[发明专利]用于全膝置换术的膝关节股骨假体的设计方法及制造方法

权利要求书

1.一种用于全膝置换术的膝关节股骨假体的设计方法，其特征在于，包括下述步骤：

S11、基于正常中国人的医学图像DICOM格式的CT断层扫描数据，运用医学图像软件Mimics建立股骨的三维数字模型，输出为PLY格式文件；

S12、将数字化股骨模型PLY文件导入Geomagic Studio软件，建立三维坐标系，模拟全膝置换术手术过程进行股骨远端截骨，利用测量工具进行假体设计相关几何参数采集；

S13、对采集的数据利用统计学软件进行统计学分析，确定不同性别、不同型号膝关节股骨假体的几何特征参数，利用三维作图软件画出膝关节股骨假体的实体模型。

2.根据权利要求1所述的一种用于全膝置换术的膝关节股骨假体的设计方法，其特征在于，步骤S11中，运用医学图像软件Mimics建立股骨的三维数字模型具体为：运用医学影像软件Mimics10.01，依据软组织与骨骼在图像中表现不同的灰度的特点进行图像分割、修补处理后，进行三维重构，建立膝关节股骨骨骼的数字化模型。

3.根据权利要求1所述的一种用于全膝置换术的膝关节股骨假体的设计方法，其特征在于，步骤S12具体为：将股骨骨骼模型PLY文件导入Geomagic Studio软件，首先建立股骨的机械轴，然后在机械轴的垂直面上找到股骨的外科上髁线，以骨骼机械轴为Z轴、外科上髁线为X轴，根据右手笛卡尔坐标系定则建立三维坐标系；完成了对骨骼的定位后，按照全膝置换术的手术方案和程序进行模拟截骨，包括股骨远端截骨、股骨前髁截骨、股骨后髁截骨、前斜面截骨和后斜面截骨。

4.根据权利要求3所述的一种用于全膝置换术的膝关节股骨假体的设计方法，其特征在于，步骤S12中，所述几何采集参数包括测量参数：内外径、前后径、前方内侧截骨厚度、前方外侧截骨厚度、前方内侧高度、前方外侧高度、后方内侧截骨厚度、后方外侧截骨厚度、内后髁高度、外后髁高度、髁间窝宽度、髁间窝高度、内侧髁宽度、外侧髁宽度、股骨髁前部宽和股骨髁前斜面宽。

5.一种用于全膝置换术的膝关节股骨假体的制造方法，其特征在于，包括下述步骤：

S21、将所设计的股骨假体模型文件导入快速成型辅助软件MaterialiseMagics中进行处理，包括摆放定位、添加支撑、分层，并保存文件为STL格式；

S22、将分层文件导入RPPath软件中进行扫描方式选择及扫描间距的设置，得到二维信息数据后导入到快速成型系统，通入惰性气体，进行激光选区熔化的3D打印制造；

S23、利用柔性铺粉机构将粉末平整的铺于基板上，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；

S24、取出3D打印的股骨假体试件，实施后处理如喷砂、抛光，完成膝关节股骨假体成品的3D制造。

6.根据权利要求5所述的一种用于全膝置换术的膝关节股骨假体的制造方法，其特征在于，步骤S21中，分层厚度为0.025～0.04mm。

7.根据权利要求5所述的一种用于全膝置换术的膝关节股骨假体的制造方法，其特征在于，步骤S22中，所述惰性气体为氨气或氩气。

8.根据权利要求5所述的一种用于全膝置换术的膝关节股骨假体的制造方法，其特征在于，步骤S23中，所述粉末为不锈钢粉末和钴铬合金粉末的混合物。

9.根据权利要求5-8中任一项所述的一种用于全膝置换术的膝关节股骨假体的制造方法，其特征在于，所述3D打印制造方法的工艺参数如下：加工层厚0.025～0.04mm，扫描速度400～800mm/s，激光功率140～180W，扫描间距0.06～0.1mm。