[發明專利]調節膝關節假體的方法及裝置

有效

• 申請號: 201811216930.5
• 申請日: 2018-10-18
• 公開（公告）號: CN109157306B
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發明（設計）人: 李新宇;魏崇斌;陳博
• 申請（專利權）人: 北京愛康宜誠醫療器材有限公司
• 主分類號: A61F2/30
• 分類號: A61F2/30;A61F2/38;A61F2/46
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 趙囡囡;董文倩

1.一種調節膝關節假體的方法，其特征在于，包括：

獲取當前膝關節假體的髁曲面接觸區域的接觸數據，其中，所述接觸數據至少包括：接觸應力和接觸面積；

獲取目標對象的膝關節假體彎曲角度；

依據所述接觸數據和所述膝關節假體彎曲角度，確定是否對所述當前膝關節假體的曲面曲率進行調節；

其中，在對所述當前膝關節假體的曲面曲率進行調節的過程中，所述方法還包括：基于目標調節原則對所述曲面曲率進行調節，其中，所述目標調節原則為：接觸應力最小化；

確定所述接觸數據是否滿足所述膝關節假體彎曲角度的要求包括；在所述接觸數據不滿足所述膝關節假體彎曲角度的要求的情況下，確定對所述當前膝關節假體的曲面曲率進行調節；在所述接觸數據滿足所述膝關節假體彎曲角度的要求的情況下，確定無需對所述當前膝關節假體的曲面曲率進行調節。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述曲面曲率至少包括：所述當前膝關節假體的股骨假體組件的髁曲面接觸區域的第一曲面曲率、所述當前膝關節假體的脛骨假體組件的髁曲面接觸區域的第二曲面曲率。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，獲取當前膝關節假體的髁曲面接觸區域的接觸數據包括：

獲取所述目標對象的步態信息，以及所述當前膝關節假體的關節面幾何信息和材料屬性數據，其中，所述步態信息至少包括：關節作用力和關節彎曲角度；

基于所述關節彎曲角度確定所述髁曲面接觸區域；

依據所述關節面幾何信息確定所述髁曲面接觸區域的第一曲率半徑和第二曲率半徑，其中，所述第一曲率半徑為所述股骨假體組件的曲率半徑，所述第二曲率半徑為所述脛骨假體組件的曲率半徑；

基于所述關節作用力、所述第一曲率半徑、所述第二曲率半徑和所述材料屬性數據，計算得到所述接觸數據。

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述材料屬性數據至少包括：彈性模量和泊松比；通過如下公式計算得到所述接觸數據：

；

其中，為所述第一曲率半徑，為所述第二曲率半徑，為所述關節作用力，為所述股骨假體組件的彈性模量，為所述脛骨假體組件的彈性模量，為所述股骨假體組件的泊松比，為所述脛骨假體組件的泊松比，為所述接觸應力，為用于計算所述接觸面積的接觸圓半徑。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在確定對所述當前膝關節假體的曲面曲率進行調節之后，所述方法還包括：

基于對所述當前膝關節假體的曲面曲率的調節結果，確定目標膝關節假體的假體組件復雜髁曲面；

依據所述目標對象的膝關節掃描數據，確定所述目標膝關節假體的其他部分，其中，所述其他部分為所述目標膝關節假體中除所述假體組件復雜髁曲面之外的部分；

組合所述假體組件復雜髁曲面和所述其他部分，得到所述目標膝關節假體。

6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，依據金屬3D打印技術或者依據多軸數控機床加工技術，形成所述假體組件復雜髁曲面。

7.一種調節膝關節假體的裝置，其特征在于，包括：

第一獲取模塊，用于獲取當前膝關節假體的髁曲面接觸區域的接觸數據，其中，所述接觸數據至少包括：接觸應力和接觸面積；

第二獲取模塊，用于獲取目標對象的膝關節假體彎曲角度；

確定模塊，用于依據所述接觸數據和所述膝關節假體彎曲角度，確定是否對所述當前膝關節假體的曲面曲率進行調節；

在對所述當前膝關節假體的曲面曲率進行調節的過程中，所述裝置還用于基于目標調節原則對所述曲面曲率進行調節，其中，所述目標調節原則為：接觸應力最小化；

其中，所述確定模塊還用于確定所述接觸數據是否滿足所述膝關節假體彎曲角度的要求包括；在所述接觸數據不滿足所述膝關節假體彎曲角度的要求的情況下，確定對所述當前膝關節假體的曲面曲率進行調節；在所述接觸數據滿足所述膝關節假體彎曲角度的要求的情況下，確定無需對所述當前膝關節假體的曲面曲率進行調節。