[发明专利]一种个性化全膝关节植入假体逆向设计与制造方法

权利要求书

1.一种个性化全膝关节植入假体逆向设计与制造方法，其特征在于，包括下述步骤：

S1、基于病患者膝关节的标准医学图像CT/MRI扫描原始数据，通过图像分割、编辑、三维计算处理，完成患者膝关节骨骼立体数字化模型的提取，以CAD数据形式存储；

S2、根据患者个体情况进行数字化虚拟截骨，医生根据患者情况，直接对数字化原生骨形态模型进行截骨操作，且截骨过程与真实手术方案相同；

S3、将截除骨块拼合，还原原生骨形态，形成股骨截除骨模型，将胫骨截除去骨模型与半月板形态拼合，形成胫骨截除骨模型；

S4、对股骨与胫骨垫片配合曲面形态优化，将股骨远端原生骨曲面形态以及胫骨截除去骨模型与半月板形态拼合曲面进行光顺，形成光滑的股骨曲面形态以及其相应配合的胫骨配合曲面，得到膝关节植入假体三维CAD数据模型；

S5、对上述膝关节植入假体三维CAD数据模型导入快速成型辅助软件中进行处理，包括摆放定位、添加支撑、切片分层，获得膝关节植入假体的多层切片二维CAD数据模型；

S6、将膝关节植入假体的多层切片二维CAD数据模型文件导入激光选区熔化3D打印设备，设置加工工艺参数，对石蜡粉末进行激光选区熔化快速成型，从而制得所述膝关节植入假体蜡模；

S7、利用快速成型膝关节植入假体蜡模采用精密熔模铸造的方式实现个性化金属膝关节植入假体的生产制造。

2.根据权利要求1所述的一种个性化全膝关节植入假体逆向设计与制造方法，其特征在于，步骤S1中，进一步包括根据患者个体医学影像数据提取全膝关节骨骼模型，所述全膝关节骨骼模型包括全膝关节股骨、胫骨以及半月板，其形态均为患者骨原生形态。

3.根据权利要求1所述的一种个性化全膝关节植入假体逆向设计与制造方法，其特征在于，步骤S6中，得到膝关节植入假体蜡模的具体步骤为：基于离散水平分层数据加工，采用激光选区熔化微细蜡粉，在已完成加工层新铺一层粉末，通过控制激光扫描填充分层模型轮廓内区域完成当前层加工，反复进行直至所有层加工完成。

4.根据权利要求1所述的一种个性化全膝关节植入假体逆向设计与制造方法，其特征在于，步骤S5中，分层的厚度为0.025～0.04mm。

5.根据权利要求1所述的一种个性化全膝关节植入假体逆向设计与制造方法，其特征在于，激光选区熔化3D打印设备打印的具体方法为：柔性铺粉机构将石蜡粉末平整地铺于基板上，然后激光在计算机控制下按照模型分层后的二维数据进行扫描，粉末熔化后凝结在下一层基体上，然后成型缸下降粉料缸上升，铺粉系统再次送粉、铺粉，熔化粉末，重复此过程，直到制造完成。

6.根据权利要求5所述的一种个性化全膝关节植入假体逆向设计与制造方法，其特征在于，所述基体有两种情况，当石蜡粉末铺层为第一层时，基体为激光选区熔化快速成型装置上的底板，当石蜡粉末铺层为第一层外的其它层时，基体为已经熔化的前一层石蜡粉末层。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的一种个性化全膝关节植入假体逆向设计与制造方法，其特征在于，激光选区熔化3D打印制造的基本工艺参数为：加工层厚0.025～0.04mm，扫描速度400～800mm/s，激光功率140～180W。