[發(fā)明專利]一種鎖定接骨板剛度個性化設計獲取方法

有效

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• 申請日: 2020-02-06
• 公開（公告）號: CN111368399B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發(fā)明（設計）人: 歐陽漢斌;鐘環(huán);楊洋;黃文華;黃解元;陳海聰;馮柏林
• 申請（專利權）人: 廣東醫(yī)科大學附屬醫(yī)院
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06T17/00;G16H30/20
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 趙蕊紅

一種鎖定接骨板剛度個性化設計獲取方法，利用拓撲優(yōu)化方法，在鎖定接骨板的結構方面對內固定剛度進行定向調控，獲得滿足剛度個性化需求的鎖定接骨板。具體通過如下步驟進行：(1)骨骼斷層數(shù)據(jù)掃描和三維重建；(2)骨骼模型實體化；(3)初始接骨板的設計與內固定裝配；(4)初始接骨板內固定的有限元分析；(5)剛度個性化接骨板的拓撲優(yōu)化設計；(6)接骨板方案的提取與重設計，得到剛度個性化的接骨板定型設計。本發(fā)明的鎖定接骨板剛度個性化設計獲取方法能夠得到與個體適應剛度的鎖定接骨板。

技術領域

本發(fā)明涉及醫(yī)療器械技術領域，特別是涉及一種鎖定接骨板剛度個性化設計獲取方法。

背景技術

隨著對骨折愈合認識的加深，人們開始重視愈合過程中的生物學特性，學者們開始主張遵循生物學固定的原則來對骨折進行治療。其理念中對于生物力學因素考慮，主要是通過彈性固定來增加骨折區(qū)域微動的水平，并轉化為骨痂的應變刺激，從而促使骨痂組織的分化和生長，進而在后期以骨痂礦化塑形的形式重構骨組織的連續(xù)性。由于二期愈合后期骨痂的塑形和重建相比一期愈合具有更高的修復強度，除了關節(jié)內骨折以外，二期愈合被更多地認為是骨折愈合的最佳形式。為此，生物學固定原則從理論、技術方面為骨折的治療帶來了更多的選擇，而鎖定接骨板技術正是其應用的典型例子。

鎖定接骨板是骨折治療過程中使用的一個重要的醫(yī)療器械。隨著鎖定接骨板技術的普及應用，在骨折治療的過程中存在的問題也逐步突顯出來，植入物斷裂失效、骨不連、螺釘切割等問題也同樣出現(xiàn)在骨折的鎖定接骨板的應用過程中。

鎖定接骨板的剛度匹配實際使用情形，是對鎖定接骨板提出的更高的要求。

為了達到理想的固定效果，不少學者針對鎖定接骨板的固有特性進行了改良。在材料學方面，選用與人體骨骼彈性模量更為接近的醫(yī)用材料來制造內固定植入物，可有效解決金屬材料和骨骼材料之間的彈性模量不匹配的問題，從而降低骨折內固定的應力遮擋效應。然而，考慮到材料的制備性、力學特性和生物相容性等因素，符合應用需求的可選材料極其有限，目前為止尚無理想的解決方案。在接骨板的應用技術方面，不少學者提出了“長接骨板、少螺釘”的應用原則以降低鎖定接骨板的結構剛度，這在一定程度上降低了植入物的斷裂失效風險并促進了骨痂的微動刺激。然而這一技術在實際應用過程中難以進行實際操作，僅僅是指導理念，因此存在著一定的骨折固定失穩(wěn)的風險。

因此，針對現(xiàn)有技術不足，提供一種鎖定接骨板剛度個性化設計獲取方法以克服現(xiàn)有技術不足甚為必要。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于避免現(xiàn)有技術的不足之處而提供一種鎖定接骨板剛度個性化設計獲取方法，該鎖定接骨板剛度個性化設計獲取方法能夠得到與個體適應剛度的鎖定接骨板。

本發(fā)明的上述目的通過如下技術手段實現(xiàn)。

提供一種鎖定接骨板剛度個性化設計獲取方法，利用拓撲優(yōu)化方法，在鎖定接骨板的結構方面對內固定剛度進行定向調控，獲得滿足剛度個性化需求的鎖定接骨板。

優(yōu)選的，上述的鎖定接骨板剛度個性化設計獲取方法，通過如下步驟進行：

(1)骨骼斷層數(shù)據(jù)掃描和三維重建

根據(jù)擬設計的接骨板對應的骨骼，采集相應部位骨骼的CT薄層掃描數(shù)據(jù)，以DICOM圖像數(shù)據(jù)格式導出，在三維建模軟件中對圖像完成分割和三維重建，得到三維骨骼模型，保存為STL文件格式；

(2)骨骼模型實體化

將步驟(1)獲得的STL文件格式的三維骨骼模型在逆向工程軟件中進行模型表面修飾處理，并構造骨骼外輪廓的NURBS曲面片，最終把曲面模型擬合為實體模型；

(3)初始接骨板的設計與內固定裝配