髋臼杯骨小梁结构的三维模型的生成方法及相关部件技术

本发明专利技术提供一种髋臼杯骨小梁结构的三维模型的生成方法，包括：(1)在立体空间范围内，在至少半径为髋臼杯的半径的半球形范围内随机生成若干随机点；(2)筛选出落在髋臼杯骨小梁结构的空间范围内的目标点；(3)对距离在0.5mm～2mm之间的两个所述目标点用直线进行连接；(4)赋予直线正多边形截面形状，正多边形截面形状的对角线长度在0.15mm～0.4mm之间。还提供了相关的髋臼杯骨小梁结构的三维模型、髋臼杯的制备方法和由此制成的髋臼杯。本发明专利技术的髋臼杯骨小梁结构的三维模型的生成方法能够生成髋臼杯骨小梁结构的三维模型，从而可以3D打印髋臼杯骨小梁结构，能与患者髋臼的松质骨有效结合，改善了术后早期固定效果和长期稳定，适于大规模推广应用。

【技术实现步骤摘要】
髋臼杯骨小梁结构的三维模型的生成方法及相关部件
本专利技术涉及骨科医疗器械
，特别涉及髋关节假体置换
，具体是指一种髋臼杯骨小梁结构的三维模型的生成方法及相关部件。
技术介绍
目前，在全膝关节置换手术和全髋关节置换手术过程中，植入物假体与骨骼的固定方法中主要有骨水泥固定和非骨水泥固定(也称为生物固定)两大类。骨水泥固定技术应用比较早，常常出现人工关节的松动、骨溶解、增加髋臼应力屏蔽效应等风险；非骨水泥固定应用比较晚，但也存在固定早期不牢固性、胫骨部件松动等现象。骨小梁是骨皮质在松质骨内的延伸部分，即骨小梁与骨皮质相连接，在骨髓腔中呈不规则立体网状结构，如丝瓜络样或海绵状，起支持造血组织的作用。骨小梁结构即是与骨小梁具有相同构造的结构，或者说是仿生骨小梁。骨小梁结构在临床上已经被证实能有效提高植入物假体的短期稳定性和长期稳定性，因此，希望提供一种髋臼杯，髋臼杯的外表面设置成骨小梁结构，特称为髋臼杯骨小梁结构，髋臼杯的骨小梁结构以内的部分称为髋臼杯实体结构(相对于髋臼杯骨小梁结构的多孔结构而言)。如图1所示，髋臼杯1为半球形结构，底部内凹，顶部具有臼杯安装孔11，臼杯安装孔11通过在半球形结构上去掉轴线经过半球形结构的球心的竖向圆柱体12与半球形结构的重合部分而形成，臼杯安装孔11旁边具有若干个螺钉孔13，通常为3个，当然也有4-8个，3个螺钉孔13分别通过在半球形结构上去掉3个螺钉孔13所在的3个圆球14与半球形结构的重合部分而形成。而骨小梁结构的孔的结构设计一直是提高植入物骨融合的有效手段，较高的孔隙率、合适的孔径大小和微孔形貌的存在能够刺激骨组织的生长和分化。骨小梁结构可以通过3D打印的方式来实现。但是，就目前而言，关于骨小梁结构的孔隙率、孔径尺寸和微孔形貌等并无确切的要求，只有一些大致的参考数值及范围，关于骨小梁结构的三维模型生成方法也无确切的定义及规定。因此，需要提供一种髋臼杯骨小梁结构的三维模型的生成方法，其能够生成髋臼杯骨小梁结构的三维模型，从而可以3D打印髋臼杯骨小梁结构。
技术实现思路
为了克服上述现有技术中的缺点，本专利技术的一个目的在于提供一种髋臼杯骨小梁结构的三维模型的生成方法，其能够生成髋臼杯骨小梁结构的三维模型，从而可以3D打印髋臼杯骨小梁结构，适于大规模推广应用。本专利技术的另一目的在于提供一种髋臼杯骨小梁结构的三维模型的生成方法，其设计巧妙，操作简便，由此打印的髋臼杯骨小梁结构能与患者髋臼的松质骨有效结合，改善了术后早期固定效果和长期稳定，适于大规模推广应用。本专利技术的另一目的在于提供一种髋臼杯骨小梁结构的三维模型，其设计巧妙，结构简洁，采用该髋臼杯骨小梁结构的三维模型可以3D打印而成髋臼杯骨小梁结构，能与患者髋臼的松质骨有效结合，改善了术后早期固定效果和长期稳定，适于大规模推广应用。