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

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• 申請日: 2021-04-15
• 公開（公告）號: CN113284569A
• 公開（公告）日: 2021-08-20
• 發(fā)明（設計）人: 高相勝;趙宇航;李紫茜;王辰露;郭子源;王琦;劉成才
• 申請（專利權）人: 北京工業(yè)大學
• 主分類號: G16C60/00
• 分類號: G16C60/00;G06F30/23;G06T17/20
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權代理有限公司 11002
• 代理人: 王宇楊

本發(fā)明提供一種骨科內(nèi)植物優(yōu)化的方法、裝置、電子設備及存儲介質(zhì)，該方法包括：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應的內(nèi)植物三維模型；將所述人體股骨三維模型和內(nèi)植物三維模型進行嵌入處理，獲取完整的股骨內(nèi)植物三維模型；對所述股骨內(nèi)植物三維模型進行參數(shù)設置及優(yōu)化處理，獲取所述股骨內(nèi)植物三維模型的各個目標節(jié)段的最優(yōu)解，并驗證所述最優(yōu)解；根據(jù)所述最優(yōu)解對所述各個目標節(jié)段的多孔結構進行尺寸優(yōu)化，獲取符合所述最優(yōu)解的多孔結構。本發(fā)明通過對內(nèi)植物進行優(yōu)化后得到的具有材料性能梯度的多孔結構，能夠在保證強度的同時盡可能的削弱股骨應力遮蔽效應，提高了內(nèi)植物植入的成功率。

技術領域

本發(fā)明涉及醫(yī)療器械技術領域，更具體地說，涉及一種骨科內(nèi)植物優(yōu)化的方法、裝置、電子設備及存儲介質(zhì)。

背景技術

隨著我國社會逐漸向老齡化方向發(fā)展，老年股骨頸骨折疾病的發(fā)病率逐年上升。根據(jù)相關臨床報告指出，將人工髖關節(jié)置換術應用于老年股骨頸骨折疾病的臨床治療中，可獲得滿意的臨床療效，同時有利于減少不良事件發(fā)生，保障治療的安全性。

目前，在人工髖關節(jié)領域應用中重要的是內(nèi)植物材料的生物力學相容性，生物力學相容性對材料植入人體后的有效性和可靠性具有重要影響，優(yōu)良的生物力學相容性能夠保證內(nèi)植物與人骨的友好融合，避免排斥反應的產(chǎn)生，其中，彈性模量是判斷生物醫(yī)用金屬材料尤其是骨骼替代材料的生物相容性最重要的物理性質(zhì)之一。在現(xiàn)有技術中，應用較為廣泛且成熟的內(nèi)植物材料為鈦合金材料，雖然鈦合金的彈性模量要比鈷鉻合金和不銹鋼的彈性模量低得多，但鈦合金的彈性模量還是人骨的大約十倍左右，金屬彈性模量過高會造成內(nèi)植物和人骨的界面處松動，影響植入器件的功能，或者產(chǎn)生造成應力遮蔽效應，引起骨組織的功能退化或吸收，容易造成術后骨質(zhì)疏松等二次傷害；而內(nèi)植物的彈性模量過低，則在應力作用下易造成大的變形，起不到固定和支撐作用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種骨科內(nèi)植物優(yōu)化的方法、裝置、電子設備及存儲介質(zhì)，用以解決由于內(nèi)植物彈性模量高于人骨產(chǎn)生的應力遮蔽易造成術后骨質(zhì)疏松等二次傷害的技術問題，以實現(xiàn)削弱應力遮蔽效應、提高內(nèi)植物植入成功率的目的。

第一方面，本發(fā)明提供一種骨科內(nèi)植物優(yōu)化的方法，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應的內(nèi)植物三維模型；

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

對所述股骨內(nèi)植物三維模型進行參數(shù)設置及優(yōu)化處理，獲取所述股骨內(nèi)植物三維模型的各個目標節(jié)段的等效彈性模量的最優(yōu)解，并驗證所述最優(yōu)解；

根據(jù)所述最優(yōu)解對所述各個目標節(jié)段的初始多孔結構進行尺寸優(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構。

第二方面，本發(fā)明提供一種骨科內(nèi)植物優(yōu)化的裝置，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應的內(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，用于對所述股骨內(nèi)植物三維模型進行參數(shù)設置及優(yōu)化處理，獲取所述股骨內(nèi)植物三維模型的各個目標節(jié)段的等效彈性模量的最優(yōu)解，并驗證所述最優(yōu)解；

優(yōu)化模塊，用于根據(jù)所述最優(yōu)解對所述各個目標節(jié)段的初始多孔結構進行尺寸優(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構。

第三方面，本發(fā)明提供一種電子設備，包括：處理器、存儲器和總線，其中，

所述處理器和所述存儲器通過所述總線完成相互間的通信；