一种具有渐变孔隙率的假体设计方法技术

本发明专利技术提供了一种具有渐变孔隙率的假体设计方法，包括：对健存骨骼进行孔隙率分析计算，构建健存骨骼骨界面孔隙率函数；在骨骼数据库中选取与健存骨骼最为相近的完整骨骼并构建完整骨骼的骨质孔隙率函数；基于健存骨骼骨界面孔隙率函数和完整骨骼的骨质孔隙率函数构建骨缺损假体的骨质孔隙率函数；对骨缺损假体进行实体化处理，得到具有渐变孔隙率的骨缺损假体。以解决现有技术中骨缺损假体微观结构单一、应力分布不均的问题。应力分布不均的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种具有渐变孔隙率的假体设计方法


[0001]本专利技术涉及医疗器械
，具体而言，涉及一种具有渐变孔隙率的假体设计方法。

技术介绍

[0002]在骨缺损修复手术中，以钛合金为材料基于快速成型技术制造的人造骨具有高精度外形、对人体无毒害且对腐蚀有耐性等特点，植入后人体骨细胞可在钛合金移植物表面的孔隙中生长，最终使其成为人体骨组织的一部分，但金属和人体骨骼的材料参数及力学性能差异较大，植入后会造成应力集中、应力分布不均等现象，从而有可能出现骨吸收、骨萎缩、植入物移位等症状，严重影响患者的正常生活。
[0003]因此，骨缺损假体的微观结构应与人体正常骨组织微观结构相匹配。
[0004]人体天然骨组织主要由最外层的骨膜、中心骨髓腔以及处于中间位置的骨质组成，其中又包括了大量的血管和神经组织。在骨质中，松质骨的孔隙率为30％
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90％，由针状和片状的骨小梁相互连接组成多孔网状结构。由于人体不同部位的骨骼承受的力学载荷有差异，其骨小梁的形状、分布距离和分布规则各有不同，若骨骼受到的外载荷在三个主应力方向大小相等，则骨小梁在三个轴向上的排列是均等的，而若在某个轴向上的负载远大于其他两个轴向，则该轴向上的骨小梁排列密集以承受较大的载荷。孔隙率小于30％的骨质为密质骨，主要由紧密结合的骨板组成。
[0005]故本专利技术提出一种具有渐变孔隙率的假体设计方法，以解决现有技术中骨缺损假体微观结构单一、应力分布不均的问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供了一种具有渐变孔隙率的假体设计方法，包括：对健存骨骼进行孔隙率分析计算，构建健存骨骼骨界面孔隙率函数；在骨骼数据库中选取与健存骨骼最为相近的完整骨骼并构建完整骨骼的骨质孔隙率函数；基于健存骨骼骨界面孔隙率函数和完整骨骼的骨质孔隙率函数构建骨缺损假体的骨质孔隙率函数；对骨缺损假体进行实体化处理，得到具有渐变孔隙率的骨缺损假体。
[0007]进一步地，所述的一种具有渐变孔隙率的假体设计方法包括以下步骤：S10、基于患者健存骨骼CT数据，通过重建方法获得患者健存骨骼三维数据A1；S20、对患者健存骨骼三维数据A1进行实体化处理，获得患者健存骨骼三维模型A2；S30、在骨骼数据库内，选取与患者健存骨骼三维模型A2最接近的完整骨骼三维数据B1及其完整骨骼三维模型B2；S40、将B2与A2进行B2
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A2布尔运算，获得骨缺损假体毛坯三维模型C1；S50、对骨缺损假体毛坯三维模型C1进行去除飞边处理，获得骨缺损假体三维模型C2；
S60、基于A1骨界面孔隙率，建立其骨界面孔隙率分布函数；S70、基于B1骨质孔隙率，建立B1骨质孔隙率函数；S80、基于B1骨质孔隙率函数与A1骨界面孔隙率分布函数建立C2骨质孔隙率连续函数;S90、C2骨质孔隙率连续函数，在骨缺损假体三维模型C2上自动生成变孔隙率三维网格结构C3；S100、将C3与预留机加工余量的假体配件D3进行C3
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D3布尔运算，获得骨缺损假体外观几何模型F1；S110、对F1进行假体配件配合处实体化处理，获得模型F2，F2即为所求。
[0008]进一步地，所述步骤S10包括以下步骤：S11、采用GESpeedLight16排螺旋CT薄层扫描健存骨骼,获取CT扫描dicom数据A0；S12、将上述获取数据A0导入Mimics10 .0软件中进行三维重建健存骨骼，获得健存骨骼三维数据A1。
[0009]进一步地，所述步骤S20对健存骨骼三维数据A1进行实体化处理采用Geomagic Studio对上述数据A1进行去除体外孤点、采样、减噪、精简等处理获得健存骨骼三维模型A2。
[0010]进一步地，所述步骤S30在选取与患者健存骨骼三维模型A2最接近的完整骨骼时主要参考参数为骨骼外形、骨骼孔隙率。
[0011]进一步地，所述步骤S110对F1进行假体配件配合处实体化处理包括钻孔、铣削、车削、去飞边等加工方式加工出假体配件在骨缺损假体上的装配位置。
[0012]本专利技术的有益效果：通过定量化分析缺损骨骼的骨骼孔隙率实现定制化骨缺损修复，实现健存骨骼到骨缺损假体的孔隙率渐变，解决骨缺损假体微观结构单一、应力分布不均的问题。
附图说明
[0013]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1示出了根据本专利技术实施例提供的一种具有渐变孔隙率的假体设计方法的流程示意图。
Studio对上述数据A1进行去除体外孤点、采样、减噪、精简等处理获得健存骨骼三维模型A2。
[0018]特别地，所述步骤S30在选取与患者健存骨骼三维模型A2最接近的完整骨骼时主要参考参数为骨骼外形、骨骼孔隙率。
[0019]需要说明的是，步骤S110对F1进行假体配件配合处实体化处理包括钻孔、铣削、车削、去飞边等加工方式加工出假体配件在骨缺损假体上的装配位置。
[0020]以上所述仅为本专利技术的优选实施例而已，并不用于限制本专利技术，对于本领域的技术人员来说，本专利技术可以有各种更改和变化。凡在本专利技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有渐变孔隙率的假体设计方法，其特征在于，具体包括以下步骤：S10、基于患者健存骨骼CT数据，通过重建方法获得患者健存骨骼三维数据A1；S20、对患者健存骨骼三维数据A1进行实体化处理，获得患者健存骨骼三维模型A2；S30、在骨骼数据库内，选取与患者健存骨骼三维模型A2最接近的完整骨骼三维数据B1及其完整骨骼三维模型B2；S40、将B2与A2进行B2
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A2布尔运算，获得骨缺损假体毛坯三维模型C1；S50、对骨缺损假体毛坯三维模型C1进行去除飞边处理，获得骨缺损假体三维模型C2；S60、基于A1骨界面孔隙率，建立其骨界面孔隙率分布函数；S70、基于B1骨质孔隙率，建立B1骨质孔隙率函数；S80、基于B1骨质孔隙率函数与A1骨界面孔隙率分布函数建立C2骨质孔隙率连续函数;S90、C2骨质孔隙率连续函数，在骨缺损假体三维模型C2上自动生成变孔隙率三维网格结构C3；S100、将C3与预留机加工余量的假体配件D3进行C3
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D3布尔运算，获得骨缺损假体外观几何模型F1；S110、对F1进行假体配件配...

【专利技术属性】
技术研发人员：张先龙，王俏杰，王亚松，张帅，靖宇威，
申请(专利权)人：上海市第六人民医院，
类型：发明
国别省市：