本专利技术的另一目的在于提供一种髋臼杯的制备方法，其设计巧妙，操作简便，由此制备的髋臼杯能与患者髋臼的松质骨有效结合，改善了术后早期固定效果和长期稳定，适于大规模推广应用。本专利技术的另一目的在于提供一种髋臼杯，其采用3D打印而成，设计巧妙，结构简洁，能与患者髋臼的松质骨有效结合，改善了术后早期固定效果和长期稳定，适于大规模推广应用。为达到以上目的，在本专利技术的第一方面，提供一种髋臼杯骨小梁结构的三维模型的生成方法，其特点是，包括以下步骤：(1)在立体空间范围内，在至少半径为髋臼杯的半径的半球形范围内随机生成若干随机点；(2)根据所述髋臼杯骨小梁结构的空间范围，筛选出落在所述的髋臼杯骨小梁结构的空间范围内的目标点；(3)对距离在0.5mm～2mm之间的两个所述目标点用直线进行连接；(4)赋予所述直线正多边形截面形状，所述正多边形截面形状的对角线长度在0.15mm～0.4mm之间，从而形成所述髋臼杯骨小梁结构的三维模型。较佳地，在所述步骤(1)中，所述随机点采用Excel软件生成。较佳地，在所述步骤(1)中，所述随机点的个数为3万～10万。较佳地，在所述步骤(1)中，在长度和宽度均为所述的髋臼杯的半径的两倍、高度为所述的髋臼杯的半径的矩形空间范围内随机生成若干所述随机点。更佳地，在所述步骤(1)中，所述随机点采用Excel软件生成，所述髋臼杯的球心在直角坐标系中的坐标为(x1，y1，z1)，采用所述Excel软件生成所述随机点的表达式分别为x＝(所述长度+2)*rand()-0.5*(所述长度+2)+x1，y＝(所述宽度+2)*rand()-0.5*(所述宽度+2)+y1，z＝(所述高度+2)*rand()-1+z1，x、y、z为所述随机点在直角坐标系中的坐标。较佳地，在所述步骤(2)中，所述髋臼杯的球心在直角坐标系中的坐标为(x1，y1，z1)，所述的髋臼杯的半径为r1，所述髋臼杯骨小梁结构的厚度为a，所述筛选采用的表达式为r1-a≤((x-x1)2+(y-y1)2+(z-z1)2)1/2≤r1及z≥z1；((x-x1)2+(y-y1)2)1/2≥b，其中b为所述髋臼杯的臼杯安装孔的半径；((x-x2)2+(y-y2)2+(z-z2)2)1/2≥r2，((x-x3)2+(y-y3)2+(z-z3)2)1/2≥r3，((x-x4)2+(y-y4)2+(z-z4)2)1/2≥r4，其中所述髋臼杯的3个螺钉孔所在圆球的球心分别为(x2，y2，z2)、(x3，y3，z3)和(x4，y4，z4)，所述圆球的半径分别为r2、r3和r4；其中x、y、z为所述随机点在直角坐标系中的坐标。较佳地，在所述步骤(3)中，采用三维软件用所述直线连接该两个所述目标点。较佳地，在所述步骤(3)中，该两个所述目标点之间的距离为0.5mm～1mm、1mm～1.5mm或1.5mm～2mm。较佳地，在所述步骤(4)中，所述的正多边形截面形状的对角线长度为0.15mm、0.25mm或0.4mm。在本专利技术的第二方面，提供一种髋臼杯骨小梁结构的三维模型，其特点是，采用上述的髋臼杯骨小梁结构的三维模型的生成方法生成。在本专利技术的第三方面，提供一种髋臼杯的制备方法，所述髋臼杯包括髋臼杯实体结构和髋臼杯骨小梁结构，所述髋臼杯骨小梁结构设置在所述髋臼杯实体结构的外表面上，其特点是，包括以下步骤：(A)采用切片软件将所述髋臼杯实体结构的三维模型和上述的髋臼杯骨小梁结构的三维模型进行切片处理形成切片文件；(B)将所述切片文件导入所述3D激光打印设备中，通过所述3D激光打印设备激光烧结材料粉末成型所述髋臼杯实体结构和所述髋臼杯骨小梁结构；(C)将所述髋臼杯实体结构的内部轮廓加工成期望的内部轮廓。在本专利技术的第四方面，提供一种髋臼杯，其特点是，采用上述的髋臼杯的制备方法制备而成。