[發(fā)明專利]椎體假體的加工方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011568895.0
• 申請日: 2020-12-25
• 公開（公告）號: CN112690932B
• 公開（公告）日: 2023-07-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 石小龍;魏崇斌;鄒達(dá)
• 申請（專利權(quán)）人: 北京愛康宜誠醫(yī)療器材有限公司
• 主分類號: A61F2/30
• 分類號: A61F2/30;A61F2/44;B22F10/25;B22F10/28;B22F3/105;B22F10/31;B22F10/64;B22F10/66;B22F10/62;B22F3/15;C25D11/26;B33Y10/00;B33Y50/02;B33Y80/00
• 代理公司: 北京康信知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11240
• 代理人: 鄒秋爽

本發(fā)明提供了一種椎體假體的加工方法包括：得到包含椎體的模型和椎間盤的模型的第一組合結(jié)構(gòu)并獲取第一應(yīng)力分布和第一平均位移；建立選定材質(zhì)的孔隙率和彈性模量之間的函數(shù)關(guān)系；根據(jù)函數(shù)關(guān)系得到多個(gè)彈性模量，并得到多個(gè)第二組合結(jié)構(gòu)并獲取第二應(yīng)力分布和第二平均位移。比較第一應(yīng)力分布與每個(gè)第二應(yīng)力分布，比較第一平均位移和每個(gè)第二平均位移，確定椎體假體最終模型，并得到椎體假體最終模型的彈性模量；將椎體假體最終模型的彈性模量帶入函數(shù)關(guān)系中，得到最終孔隙率，進(jìn)而得到椎體假體。本申請的技術(shù)方案有效地解決了相關(guān)技術(shù)中的椎體假體模型的調(diào)整過程復(fù)雜，設(shè)計(jì)難度較大的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種椎體假體的加工方法。

背景技術(shù)

椎體腫瘤、嚴(yán)重粉碎性骨折以及某些炎癥，常引起椎體的破壞，并有可能導(dǎo)致脊髓、神經(jīng)損害或出現(xiàn)椎體的塌陷以及脊柱的畸形。神經(jīng)功能障礙或者畸形常需要行椎體假體置換來恢復(fù)脊柱的穩(wěn)定性。椎體假體置換可以有效撐開椎間隙，對恢復(fù)滿意的椎節(jié)高度、生理曲度、矯正屈曲畸形以及恢復(fù)椎管容量有重要意義。

在臨床椎體假體置換術(shù)中，椎體假體的大小、形狀等宏觀結(jié)構(gòu)與術(shù)中神經(jīng)損傷、植入穩(wěn)定性以及長期融合效果密切相關(guān)。但是，因?yàn)榛颊唧w內(nèi)力學(xué)環(huán)境個(gè)性化差異較大，標(biāo)準(zhǔn)化、批量化、序列化生產(chǎn)的椎體假體與人體的相互作用難以最優(yōu)化，尤其是針對骨質(zhì)疏松患者，導(dǎo)致椎體假體植入體內(nèi)后，發(fā)生沉降、疲勞失效等問題。

在相關(guān)技術(shù)中，針對椎體假體的設(shè)計(jì)，通常包括以下步驟：

1、構(gòu)建脊柱的有限元模型；

2、將構(gòu)建的有限元模型進(jìn)行模擬生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)；

3、根據(jù)椎體假體所承受的應(yīng)力分布，調(diào)整椎體假體尺寸或位置，得到最符合脊柱生物力學(xué)的椎體假體模型。

上述的步驟中，工作人員只能夠依據(jù)經(jīng)驗(yàn)對椎體假體模型進(jìn)行調(diào)整，這樣會導(dǎo)致調(diào)整過程復(fù)雜，設(shè)計(jì)難度較大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于提供一種椎體假體的加工方法，以解決相關(guān)技術(shù)中的在椎體假體的設(shè)計(jì)中，椎體假體模型的調(diào)整過程復(fù)雜，設(shè)計(jì)難度較大的問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種椎體假體的加工方法，包括：步驟S10：得到包含椎體的模型和椎間盤的模型的第一組合結(jié)構(gòu)；步驟S20：獲取第一組合結(jié)構(gòu)的第一應(yīng)力分布和第一平均位移；步驟S30：建立選定材質(zhì)的孔隙率和彈性模量之間的函數(shù)關(guān)系；步驟S40：根據(jù)函數(shù)關(guān)系得到多個(gè)彈性模量，根據(jù)多個(gè)彈性模量得到多個(gè)第二組合結(jié)構(gòu)，每個(gè)第二組合結(jié)構(gòu)包含椎體的模型和椎體假體中間模型，椎體假體中間模型由選定材質(zhì)制成；步驟S50：獲取每個(gè)第二組合結(jié)構(gòu)的第二應(yīng)力分布和第二平均位移；步驟S60：將第一應(yīng)力分布與每個(gè)第二應(yīng)力分布進(jìn)行比較以及將第一平均位移和每個(gè)第二平均位移進(jìn)行比較，當(dāng)?shù)谝粦?yīng)力分布和其中一個(gè)第二應(yīng)力分布的比較結(jié)果以及第一平均位移和其中一個(gè)第二平均位移的比較結(jié)果同時(shí)滿足第一預(yù)設(shè)條件時(shí)，確定滿足第一預(yù)設(shè)條件的第二組合結(jié)構(gòu)中的椎體假體中間模型為椎體假體最終模型，并得到椎體假體最終模型的彈性模量；步驟S70：將椎體假體最終模型的彈性模量帶入函數(shù)關(guān)系中，得到最終孔隙率，根據(jù)最終孔隙率加工得到椎體假體。

進(jìn)一步地，函數(shù)關(guān)系為：Y＝23143n²-46210n+23043.1；其中，Y為彈性模量，n為孔隙率，n滿足40％＜n＜90％。

進(jìn)一步地，步驟S10包括：步驟S11：通過CT對人體腰椎進(jìn)行掃描；步驟S12：將掃描的結(jié)果導(dǎo)入圖像處理軟件中，得到包含椎體的模型和椎間盤的模型的第一組合結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步地，比較第一應(yīng)力分布和第二應(yīng)力分布以及第一平均位移和第二平均位移的步驟包括：比較第一應(yīng)力分布和第二應(yīng)力分布之間是否滿足第二預(yù)設(shè)條件，并且比較第一平均位移和第二平均位移之間的差值是否滿足第三預(yù)設(shè)條件。