[发明专利]一种人工膝关节聚乙烯衬垫体积磨损评估方法

权利要求书

1.一种人工膝关节聚乙烯衬垫体积磨损评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)体积磨损数据的测量：

a)在假体衬垫上不参与磨损的区域找出足够的特征，用于在假体衬垫上建立坐标系，应保证坐标系的XOY平面与假体衬垫底面平行，且Z轴的正方向竖直向上；

步骤(1)-a)中，在假体衬垫不参与磨损的区域上找出足够的特征包括三个相互正交的平面、或两个相交平面和一个圆柱、或一个平面和两个中心轴线与该平面相交的圆柱；

b)若衬垫上没有足够的特征，则需要找出磨损实验中不参与磨损的区域，在该区域上二次加工出缺少的特征，以用于建立坐标系，并对假体衬垫的三维模型做相应的修改；

c)将假体衬垫的三维模型导入三坐标测量机，利用测量软件PC-DMIS CAD中的UV扫描命令，调整U、V参数至所需的相邻两点之间的距离的点密度，基于假体衬垫的三维模型自动生成触测路径和触测矢量，测量得到原始测量数据；

d)利用PC-DMIS CAD软件中的自由扫描命令，将测得的原始数据作为理论值输入，进行迭代测量，完成测量后，得到最终测得的点云数据；

e)保存步骤d)基于PC-DMIS CAD软件中的自由扫描命令编写好的测量程序，利用该程序分别对磨损前后的假体衬垫体积进行测量，得到假体衬垫体积磨损前的点云数据和体积磨损后的点云数据；

(2)体积磨损量计算：

a)依据假体衬垫体积磨损前的测量结果，对磨损后的数据进行优化，以减小测量误差的影响；

b)利用Delaunay三角剖分算法，将点云数据中相邻的三个点连接为三角面片；

c)对Delaunay三角剖分结果进行优化，去除边界的异常三角面片；

d)连接每一个三角面片与其在一固定Z＝m平面的投影三角形，计算所构成的斜截三棱柱的体积，所有斜截三棱柱的体积和即为该组点云数据的体积；

e)体积磨损前后两次计算结果的差值，即为体积磨损量，由该体积磨损量评估人工膝关节聚乙烯衬垫的体积磨损。

2.如权利要求1所述的一种人工膝关节聚乙烯衬垫体积磨损评估方法，其特征在于：步骤(1)-c)中，调整假体模型坐标系应与工件坐标系重合，从而保证基于假体模型生成测量曲面的触测路径和触测矢量与实际工件相匹配。

3.如权利要求1所述的一种人工膝关节聚乙烯衬垫体积磨损评估方法，其特征在于：步骤(1)-c)中，将假体衬垫的三维模型导入三坐标测量机，调出PC-DMISCAD软件中的UV扫描命令，在假体衬垫的三维模型上选取所需测量的曲面，依据选定点密度n调整U、V参数后，PC-DMIS CAD软件基于选定的曲面和U、V参数自动生成触测路径和触测矢量，然后依据触测路径和触测矢量测量得到选定曲面的点云数据；该数据为均匀分布在选定曲面上的各个点坐标的实测值和曲面在该点的法向量，将该数据导出为.txt文档格式，即得到测量的原始数据。

4.如权利要求1所述的一种人工膝关节聚乙烯衬垫体积磨损评估方法，其特征在于：步骤(1)-d)中，调出PC-DMIS CAD中的自由扫描命令，选择以导入数据的方式生成触测路径和触测矢量，将得到原始数据读入命令中，来生成触测路径和触测矢量，然后依据触测路径和触测矢量测量得到选定曲面的点云数据；将该数据导出为.txt文档格式，即得到最终测得的点云数据。

5.如权利要求1所述的一种人工膝关节聚乙烯衬垫体积磨损评估方法，其特征在于：步骤(1)-c)中，点密度应小于0.7mm。

6.如权利要求1所述的一种人工膝关节聚乙烯衬垫体积磨损评估方法，其特征在于：步骤(2)-a)中，对磨损后的数据进行优化，包括下述方法：

1)将磨损前后两组点云数据读入MATLAB中，判断两组数据对应点的Z坐标值差值是否在测量误差w；

2)如果测量误差|z1-z2|＜w，z1、z2分别表示磨损前后同一测量点的Z坐标值，则用磨损前该点的测量数据替代磨损后的数据，逐点优化完成后，得到优化的磨损后测量结果。