[發明專利]一種基于有限元分析運算的個性化髖臼重建鋼板預彎方法

有效

• 申請號: 201710407067.0
• 申請日: 2017-06-02
• 公開（公告）號: CN106991720B
• 公開（公告）日: 2020-02-14
• 發明（設計）人: 黃文華;楊洋;歐陽漢斌;謝普生;鄧羽平;譚晉川;王勉
• 申請（專利權）人: 南方醫科大學
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00;G06F30/23
• 代理公司: 11350 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 趙蕊紅

一種基于有限元分析運算的個性化髖臼重建鋼板預彎方法，包括如下步驟：(1)髖臼模型三維重建；(2)髖臼模型實體化；(3)髖臼模型實體化；(4)有限元軟件前處理；(5)分析運算模擬預彎，預彎鋼板模型通過工藝加工成型作為成品鋼板。本發明的一種基于有限元分析運算的個性化髖臼重建鋼板預彎方法，在現有內固定植入物產品體系下，通過數值模擬，借助有限元分析運算模擬鋼板預彎，其簡化了設計流程，提供符合患者病情的個性化預彎數字鋼板。

技術領域

本發明涉及數字醫學技術領域，特別是涉及一種基于有限元分析運算的個性化髖臼重建鋼板預彎方法。

背景技術

骨折切開復位內固定術，因其能在直視情況盡可能的對骨折塊的進行解剖復位，且在內固定系統的支持下，能早期進行功能鍛煉有利于病情恢復，是復雜骨折、保守治療不佳的首選。

在內固定手術方案實施過程中，選擇合適的內固定植入物是確保內固定方案合理性的關鍵因素之一。但是，由于患者病情的復雜性、個體解剖結構的差異性，一定程度上決定了現有內固定產品體系并不能完全滿足個體的需要，為保證內固定植入物與相應骨的解剖形態良好地匹配，對其進行一定程度的預彎是有必要的。

常規的骨科手術中，醫生需反復對鋼板進行處理并與復位后的骨骼進行比對，對于手術執行者而言，依靠主觀臆測進行“二次塑形”的過程充滿著不可控的因素，為此，需借助影像設備反復進行校正，對于年輕的醫師更具挑戰。而相應的手術時間延長、X射線過多地暴露對于對患者的健康有著潛在不良影響。

隨著數字醫學輔助技術的發展，借助3D打印技術，可真實再現病變部位情況，于體外就可根據真實比例的骨折模型，進行骨折塊的復位、鋼板預彎以及螺釘置入的選擇，這無疑減少了術中實時設計的時間，也滿足了個性化精準治療的目的。其不足之處在于，以上均是以鋼板的“冷變形”為主，對于鋼板力學性能的影響是不能忽略的。

另有學者通過對骨性結構的解剖測量或結合逆向工程技術，通過影像反求得出骨骼關鍵解剖輪廓參數，并以此設計出相應匹配的鋼板CAD模型，并借助增材制造技術完成實體加工成型，從設計之初，就綜合考慮了骨性結構的解剖差異，將“成型”與“預彎”一體融入了設計之中。但其設計流程復雜、制作周期長，從醫療實際供求考慮，該技術的應用選擇有限。

因此，提供一種基于有限元分析運算的個性化髖臼重建鋼板預彎方法以克服現有技術不足甚為必要。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于有限元分析運算的個性化髖臼重建鋼板預彎方法，設計流程簡單，符合性好。

本發明的上述目的通過以下技術措施實現：

提供一種基于有限元分析運算的個性化髖臼重建鋼板預彎方法，包括如下步驟：

(1)髖臼模型三維重建

采集髖部的薄層CT影像數據以Dicom格式導入醫學三維重建軟件Mimics中，三維重建完成髖臼三維建模，并對髖臼后壁進行虛擬切割，模擬髖臼后壁骨折；

(2)髖臼模型實體化

將步驟(1)中的髖臼完整模型文件以stl格式導入逆向工程軟件Geomagic進行處理，并轉化成stp格式髖臼實體模型文件，后續有限元分析備用；

(3)髖臼模型實體化

參考髖臼重建鋼板實體，在UG軟件中繪制出其數值模型，導入步驟(2)髖臼實體模型文件，并以其為參考，通過移動功能，將中間孔對準髖臼后壁骨折塊，長軸對準其弧形后壁，調整重建鋼板的空間位置以此模擬現實手術鋼板置放位置，將調整位置后的鋼板以stp格式文件導出；

(4)有限元軟件前處理