处理后，进行三维重建，建立无损一侧盆骨的数字化模型。3.根据权利要求1所述用于复杂骨盆髋臼骨折个性化接骨板的制备方法，其特征在于，步骤S12中，将导出的STL文件数据导入到GeomagicStudio软件中进行处理的具体步骤是：将STL数据导入后，首先进行网格医生进行初步修复，并进行噪点的消除；然后通过精确曲面，得到需要的曲面数据，保存为STP数据文件，导出。4.根据权利要求1所述用于复杂骨盆髋臼骨折个性化接骨板的制备方法，其特征在于，步骤S13中，将导出的STP文件数据导入到SolidWorks中，提取骨头曲面，进行逆向设计，设计个性化接骨板，具体步骤是：将STP文件数据导入SolidWorks中，根据病人盆骨的破碎情况来设计接骨板的大小与形状，在设计接骨板时，以破碎一侧盆骨作为参照，在STP文件数据中提取接骨板大小范围，提取这些区域作为初始设计曲面，然后根据病人盆骨的破损程度对接骨板的待固定区域确定螺钉位置，这些螺钉用来固定大块碎骨，并由这些螺钉的位置对曲面进行裁剪，获得规则的接骨板曲面，然后向外加厚该曲面；接骨板的厚度控制在3mm～3.5mm之间；对接骨板的螺钉位置进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨永强，林辉，王艺锰，王迪，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44