本专利技术的有益效果主要在于：1、本专利技术的髋臼杯骨小梁结构的三维模型的生成方法包括以下步骤：(1)在立体空间范围内，在至少半径为髋臼杯的半径的半球形范围内随机生成若干随机点；(2)根据髋臼杯骨小梁结构的空间范围，筛选出落在髋臼杯骨小梁结构的空间范围内的目标点；(3)对距离在0.5mm～2mm之间的两个目标点用直线进行连接；(4)赋予直线正多边形截面形状，正多边形截面形状的对角线长度在0.15mm～0.4mm之间，从而形成髋臼杯骨小梁结构的三维模型，因此，其能够生成髋臼杯骨小梁结构的三维本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种髋臼杯骨小梁结构的三维模型的生成方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)在立体空间范围内，在至少半径为髋臼杯的半径的半球形范围内随机生成若干随机点；(2)根据所述髋臼杯骨小梁结构的空间范围，筛选出落在所述的髋臼杯骨小梁结构的空间范围内的目标点；(3)对距离在0.5mm～2mm之间的两个所述目标点用直线进行连接；(4)赋予所述直线正多边形截面形状，所述正多边形截面形状的对角线长度在0.15mm～0.4mm之间，从而形成所述髋臼杯骨小梁结构的三维模型。

【技术特征摘要】
1.一种髋臼杯骨小梁结构的三维模型的生成方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)在立体空间范围内，在至少半径为髋臼杯的半径的半球形范围内随机生成若干随机点；(2)根据所述髋臼杯骨小梁结构的空间范围，筛选出落在所述的髋臼杯骨小梁结构的空间范围内的目标点；(3)对距离在0.5mm～2mm之间的两个所述目标点用直线进行连接；(4)赋予所述直线正多边形截面形状，所述正多边形截面形状的对角线长度在0.15mm～0.4mm之间，从而形成所述髋臼杯骨小梁结构的三维模型。2.如权利要求1所述的髋臼杯骨小梁结构的三维模型的生成方法，其特征在于，在所述步骤(1)中，所述随机点采用Excel软件生成。3.如权利要求1所述的髋臼杯骨小梁结构的三维模型的生成方法，其特征在于，在所述步骤(1)中，所述随机点的个数为3万～10万。4.如权利要求1所述的髋臼杯骨小梁结构的三维模型的生成方法，其特征在于，在所述步骤(1)中，在长度和宽度均为所述的髋臼杯的半径的两倍、高度为所述的髋臼杯的半径的矩形空间范围内随机生成若干所述随机点。5.如权利要求4所述的髋臼杯骨小梁结构的三维模型的生成方法，其特征在于，在所述步骤(1)中，所述随机点采用Excel软件生成，所述髋臼杯的球心在直角坐标系中的坐标为(x1，y1，z1)，采用所述Excel软件生成所述随机点的表达式分别为x＝(所述长度+2)*rand()-0.5*(所述长度+2)+x1，y＝(所述宽度+2)*rand()-0.5*(所述宽度+2)+y1，z＝(所述高度+2)*rand()-1+z1，x、y、z为所述随机点在直角坐标系中的坐标。6.如权利要求1所述的髋臼杯骨小梁结构的三维模型的生成方法，其特征在于，在所述步骤(2)中，所述髋臼杯的球心在直角坐标系中的坐标为(x1，y1，z1)，所述的髋臼杯的半径为r1，所述髋臼杯骨小梁结构的厚度为a，所述筛选采用的表达式为r1-a≤((x-x1)2+(y-y1)2+(z-z1)2)1/2...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏慎，朱梁，刘海波，周彤，
申请(专利权)人：上海科太迈迪医疗器械有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31