一种个性化甲状软骨假体及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105877875A(43)申请公布日2016.08.24(21)申请号201610365421.3(22)申请日2016.05.27(71)申请人华南理工大学地址510640广东省广州市天河区五山路381号(72)发明人杨永强张国庆王安民(74)专利代理机构广州市华学知识产权代理有限公司44245代理人罗观祥(51)Int.Cl.A61F2/28(2006.01)A61F2/00(2006.01)A61L27/06(2006.01)B33Y50/00(2015.01)B33Y10/00(2015.01)权利要求书2页说明书5页附图3页(54)发明名称一种个性化甲状软骨假体及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种个性化甲状软骨假体及其制备方法；扫描病患部位获取片层数据并导入Mimics软件中，对其进行阈值分割，区域增长对初步阈值分割蒙版上彼此不相连接的分割区域进一步细分亚组，生成新的蒙版；将重建后的点云模型导入逆向软件，对点云进行封装生成STL格式的三角面片模型，提取被切除部位的轮廓曲面；将提取的曲面导入通用三维软件完成建模，通过Grasshopper提取切骨对应面轮廓，在切骨面生成网状多孔结构；对生物固定型甲状软骨假体进行运动仿真受力分析，根据有限元运动受力分析结果，输入调节参数实时调整，优化设计；通过该方法制备的甲状软骨假体，其形状呈曲面结构，并且与替换部位形状相对应，从而有效消除手术所带来的不良影响。CN105877875ACN105877875A权利要求书1/2页1.一种个性化甲状软骨假体制备方法，其特征在于包括如下步骤：步骤A00；通过CT或MRT扫描病患部位，获取片层数据；步骤B00；将获得的片层数据导入Mimics软件中，对其进行阈值分割，区域增长对初步阈值分割蒙版上彼此不相连接的分割区域进一步细分亚组，生成新的蒙版；最后对其进行平滑、去噪等操作，得重建后的点云模型；步骤C00；将重建后的点云模型导入GeomagicStudio，对点云进行封装生成STL格式的三角面片模型，提取被切除部位的轮廓曲面；步骤D00；通过如下两种方法中的任意一种方法实现多孔结构的建模：方法(1)：将提取的曲面导入通用三维软件完成建模，通过Grasshopper提取切骨对应面轮廓，在切骨面生成网状多孔结构；或者方法(2)：将提取的曲面导进行有限元受力分析，提取受力分析后节点信息，在Rhinoceros软件中利用Grasshopper完成有限元多孔结构；步骤E00：对个性化甲状软骨假体进行运动仿真受力分析，根据有限元运动受力分析结果，输入调节参数实时调整，优化设计；步骤F00：获得三维实体模型，进行切片分层，路径规划，导入3D金属打印设备，进行三维实体成型。2.根据权利要求1所述个性化甲状软骨假体制备方法，其特征在于，步骤D00中，方法(1)具体是将重建后的三维模型直接导入Grasshopper中，通过编写程序来控制曲面参数，设置输入变量来控制切除范围；在被切除的曲面上建立网状结构，通过调节参数即可调整网状结构的厚度、网格孔隙度、平均孔径；对其进行运动仿真受力分析，根据有限元运动受力分析结果输入调节参数实时调整，优化设计。3.根据权利要求1所述个性化甲状软骨假体制备方法，其特征在于，步骤D00中，方法(2)具体是将Rhinoceros裁剪后的模型导入AutodeskSimulationMechanical，对其设置网络尺寸，进行四面体或六面体或混合网格划分，网格优化，添加材料属性后，施加载荷和约束后，进行有限元仿真分析；将甲状软骨假体有限元分析结果，从AutodeskSimulationMechanical软件平台中以Excel表格文件形式导出，提取节点位置信息；导入Rhinoceros软件，利用Grasshopper编写电池图程序，以实现通过调节输入参数来更改模型，具体过程如下：①打开Rhinoceros软件通过Grasshopper读取Excel文件，以读取有限元模型节点信息；②通过Rhinoceros的Grasshopper插件编写电池图程序由点生成线，烘培到犀牛软件后，删除节点信息；③用Grasshopper重新读入删除节点的模型，编写电池程序，进行结构优化，由线生成曲面，进行缝合，加盖后生成体；对Grasshopper生成的模型进行平滑等操作后，烘培到Rhinoceros软件中，从而实现甲状软骨假体的有限元参数化建模。4.根据权利要求1所述个性化甲状软骨假体制备方法，其特征在于，在步骤F00所述3D金属打印设备的打印过程中，(1)判断n与N的大小；(2)若n<N，执行步骤F00；2CN105877875A权利要求书2/2页(3)若n≥N，执行步骤I00；