[发明专利]一种制备髋臼补充材料的方法

说明书

本发明公开了一种制备髋臼补充材料的方法，包括：采集病患髋关节的薄层CT影像数据并创建髋臼与股骨头的三维模型；创建髋臼补充材料三维模型；对髋臼三维模型、股骨头三维模型以及髋臼补充材料三维模型进行有限元分析以获得两种模拟状态下的负重位应力分布分析结果；比较两种负重位应力分布分析结果；对髋臼补充材料三维模型进行多孔化处理；进行修复优化处理；制备修复优化处理后的髋臼补充材料三维模型、髋臼三维模型、股骨头三维模型并基于所制备的髋臼实体、股骨头实体、髋臼补充材料实体进行模拟手术以验证实体间的匹配度。本发明能够有效补充髋臼对股骨头的覆盖不足，解决应力集中的问题。

技术领域

本发明涉及外科医疗器械技术领域，具体的说是涉及一种基于计算机模拟与增材制造技术制备髋臼补充材料的方法。

背景技术

髋臼发育不良是一种骨科常见疾病，其会导致患者髋关节疼痛、活动受限，重者出现跛行，严重影响患者的生活与工作。究其病理机制则是由于髋臼发育异常导致髋臼对股骨头的覆盖面积较小，负重时应力集中，造成关节软骨损伤退变，最终形成骨性关节炎。

目前针对髋臼发育不良主要的治疗方式是采用截骨术与人工全髋关节置换术，如对于较年轻的成人髋关节发育不良的患者来说，如果股骨头与髋臼的吻合度较好，且关节间隙尚存在，可以通过保留髋关节的手术来治疗以纠正髋关节的畸形，改善髋臼对股骨头的包容度，减少应力集中，延缓关节的磨损速度，终止或减缓骨关节炎的发展速度。所述截骨术是通过改变髋臼的位置，增加其对股骨头的覆盖面积来分散应力，但此技术手术难度高，对患者创伤大、风险高，因此此项技术较难推广；而人工全髋关节置换术则适用于60岁以上的人群，如果较年轻的患者被实施了关节置换术，远期将面临二次或多次翻修的问题，存在翻修手术风险极高、临床疗效不确切的问题。据此可知，对于较年轻的髋臼发育不良患者，目前尚没有一种简单有效的方法。

发明内容

鉴于已有技术存在的缺陷，本发明的目的是要提供一种基于计算机模拟与增材制造技术制备髋臼补充材料的方法，通过本方法所制备的材料能够有效补充髋臼对股骨头的覆盖不足，从力学角度有效地解决了髋臼对股骨头的覆盖面积较小进而导致应力集中的问题，从而终止或延缓疾病的发展。

为了实现上述目的，本发明的技术方案：

一种制备髋臼补充材料的方法，其特征在于：所述髋臼补充材料是用于增加髋臼对股骨头的覆盖面积以治疗发育不良的髋臼，所述方法包括以下步骤：

步骤1、采集病患髋关节的薄层CT影像数据并基于所述薄层CT影像数据创建髋臼与股骨头的三维模型；

步骤2、创建髋臼补充材料三维模型；在所述髋臼补充材料三维模型上同步创建若干相应的螺钉模型，对所述髋臼三维模型与股骨头三维模型进行修复补充处理，即依据不同的角度确认三维模型中髋臼对股骨头的包容度是否满足设定值，保证各个所设定的角度对应的髋臼对股骨头的包容程度值均大于75％，在创建髋臼补充材料三维模型后将髋臼模型、股骨头模型、髋臼补充材料模型、螺钉模型以stl和iges两种格式文件导出；对所述股骨头三维模型进行修复补充处理还包括对所述股骨头三维模型进行扩增以获取髋臼补充材料模型对应的建模补充参数即对股骨头三维模型进行扩增处理，基于上述股骨头三维模型进行修复补充处理后，获取髋臼模型与髋臼原模型差异参数即可分割出所需要的髋臼补充材料模型；

步骤3、对髋臼三维模型、股骨头三维模型以及髋臼补充材料三维模型进行有限元分析，以获得髋臼修复之前以及髋臼修复之后两种模拟状态下的负重位应力分布分析结果；

步骤4、比较两种负重位应力分布分析结果，若髋臼修复之后所对应的负重位应力分布分析结果符合所设定的应力分布均匀条件，则进行下一步；否则则返回步骤2重新创建髋臼补充材料三维模型；