[發明專利]一種變密度多孔結構的全下頜骨假體成形方法

有效

• 申請號: 202010531474.4
• 申請日: 2020-06-11
• 公開（公告）號: CN111759541B
• 公開（公告）日: 2023-05-09
• 發明（設計）人: 于永澤;何江濤;董蓉樺;王樂
• 申請（專利權）人: 北京航天控制儀器研究所
• 主分類號: A61F2/28
• 分類號: A61F2/28
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 胡健男

1.一種變密度多孔結構的全下頜骨假體成形方法，其特征在于步驟如下：

(1)針對損傷的下頜骨，分別獲取頭部CT和MRI數據，根據頭部CT和MRI數據，提取頭部CT中下頜骨特征圖像和MRI數據中下頜骨特征圖像，分別建立下頜骨骨結構三維模型和下頜骨關節軟骨和韌帶、肌肉組織三維模型；對下頜骨骨結構三維模型和下頜骨關節軟骨和韌帶、肌肉組織三維模型進行三維圖像融合，得到損傷下頜骨的三維重構模型；根據損傷下頜骨三維重構模型中完好部分的結構特征，對受損下頜骨三維重構模型進行修復，得到完整的全下頜骨三維重構模型；

(2)根據頭部MRI數據，獲取下頜骨肌肉附著點、纖維方向；在步驟(1)完整的全下頜骨三維重構模型上施加肌肉受力載荷的大小和方向，在不同牙齒區域施加正常咬合力載荷，在下頜骨左右的關節位置分別施加鉸鏈約束模擬下頜骨與上頜骨的連接和活動關系，得到下頜骨生物力學模型，通過有限元分析，得出下頜骨應力分布情況，包括：受拉應力作用區域和受壓應力作用區域；

(3)根據步驟(2)的下頜骨應力分布情況，以步驟(1)的下頜骨骨結構三維模型為優化設計對象，以圓形孔為填充單元，對受拉應力作用區域以天然骨模量為目標進行孔密度優化，對受壓應力作用區域以最小化質量為目標進行孔密度優化，此即為全下頜骨變密度孔結構的拓撲優化原則，最終得到具有變密度多孔結構的全下頜骨假體模型；

(4)根據步驟(3)具有變密度多孔結構的全下頜骨假體模型，采用激光選取融化3D打印成形工藝，對鈦合金粉末進行加工，得到成形的變密度多孔結構的全下頜骨假體原型；

(5)對成形的變密度多孔結構的全下頜骨假體原型進行清理、退火熱處理、線切割及去支撐、噴砂、打磨處理，得到最終的變密度多孔結構的全下頜骨假體。

2.根據權利要求1所述的一種變密度多孔結構的全下頜骨假體成形方法，其特征在于：下頜骨，包括：下頜骨骨結構、顳骨關節窩和關節盤。

3.根據權利要求1所述的一種變密度多孔結構的全下頜骨假體成形方法，其特征在于：損傷的下頜骨，具體要求為：包括關節在內的一側下頜骨不超過中線的任意長度的缺損。

4.根據權利要求1所述的一種變密度多孔結構的全下頜骨假體成形方法，其特征在于：CT數據，是指通過計算機斷層掃描(Comouted?Tomography,CT)技術獲得的患者頭部圖像數據。

5.根據權利要求1所述的一種變密度多孔結構的全下頜骨假體成形方法，其特征在于：MRI數據，是指通過核磁共振成像(Magnetic?Resonance?Imaging,MRI)技術獲得的患者頭部圖像數據。

6.根據權利要求1所述的一種變密度多孔結構的全下頜骨假體成形方法，其特征在于：最終的變密度多孔結構的全下頜骨假體，為解剖形態與力學性能相似度高的全下頜骨假體。

7.根據權利要求1所述的一種變密度多孔結構的全下頜骨假體成形方法，其特征在于：作為填充單元的圓形孔，其直徑范圍為0.5～2mm。

8.根據權利要求1所述的一種變密度多孔結構的全下頜骨假體成形方法，其特征在于：以步驟(1)的下頜骨骨結構三維模型為優化設計對象，以圓形孔為填充單元，對受拉應力作用區域以天然骨模量為目標進行孔密度優化，對受壓應力作用區域以最小化質量為目標進行孔密度優化，此即為全下頜骨變密度孔結構的拓撲優化原則，最終得到具有變密度多孔結構的全下頜骨假體模型，是指：在步驟(1)的下頜骨骨結構三維模型上填入變密度的圓形孔作為填充單元；填入變密度的圓形孔的原則為：設定天然骨模量對應的孔密度，對受拉應力作用區域以天然骨模量為目標，按照天然骨模量對應的孔密度，進行圓形孔填充，實現孔密度優化；設定最小化質量對應的孔密度，對受壓應力作用區域以最小化質量為目標，進行圓形孔填充，實現孔密度優化。