[發(fā)明專利]一種骨科內(nèi)植物優(yōu)化的方法、裝置、電子設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110406442.6
• 申請(qǐng)日: 2021-04-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113284569A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-08-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高相勝;趙宇航;李紫茜;王辰露;郭子源;王琦;劉成才
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G16C60/00
• 分類號(hào): G16C60/00;G06F30/23;G06T17/20
• 代理公司: 北京路浩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 王宇楊

1.一種骨科內(nèi)植物優(yōu)化的方法，其特征在于，包括：

獲取人體股骨三維模型；

根據(jù)所述人體股骨三維模型建立對(duì)應(yīng)的內(nèi)植物三維模型；

將所述人體股骨三維模型和內(nèi)植物三維模型進(jìn)行嵌入處理，獲取完整的股骨內(nèi)植物三維模型；

對(duì)所述股骨內(nèi)植物三維模型進(jìn)行參數(shù)設(shè)置及優(yōu)化處理，獲取所述股骨內(nèi)植物三維模型的各個(gè)目標(biāo)節(jié)段的等效彈性模量的最優(yōu)解，并驗(yàn)證所述最優(yōu)解；

根據(jù)所述最優(yōu)解對(duì)所述各個(gè)目標(biāo)節(jié)段的多孔結(jié)構(gòu)進(jìn)行尺寸優(yōu)化，獲取符合所述最優(yōu)解的具有彈性模量梯度的多孔結(jié)構(gòu)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的骨科內(nèi)植物優(yōu)化的方法，其特征在于，將所述人體股骨三維模型和內(nèi)植物三維模型進(jìn)行嵌入處理，獲取完整的股骨內(nèi)植物三維模型之前，包括：

對(duì)所述內(nèi)植物三維模型進(jìn)行分段處理；

其中，將所述內(nèi)植物切分為8個(gè)節(jié)段。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的骨科內(nèi)植物優(yōu)化的方法，其特征在于，所述對(duì)所述股骨內(nèi)植物三維模型進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，包括：

對(duì)所述股骨內(nèi)植物三維模型進(jìn)行材料設(shè)置、網(wǎng)格劃分、接觸設(shè)置、約束設(shè)置、載荷加載和求解設(shè)置，獲取所述股骨內(nèi)植物三維模型的初始應(yīng)力分布。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的骨科內(nèi)植物優(yōu)化的方法，其特征在于，所述對(duì)所述股骨內(nèi)植物三維模型進(jìn)行優(yōu)化處理，包括：

獲取所述股骨內(nèi)植物三維模型中股骨外表面七個(gè)格恩分區(qū)的初始應(yīng)力和七個(gè)內(nèi)植物目標(biāo)節(jié)段對(duì)應(yīng)的等效彈性模量；

將獲取的所述初始應(yīng)力和所述等效彈性模量進(jìn)行參數(shù)化建模，得到參數(shù)化模型；

將所述參數(shù)化模型導(dǎo)入響應(yīng)面優(yōu)化模塊中，并對(duì)所述參數(shù)化模型進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)，獲取響應(yīng)面模型；

基于多目標(biāo)遺傳優(yōu)化算法對(duì)所述響應(yīng)面模型進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，獲取所述各個(gè)目標(biāo)節(jié)段的等效彈性模量最優(yōu)解。

其中，通過(guò)獲取所述試驗(yàn)設(shè)計(jì)的樣本點(diǎn)數(shù)和相關(guān)函數(shù)確定所述響應(yīng)面模型。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的骨科內(nèi)植物優(yōu)化的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述最優(yōu)解對(duì)所述各個(gè)目標(biāo)節(jié)段的初始多孔結(jié)構(gòu)進(jìn)行尺寸優(yōu)化，包括：

獲取所述股骨內(nèi)植物三維模型中的各個(gè)目標(biāo)節(jié)段內(nèi)植物的初始多孔結(jié)構(gòu)；

將各個(gè)目標(biāo)節(jié)段內(nèi)植物中需要調(diào)節(jié)的初始多孔結(jié)構(gòu)的尺寸和等效彈性模量參數(shù)化；

基于序列二次規(guī)劃法對(duì)參數(shù)化處理后的所述初始多孔結(jié)構(gòu)進(jìn)行尺寸優(yōu)化，獲取符合所述最優(yōu)解的具有彈性模量梯度的多孔結(jié)構(gòu)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的骨科內(nèi)植物優(yōu)化的方法，其特征在于，在所述對(duì)所述股骨內(nèi)植物三維模型進(jìn)行參數(shù)設(shè)置及優(yōu)化處理之前，該方法還包括：

對(duì)所述股骨內(nèi)植物三維模型的股骨外表面進(jìn)行曲面光滑處理，獲取表面光滑的股骨內(nèi)植物三維模型。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的骨科內(nèi)植物優(yōu)化的方法，其特征在于，所述獲取人體股骨三維模型，包括：

獲取股骨模型，所述股骨模型通過(guò)掃描人體得到；

在所述股骨模型的股骨皮質(zhì)骨內(nèi)部建立與股骨松質(zhì)骨屬性相同的骨水泥模型，將所述股骨模型與所述骨水泥模型相互結(jié)合構(gòu)成所述人體股骨三維模型。

8.一種骨科內(nèi)植物優(yōu)化的裝置，其特征在于，包括：

獲取模塊，用于獲取人體股骨三維模型；

建立模塊，用于根據(jù)所述人體股骨三維模型建立對(duì)應(yīng)的內(nèi)植物三維模型；

嵌入模塊，用于將所述人體股骨三維模型和內(nèi)植物三維模型進(jìn)行嵌入處理，獲取完整的股骨內(nèi)植物三維模型；

處理模塊，用于對(duì)所述股骨內(nèi)植物三維模型進(jìn)行參數(shù)設(shè)置及優(yōu)化處理，獲取所述股骨內(nèi)植物三維模型的各個(gè)目標(biāo)節(jié)段的等效彈性模量的最優(yōu)解，并驗(yàn)證所述最優(yōu)解；

優(yōu)化模塊，用于根據(jù)所述最優(yōu)解對(duì)所述各個(gè)目標(biāo)節(jié)段的初始多孔結(jié)構(gòu)進(jìn)行尺寸優(yōu)化，獲取符合所述最優(yōu)解的具有彈性模量梯度的多孔結(jié)構(gòu)。