[發(fā)明專利]基于葉脈骨架結構的股骨柄假體設計方法

有效

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• 申請日: 2020-12-14
• 公開（公告）號: CN112618111B
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發(fā)明（設計）人: 王淋;郭開今;陳宏亮
• 申請（專利權）人: 徐州醫(yī)科大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;A61F2/30;A61F2/36
• 代理公司: 南京燦爛知識產權代理有限公司 32356
• 代理人: 趙麗

本發(fā)明公開了基于葉脈骨架結構的股骨柄假體設計方法，包括如下步驟：步驟一：構建股骨柄假體主脈；步驟二：在股骨柄假體主脈的基礎上構建股骨柄假體側脈；步驟三：在股骨柄假體主脈和股骨柄假體側脈的基礎上構建股骨柄假體細脈。本發(fā)明將股骨柄假體設計成葉脈骨架結構，并采用流水化方法生成一系列股骨柄假體邊界輪廓關鍵點，進而使得構建出的股骨柄假體邊界與股骨髓腔有較大的貼合性，同時葉脈骨架結構方便了股骨柄假體尺寸和形狀的修改，該方法具簡單、靈活、高效等特點，為骨柄假體設計提供了新方法，對提高髖關節(jié)假體設計質量和效率具有重要意義。

技術領域

本發(fā)明涉及一種基于葉脈骨架結構的股骨柄假體設計方法，屬于計算機輔助分析技術領域。

背景技術

隨著我國社會經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，接受人工髖關節(jié)置換手術的患者越來越多。人工髖關節(jié)假體主要根據(jù)人體髖關節(jié)結構仿制而成，通過將假體的柄部插入到患者的股骨髓腔內，利用頭部與關節(jié)臼或假體金屬杯之間形成旋轉，從而達到緩解疼痛、恢復關節(jié)活動度和改善功能的目的。研究表明，股骨柄假體(特別是近端1/3)與股骨髓腔的良好匹配、充分密合有利于降低峽部的剪切力，增加股骨近端表面的垂直壓力，從而有效避免植入物早期松動、減少術后后遺癥和延長其使用壽命?？梢?，提高股骨柄假體與髓腔的良好匹配是目前關節(jié)外科中一項非常重要的臨床問題。為此，股骨柄假體的設計應盡可能滿足所有人群的要求。然而，人工股骨柄假體多參考正常人的股骨形態(tài)參數(shù)所設計，常常忽略對年齡及疾病等生理、病例因素所造成的股骨髓腔形態(tài)改變。且正常人的國人股骨髓腔特征變化也較大，因此，現(xiàn)有股骨柄假體的形狀和尺寸無法100％覆蓋所有可人群。本發(fā)明給出面向一種基于葉脈骨架結構的股骨柄假體設計方法，通過由遠及近獲取股骨柄假體邊界輪廓關鍵點，擬合生成邊界輪廓線。通過構建葉脈骨架結構，方便股骨柄假體尺寸和形狀的快速修改。該方法具簡單、靈活、高效等特點，為股骨柄假體設計提供了新方法，對提高股骨柄假體與股骨髓腔的匹配性有重要意義。

發(fā)明內容

本發(fā)明所要解決的技術問題是，如何提高股骨柄假體與股骨髓腔的良好匹配，為此本發(fā)明提出一種基于葉脈骨架結構的股骨柄假體設計方法，通過依次構建主脈、側脈和細脈，構建股骨柄假體冠狀面骨架結構。該方法具有簡單、靈活、高效等特點，并且方便股骨柄假體尺寸和形狀的快速修改，為股骨柄假體設計提供了新方法，進而為提高髖關節(jié)置換術提供了基礎。

為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案為：

基于葉脈骨架結構的股骨柄假體設計方法，包括如下步驟：

步驟一：構建股骨柄假體主脈；

步驟二：在股骨柄假體主脈的基礎上構建股骨柄假體側脈；

步驟三：在股骨柄假體主脈和股骨柄假體側脈的基礎上構建股骨柄假體細脈。

步驟一包括：

步驟1a：求橫切面髓腔中心點；從小轉子上20mm處開始，到股骨髓腔峽部，選取一系列關鍵位置，求得橫切面髓腔中心點；所述關鍵位置，指的是，處于所選取的CT圖上的股骨橫斷面位置；

步驟1b：構建股骨髓腔中心線；將步驟1a中髓腔中心點采用插值方法生成股骨髓腔中心線；

步驟1c：構建股骨柄假體主脈；所述股骨柄假體主脈指的是股骨髓腔中心線在冠狀面的投影線。

所述股骨髓腔中心線指的是，從股骨近端到遠端的，由所述橫切面髓腔中心點插值而來的曲線。

步驟二包括：

步驟2a：計算第i關鍵位置處的股骨柄假體主脈的垂直面，記為垂直面_i，計算第i+1關鍵位置處的垂直面，記為垂直面_i+1；

步驟2b：計算垂直面_i與第i關鍵位置的橫切面_i的夾角，記為β；