[发明专利]贴合程度可控的个性化骨板快速设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种贴合程度可控的个性化骨板快速设计方法，属于生物医用假体技术领域。

背景技术

随着交通事故、自然灾害的发生及老龄化社会的深入，骨修复、骨置换的需求越来越多，如何提供安全可靠，且具有良好力学性能的骨植入物已成为亟待解决的临床问题之一。其中，骨板是最常用的骨植入体，在实际临床中具有举足轻重的作用。

目前，传统的骨板大多采用批量生产，仅存在不同的型号和尺寸差别，且形状大多呈规则状，在临床手术过程中需要医生根据实际的需求情况借助钳子、扳手等相关工具进行临时塑形。由于骨板均由金属制成(如钛合金)，手工塑形困难较大，且无法进行复杂形状的精确塑形，从而影响骨板与骨骼修复部位的贴合度，对于骨板的长期固定极为不利。

随着多轴数控机床的发明与增材制造(3D打印)技术的发展，个性化骨板的引入为任意形态的个性化骨板制作提供了契机。如中国发明专利CN 2016103921021、CN2016104073744公开了利用3D打印技术制备人工骨的方法，解决了个性化定制的问题。但仅仅解决制备问题是远远不足的，设计是生产的前提，只有先设计出贴合程度可控、形态多样的骨板，才能进一步利用先进的加工定制设备进行制备。目前，对于起主导作用的骨板设计问题依然存在很多问题，例如，对于不相连的复杂形态骨骼固定时，只能大概根据人体骨骼形态非常低效的设计出大致相配的骨板，无法实现骨板的准确设计，贴合精度不可控，贴合度较低，几何适配性不足，对骨板的牢固固定极为不利，无法保证使用寿命和使用安全性。

发明内容

鉴于上述原因，本发明的目的在于提供一种贴合程度可控的个性化骨板快速设计方法，可快速、准确的设计出与病患骨骼相适配的骨板，贴合程度可控，依该方法制备的骨板植入后固定牢靠，与人体原骨具有较好的力学适配性，能够有效提高骨板的使用寿命及安全性。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种贴合程度可控的个性化骨板快速设计方法，包括：

S1：利用医学影像数据构造病患骨骼的三维模型；

S2：根据病患骨骼的三维模型及该三维模型上需固定骨板的区域范围，生成相适应的参数面片；该参数面片是由彼此相交的若干线条构成的面；

S3：基于病患骨骼的三维模型，将参数面片朝向该三维模型进行蒙皮拉伸处理，形成与该三维模型表面形态相贴合的塑形面片；

S4：对该塑形面片进行修形调整处理，生成具有一定厚度及形态的骨板模型。

所述参数面片的参数设置包括长度、宽度、X轴向网格间距、Y轴向网格间距、交点数量。

所述步骤S3中，设置一定的拉伸深度，使得拉伸的参数面片能够覆盖所述三维模型上需固定骨板的区域范围。

所述步骤S4中，对所述塑形面片进行修形调整处理包括对所述塑形面片先加厚再裁切处理，或是，先裁切再加厚处理。

对所述塑形面片进行加厚处理是指，所述塑形面片与病患骨骼的三维模型的贴合面不作调整，所述塑形面片相对该贴合面的另一面沿远离贴合面的方向加厚，形成具有一定厚度的塑形面体。

对所述塑形面片进行裁切处理是指，根据所述病患骨骼的三维模型上需固定骨板的区域范围，设计相适应的裁切参考面，以该裁切参考面为基准，利用拉伸切除、剪切方式，去除所述塑形面片上不需要的部分，形成具有特定形态的骨板模型，并在该骨板模型基础上设计定位孔。

所述病患骨骼的三维模型可以是一块骨骼的三维模型，也可以是多块骨骼的三维模型，可以是相连在一起的多块骨骼的三维模型，也可以是互不相连的多块骨骼的三维模型。

利用多轴数控机床与增材制造技术，制备所述具有一定厚度及形态的骨板模型。

本发明的优点是：

1、本发明的个性化骨板快速设计方法，通过设置参数面片的各项参数，可精确控制骨板与原骨的贴合程度；

2、本发明的个性化骨板快速设计方法，可以面向复杂、形态各异的骨骼，一次性的形成几何尺寸适配的骨板贴合面，精度高，效率高；

3、本发明的个性化骨板快速设计方法，是在病患骨骼的三维模型基础上，通过蒙皮拉伸形成塑形面片，病患骨骼可以是一块也可以是多块，可以是相连的多块，也可以是不相连的多块，适用范围广；

4、本发明的个性化骨板快速设计方法，蒙皮拉伸范围仅需覆盖需固定骨板的区域范围即可，拉伸方向不限，操作简单、灵活；