[发明专利]骨折和关节置换患者固定钢板制作方法

权利要求书

1.一种骨折和关节置换患者固定钢板制作方法，其特征在于，

根据受伤部位具有对称性结构和无对称性结构分两种钢板制作方法：

对于有对称性结构的，采集正常部位以及受伤部位CT图像，通过正常部位的CT图像反推骨折部位所需钢板模型，并通过3D打印技术快速生产相适应的钢板模具；依次包括数据采集模块、逆向反推模块、计算校核模块、3D打印模块；云端服务平台与3D打印模块钢板制作数据共享；

对于无对称性结构的，再分为长期佩戴和短期佩戴两种情况，长期佩戴的系统依次包括数据采集模块、三维实体构建模块、有限元分析力学模块、计算校核模块、钢板制作模块、强度验证模块和与强度验证模块通过无线传输系统或通讯相连的云端服务平台；短期佩戴的系统依次包括数据采集模块、三维实体构建模块、有限元分析力学模块、计算校核模块、钢板制作模块和与钢板制作模块通过无线传输系统或通讯相连的云端服务平台；

所述计算校核模块通过对模型应力、强度、螺栓预紧力计算校核，对模型进行不断优化更改直至最佳。

2.根据权利要求1所述骨折和关节置换患者固定钢板制作方法，其特征在于，对于受伤部位无对称性结构制作钢板，所述数据采集模块包括医学影像扫描仪器，医学影像扫描仪器获取患者受伤部位数据如CT图像或MRI图像；所述数据采集模块收集的数据包括患者年龄，体重，身高等人体基本数据外还包含医学影像扫描仪器扫描获得的受伤部位数据，通过采集的大数据，对数据分成不同骨折类型或不同关节置换类型、不同年龄段上传至云端服务平台，根据不同年龄段和关节置换类型、骨折类型分类存储CT图像。

3.根据权利要求1或2所述骨折和关节置换患者固定钢板制作方法，其特征在于，对于受伤部位无对称性结构制作钢板，所述三维实体构建模块：将数据采集模块得到的CT图像数据导入软件进行三维实体重建，得到的3D模型，3D模型再导入工程软件中，在工程软件中设计出不同骨折类型情况或关节置换情况的不同钢板样式和螺钉数目，并对其与患者伤处3D模型进行组装；将不同关节置换类型、骨折类型下组装好的模型依次单独导入到Geomagic优化软件进行曲面优化，通过去除特征、简化、删除钉状物、网格医生、精确曲面、拟合曲面步骤得到NURBS曲面，存储为iges格式，再将存储的iges格式文件导入Hypermesh软件进行网格划分，存储为inp格式。

4.根据权利要求3所述骨折和关节置换患者固定钢板制作方法，其特征在于，对于受伤部位无对称性结构制作钢板，所述有限元分析力学模块：将三维实体构建模块网格划分后得到的inp文件最后导入到Abaqus或Ansys软件，对模型施加力，模拟出在不同步态和静止状态下的应力状况，得到应力云图然后将所得到的力学分析结果通过无线传输或通讯连接传输到云服务平台，所述云服务平台特有的云端处理器通过比对外部数据最新的研究进展以及医学算法给出对模型的指导，确定钢板长度，进钉部位及方向，螺钉孔数，不断完善模型，并返回工程软件中进行改善，重复上述操作，不断优化，直到在有限元分析力学阶段得到最佳的应力云图。

5.根据权利要求4所述骨折和关节置换患者固定钢板制作方法，其特征在于，对于受伤部位无对称性结构制作钢板，所述钢板制作模块拟采用数控机床加工生产或其他快速成型加工方法对不同类型不同年龄段得出的系列钢板模型进行生产，在有限元分析力学模块中模拟出的最佳系列模型，将确定好的钢板长度、进钉部位及方向、螺钉孔数送到数控中心，利用快速成型技术制备出系列钢板。

6.根据权利要求1所述骨折和关节置换患者固定钢板制作方法，其特征在于，对于受伤部位无对称性结构制作钢板，所述强度验证模块包括计算和实验两部分，计算包括通过力学公式对螺栓预紧力、钢板压力进行计算，得出关于模型强度的计算公式；实验包括当需要生产一批量的钢板在疲劳试验机模拟钢板疲劳性试验，对于已经确定了材质和连接结构的钢板，其影响疲劳强度的原因主要为荷载重复作用次数和疲劳应力比值；对于受伤部位有对称性结构的，3D打印生产的钢板如用于长期佩戴，则与前相同需要进行强度验证。

7.根据权利要求6所述骨折和关节置换患者固定钢板制作方法，其特征在于，通过钢板上设置的具有生物相容性的压力传感器和外置三轴加速度传感器判断钢板受力情况，并将检测出的数据通过无线传输系统返回云端服务平台，通过所述强度验证模块得出的钢板寿命进行对比，给出患者需要更换钢板的时间。