一种具有渐变孔隙率的假体设计方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN116029161A(43)申请公布日2023.04.28(21)申请号202310304774.2(22)申请日2023.03.27(71)申请人北京爱康宜诚医疗器材有限公司地址102200北京市昌平区科技园区白浮泉路10号兴业大厦二层申请人上海市第六人民医院(72)发明人张先龙王俏杰王亚松张帅靖宇威(51)Int.Cl.G06F30/20(2020.01)G06T17/00(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称一种具有渐变孔隙率的假体设计方法(57)摘要本发明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。CN116029161ACN116029161A权利要求书1/1页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‑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‑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。2.根据权利要求1所述的一种具有渐变孔隙率的假体设计方法，其特征在于，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。3.根据权利要求1所述的一种具有渐变孔隙率的假体设计方法，其特征在于，所述步骤S20对健存骨骼三维数据A1进行实体化处理采用GeomagicStudio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。4.根据权利要求1所述的一种具有渐变孔隙率的假体设计方法，其特征在于，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。5.根据权利要求1所述的一种具有渐变孔隙率的假体设计方法，其特征在于，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。2CN116029161A说明书1/4页一种具有渐变孔隙率的假体设计方法技术领域[0001]本发明涉及医疗器械技术领域，具体而言，涉及一种具有渐变孔隙率的假体设计方法。背景技术[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％‑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